光伏发电具有十分广泛的应用，只要有太阳照射就可以应用光伏发电。光伏组件为直流源，且其输出电压及电流随太阳辐射、温度及负载而变化。因此光伏发电的应用需要电力电子变换器等其他一系列设备组成自身特点的系统，称为光伏发电系统。
光伏发电系统主要由光伏组件、电力电子变换器、负载或电网等组成，如图1-1所示。根据系统要求，还有可能需要汇流箱和电压表、电流表等各种测量设备以及储能、监控、配电箱等设备。
1.光伏发电系统的分类
光伏发电系统可按供电方式、太阳能采集方式以及建筑应用方式等进行分类，如图1-2所示。
按供电方式可分为离网型和并网型；按太阳能采集方式可分为固定型、单轴跟踪型、双轴跟踪型；按建筑应用方式，可分为无建筑型、建筑结合型（英文全称：PhotoVoltaic In Building,简称：PVIB）及光伏建筑一体化（英文全称Building Integrat-ed PhotoVoltaic，简称：BIPV）系统等。
（1）离网型光伏发电系统
离网型光伏发电系统结构简单、系统功率较小，安装灵活，并且节省了化石燃料的使用，故其应用范围较广。如太阳能飞机、太阳能船、太阳能电动车等交通工具的应用和太阳能路灯、信号灯、航标灯广告牌等灯具的应用。以及在电网无法连接到的山区居民分散的牧区等偏远地区的生活用电等，均有离网型光伏发电系统的应用。
最简单的离网型光伏发电系统是直联系统，将光伏方阵受光照时发出的直流电直接供给负载使用，中间没有储能设备及电能变换设备，负载值在有光照时才能工作，这种直联系统早期在偏远地区或草原上应用，如太阳能水泵，但其效率及实用性低。如图1-3为太阳能水泵应用实例照片。
通常离网型光伏发电系统主要有光伏阵列、充放电电控制器、逆变器、储能电池和负载等部分组成，如图1-4所示。
光伏阵列容量较大时需加汇流箱及配电箱等设备，光伏阵列将太阳辐射能转化为电能，送至逆变器或经过汇流箱送至逆变器由逆变器，将直流电逆变为交流电，给交流负载供电。
光伏阵列容量较小，起电压较低时，一般通过充放电控制器与储能单元进行能量交换，并将其升压至逆变器输入电压要求，再进行逆变，供交流负载用电。因此，充放电控制器串接于线路，如图1-4（a）所示。
光伏阵列容量较大，其电压较高、并联数较多时，通过汇流箱将多个并联的光伏阵列输出的电能汇流，再通过逆变器逆变给交流负载供电，或者通过DC/DC变换器给直流负载供电，如图1-4（b）所示。
当太阳能充足、负载用电有剩余时，将发出多余的电能通过充放电控制器存储在蓄电池中；当光照较差，发电量不能满足负载时，充放电控制器释放蓄电池中存储的电能供负载使用。
负载对供电可靠性要求较高的离网型光伏发电系统，为了减小系统失电小时数，若完全由光伏发电系统供电，其光伏组件及蓄电池容量需要很大，导致一次投资成本过大。因此，离网型光伏发电系统根据实际情况，通过经济分析，可增加辅助电源，以此来降低系统建设成本，如图1-4（c）所示。
当遇到连续阴雨天，光伏电池板发电量不足，且蓄电池中电能耗尽时，启动辅助电源（如柴油发电机等）给负载供电，可大大提高光伏发电系统的供电可靠性。
（2）并网型光伏发电系统
有电网的地区，将太阳能电池发出来的直流电由逆变器转换成标准的50赫兹交流电并接入电网，这样就形成了并网型光伏发电系统。我们为了实现节能减排的目的，近年来在大力发现清洁能源。
新能源的开发利用中，光伏发电技术经过近几十年的不断发展迭代，技术已经非常成熟了，而且建设成本也在不断下降。并网型光伏发电系统的发展也日趋成熟，并且呈现出了越来越多样化的趋势。目前按供电模式来区分主要分为有逆流型和无逆流型两种。
集中式光伏发电站没有当地负荷或占比极小，发出来的电几乎全部送到电网，因此为有逆流型并网型光伏发电系统，其结构如图1-5所示。
分布式光伏发电系统原则上自发自用，对电网公司来说不受控，即不监测、不控制。因此电网公司限制其并网，允许你并网使用，但不允许有逆流现象，防止对电网的冲击及电能质量的下降。
光伏发电系统并接于电网，由电网支撑电压，当光伏能量不足时自动由电网补给不足的能量，而光伏能量有余时，不允许将多余电能向电网输送，称为无逆流型并网光伏发电系统。
分布式光伏发电系统随其应用对象容量可设计为从几百瓦到几兆瓦。10千瓦左右及以下的小容量并网系统，光伏组件可直接接入逆变器，逆变器的输出直接并入电网给负载供电，无需汇流箱或配电柜等其他设备，其系统结构如图1-6所示。系统容量较大，在多支路并联时需要汇流箱、配电柜等设备进行汇流保护。
目前，一般分布式并网光伏发电系统不是完全限制逆流，而是在系统设计时就限制其系统容量，一般限制当地负载的30%以下，可保证光伏发电系统无须限流措施的情况下自发自用。实际运行时，在局部时段有可能形成逆流，为有逆流型并网官光伏发电系统。但是由于当地负载相对较大，逆流能量较小，对电网影响很小。
由于集中式光伏电站一般设置在光能充足的沙漠等地区，离城市（即负荷）较远，而当地负荷以家庭负荷为主，早晚用电需求较大，白天需求较小。而光伏发电系统在白天光能充足，发电量较多。因此，为了消纳引入储能系统，将白天发出的多余电能储存下来，给早晚负荷供电，降低了弃电现象，提高了光伏发电系统的利用率。
图1-7为有储能有逆流型并网光伏发电系统的结构示意图，根据需要可加汇流箱、配电柜等设备。
光伏发电系统受气候、云彩、空气清洁度等影响。其输出为一个瞬时变化的不稳定的能源，将给电网带来冲击。分布式光伏发电系统为了提高供电质量也引入储能设备，减小了光伏发电系统对电网可起削峰填谷作用以及调频作用，从以前对电网的“垃圾电”转换为应急保护电能，提高了配电电网的智能化。
（3）光伏与建筑的结合
随着分布式光伏的发展，光伏发电与建筑的结合越来越受到人们的重视。在城市里应用光伏发电系统，只能利用建筑物的有效面积安装太阳能电池。安装在建筑物上的光伏发电系统，称为建筑光伏（英文全称：Building Mounted Photovoltauc,简称：BMPV）。
建筑光伏的优点为：可就地发电、就地使用，一定范围内减少了电力运输过程产生的费用和损耗；有效利用了建筑物外表面积，不需要占用空间，节省了土地资源；由于光伏阵列吸收了太阳能，降低了屋顶或墙面的温度，改善了室内环境，降低了空调负荷，有效减少了建筑物的常规能源消耗；白天是城市的用电高峰期，利用此时充足的太阳辐射发电，缓解高峰电力需求，解决了电网峰谷供电需求矛盾。