一、系统基本组成

1. 发电模块
   • 光伏组件：核心发电单元，通过半导体材料（如单晶硅、多晶硅、薄膜电池）将太阳能转化为直流电。
   • 汇流箱：将多块光伏组件的直流电汇集，减少线路损耗（大型系统常用）。
2. 储能模块
   • 储能电池：储存电能的核心，常见类型包括锂电池（磷酸铁锂、三元锂）、铅酸电池、钒液流电池、钠离子电池等（不同电池的寿命、成本、安全性差异较大）。
   • 电池管理系统（BMS）：实时监控电池的电压、电流、温度、SOC（State of Charge，荷电状态）等参数，防止过充、过放、短路，延长电池寿命。
3. 转换与控制模块
   • 逆变器：分为 “光伏逆变器”（将光伏直流电转为交流电）和 “储能逆变器”（双向转换，实现电池充放电的交直流转换），目前主流为 “混合逆变器”（集成两者功能，提高系统效率）。
   • 能量管理系统（EMS）：智能调控系统，根据光照强度、负载需求、电池状态、电价政策（如峰谷电价）等，优化电能分配（如优先自用、多余储能、低谷充电等）。
   • 配电与保护装置：包括断路器、熔断器、防雷器等，保障系统安全运行。

二、工作原理

• 光照充足时：
  光伏组件发电→直流电经逆变器转为交流电→一部分直接供给本地负载（如家庭、工厂设备）→多余电能通过逆变器给储能电池充电（若电池未满）→若仍有盈余（并网系统），可向电网售电。
• 光照不足 / 夜间时：
  光伏发电停止或不足→储能电池通过逆变器放电，释放电能供给负载→若电池电量不足（并网系统），则从电网购电补充。
• 特殊场景（离网 / 停电）：
  离网系统中，储能电池是唯一备用电源，需根据负载需求设计容量；并网系统遇停电时，储能系统可切换为 “孤岛模式”，保障关键负载供电（如医院、数据中心）。

三、典型应用场景

1. 户用分布式光伏 + 储能
   • 特点：小型化（通常 3-20kW 光伏 + 5-20kWh 储能），优先满足家庭自用，减少电费支出（尤其在高电价或峰谷电价差大的地区）；停电时作为应急电源。
   • 优势：提高光伏 “自发自用率”（避免白天发电多余部分低价上网，夜间高价购电的问题）。
2. 工商业光伏储能系统
   • 特点：中大型规模（50kW-10MW 光伏 + 对应储能），工商业用电负荷大、电价高（尤其峰时电价），通过储能实现 “峰谷套利”（低谷时段用光伏或电网电充电，高峰时段放电，节省电费）；同时可参与电网需求响应（如调峰、调频）获取收益。
3. 离网光伏储能系统
   • 应用于无电网覆盖的偏远地区（如山区、海岛、矿区）、通信基站、野外作业营地等，完全依赖光伏发电 + 储能供电，需根据当地光照资源和负载需求设计 “发电 - 储能” 容量匹配（需考虑极端天气下的冗余）。
4. 微电网与电网辅助服务
   • 作为微电网的核心组成，与风电、柴油发电机等结合，实现多能互补；并网时可辅助电网稳定（如平抑光伏波动、提供备用电源）。

四、核心技术与关键指标

1. 储能电池技术
   • 锂电池：目前主流（能量密度高、循环寿命长，如磷酸铁锂安全性优于三元锂，适合户用和工商业）；
   • 铅酸电池：成本低但寿命短（约 500-1000 次循环），适合低成本离网场景；
   • 钒液流电池：寿命长（10000 次以上）、安全性高，但成本高、能量密度低，适合大型储能项目。
2. 逆变器效率
   • 转换效率是关键（主流产品效率达 95%-98%），效率低会导致电能损耗增加；双向逆变器需支持 “光伏充电 - 电池放电 - 电网交互” 多模式切换。
3. 能量管理策略
   • EMS 需根据场景优化充放电：例如户用系统优先 “自发自用 + 余电储能”，工商业系统优先 “峰谷套利”，离网系统优先 “保障供电连续性”。
4. 系统安全性
   • 包括电池防火防爆（如磷酸铁锂的热失控防护）、逆变器防雷击、BMS 过充过放保护等。

五、优缺点分析

六、发展趋势

• 成本下降：随着锂电池技术成熟（如磷酸铁锂成本十年下降超 80%），系统性价比持续提升；
• 政策推动：多国通过补贴（如中国户用储能补贴）、强制配储（如光伏电站需配 10%-20% 储能）促进发展；
• 技术融合：与智能电网、电动汽车（V2G，车辆到电网）结合，实现 “光 - 储 - 车” 协同；
• 长时储能技术：钒液流电池、压缩空气储能等适合大规模、长时储能的技术逐步商业化。