一、系統基本組成

1. 發電模塊
   • 光伏組件：核心發電單元，通過半導體材料（如單晶硅、多晶硅、薄膜電池）將太陽能轉化為直流電。
   • 匯流箱：將多塊光伏組件的直流電匯集，減少線路損耗（大型系統常用）。
2. 儲能模塊
   • 儲能電池：儲存電能的核心，常見類型包括鋰電池（磷酸鐵鋰、三元鋰）、鉛酸電池、釩液流電池、鈉離子電池等（不同電池的壽命、成本、安全性差異較大）。
   • 電池管理系統（BMS）：實時監控電池的電壓、電流、溫度、SOC（State of Charge，荷電狀態）等參數，防止過充、過放、短路，延長電池壽命。
3. 轉換與控制模塊
   • 逆變器：分為 “光伏逆變器”（將光伏直流電轉為交流電）和 “儲能逆變器”（雙向轉換，實現電池充放電的交直流轉換），目前主流為 “混合逆變器”（集成兩者功能，提高系統效率）。
   • 能量管理系統（EMS）：智能調控系統，根據光照強度、負載需求、電池狀態、電價政策（如峰谷電價）等，優化電能分配（如優先自用、多余儲能、低谷充電等）。
   • 配電與保護裝置：包括斷路器、熔斷器、防雷器等，保障系統安全運行。

二、工作原理

• 光照充足時：
  光伏組件發電→直流電經逆變器轉為交流電→一部分直接供給本地負載（如家庭、工廠設備）→多余電能通過逆變器給儲能電池充電（若電池未滿）→若仍有盈余（并網系統），可向電網售電。
• 光照不足 / 夜間時：
  光伏發電停止或不足→儲能電池通過逆變器放電，釋放電能供給負載→若電池電量不足（并網系統），則從電網購電補充。
• 特殊場景（離網 / 停電）：
  離網系統中，儲能電池是唯一備用電源，需根據負載需求設計容量；并網系統遇停電時，儲能系統可切換為 “孤島模式”，保障關鍵負載供電（如醫院、數據中心）。

三、典型應用場景

1. 戶用分布式光伏 + 儲能
   • 特點：小型化（通常 3-20kW 光伏 + 5-20kWh 儲能），優先滿足家庭自用，減少電費支出（尤其在高電價或峰谷電價差大的地區）；停電時作為應急電源。
   • 優勢：提高光伏 “自發自用率”（避免白天發電多余部分低價上網，夜間高價購電的問題）。
2. 工商業光伏儲能系統
   • 特點：中大型規模（50kW-10MW 光伏 + 對應儲能），工商業用電負荷大、電價高（尤其峰時電價），通過儲能實現 “峰谷套利”（低谷時段用光伏或電網電充電，高峰時段放電，節省電費）；同時可參與電網需求響應（如調峰、調頻）獲取收益。
3. 離網光伏儲能系統
   • 應用于無電網覆蓋的偏遠地區（如山區、海島、礦區）、通信基站、野外作業營地等，完全依賴光伏發電 + 儲能供電，需根據當地光照資源和負載需求設計 “發電 - 儲能” 容量匹配（需考慮極端天氣下的冗余）。
4. 微電網與電網輔助服務
   • 作為微電網的核心組成，與風電、柴油發電機等結合，實現多能互補；并網時可輔助電網穩定（如平抑光伏波動、提供備用電源）。

四、核心技術與關鍵指標

1. 儲能電池技術
   • 鋰電池：目前主流（能量密度高、循環壽命長，如磷酸鐵鋰安全性優于三元鋰，適合戶用和工商業）；
   • 鉛酸電池：成本低但壽命短（約 500-1000 次循環），適合低成本離網場景；
   • 釩液流電池：壽命長（10000 次以上）、安全性高，但成本高、能量密度低，適合大型儲能項目。
2. 逆變器效率
   • 轉換效率是關鍵（主流產品效率達 95%-98%），效率低會導致電能損耗增加；雙向逆變器需支持 “光伏充電 - 電池放電 - 電網交互” 多模式切換。
3. 能量管理策略
   • EMS 需根據場景優化充放電：例如戶用系統優先 “自發自用 + 余電儲能”，工商業系統優先 “峰谷套利”，離網系統優先 “保障供電連續性”。
4. 系統安全性
   • 包括電池防火防爆（如磷酸鐵鋰的熱失控防護）、逆變器防雷擊、BMS 過充過放保護等。

五、優缺點分析

六、發展趨勢

• 成本下降：隨著鋰電池技術成熟（如磷酸鐵鋰成本十年下降超 80%），系統性價比持續提升；
• 政策推動：多國通過補貼（如中國戶用儲能補貼）、強制配儲（如光伏電站需配 10%-20% 儲能）促進發展；
• 技術融合：與智能電網、電動汽車（V2G，車輛到電網）結合，實現 “光 - 儲 - 車” 協同；
• 長時儲能技術：釩液流電池、壓縮空氣儲能等適合大規模、長時儲能的技術逐步商業化。