分布式太阳能光伏发电系统浅析

分布式太阳能光伏发电系统浅析

本文将主要针对太阳能光伏发电技术的重要性、太阳能光伏发电系统控制组成要素和分布式光伏发电面临的主要问题以及主要建议进行简要分析，仅供参考。

标签： 分布式；太阳能；发电；光伏

一、太阳能光伏发电技术的重要性

1、太阳能资源丰富

太阳辐射的能量巨大，对于人们的生产和生活有着非常重要的影响。我国幅员广大，有着相当丰富的太阳能资源，三分之二的国土面积日照量都在2000小时以上。因此，我们具有良好的太阳能利用条件，年辐射量超过60亿焦耳/平方米，每年地表吸收的太阳能大约相当于1-7万亿吨标准煤。在我国西部广袤严寒、地形多样和居住分散的现实条件下，有着非常独特的作用。特别是西北、西藏和云南等地区，太阳能资源更加丰富。太阳能资源可利用面积达95.3%以上。也就推算出太阳能每秒钟照射在地球上能量相当于600万吨煤炭。

2、太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染的特性

随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展，太阳能光伏发电系统将逐渐由现在的补充能源向替代能源过渡。太阳能光伏发电的过程没有机械转动部件，同时也不消耗燃料，且具有无污染、零排放、无噪声、不受地域限制，规模灵活、清洁无污染、安全可靠，运行稳定等特点，资源广泛分布，取之不尽用之不竭，是最丰富的资源和最洁净的发电技术。同时，还具有建造和拆卸特性，采用模块化结构易于建造安装、拆卸迁移，规模大小随意，而且易于随时扩大发电容量。在今后，中国光伏发电还将以户用光伏发电系统和建设小型光伏电站为主，解决偏远地区无电村和无电户的供电问题，为偏远地区农牧民提供最基本的生活用电。

3、光伏发电具有制约少、故障率低、维护简便等优点

光伏发电在实际应用中解决了世界上许多特殊地区和边远地区的用电问题。光伏发电与自然的关系：没有燃烧过程，不排放温室气体和其他废气，不排放废水，环境友好，做到真正的绿色发电。太阳能资源随处可处，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路所需要的费用，节省了大批资金。光伏发电可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源。另外，光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的荒漠戈壁上。使用性能和寿命问题：经数十年应用实践证明：光伏发电性能稳定、可靠，使用寿命长达25年以上。

二、太阳能光伏发电系统控制组成要素

1、太阳能电池组件

太阳能电池组件是太阳能光伏发电系统的一部分。太阳能电池就是将光能转变为电能的装置。太阳能电池组件的作用是将太阳辐射能直接转换成直流電，供负载使用或存贮于蓄电池内备用。太阳电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应，就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。太阳能电池的功率与光照强度有关，光照越强，则功率输出越强。一般根据用户需要，将若干太阳能电池组件按一定方式连接，组成太阳能电池方阵，再配上适当的支架及汇流箱组成。

2、控制器

在独立运行的光伏发电系统中，控制器也是主要组成部件。光伏控制器要根据系统功率、系统直流工作电压、电池方阵输入路数、蓄电池组、负载状况以及用户的特殊要求等确定光伏控制器的类型。由于太阳能能电池组件发的电不稳定，为了提高充电效率和避免过充和过放对蓄电池的损害，所以必须使用控制器对系统的监控和保护。充电控制器主要由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。在太阳发电系统中，充电控制器的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。同时记录并显示系统各种重要数据，如充电电流、电压等。

3、蓄电池

蓄电池组是将太阳电池方阵发出的直流电贮存起来，供负载使用。在光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状态。白天太阳能电池方阵给蓄电池充电，同时方阵还给负载用电，晚上负载用电全部由蓄电池供给。因此，要求蓄电池的自放电要小，而且充电效率要高，同时还要考虑价格和使用是否方便等因素。太阳能发电系统蓄电池，一般选用大容量储能型蓄电池、小电流充、小电流放，这样使用寿命长，系统性能稳定。如果安装地区有低温-10度以下，建议考虑使用太阳能胶体储能蓄电池。

4、逆变器

逆变器是通过电力电子的方式将直流电转换为交流电的模块设备，是连接光伏发电和电网的重要纽带。逆变器的作用就是将太阳能电池方阵和蓄电池提供的低压直流电逆变成220V或380V交流电，供给交流负载使用。太阳能的直接输出一般都是12V、24V、48V。为能向220V的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。逆变器的选择先是确定你的负载是感性（电机类）还是阻性负载（灯泡类），再蓄电池的电压、负载的功率。

三、分布式光伏发电面临的主要问题

1、成本

近几年，光伏发电效率在不断提高，组件价格也大幅下降。但与火电、水电、核电、风电的度电成本相比，现阶段分布式光伏发电0.8～0.9元的度电成本仍然较高。分布式光伏发电要具备独立参与电源市场竞争的能力，必须不断降低发电成本，如通过技术进步降低设备成本；通过完善技术标准和检测认证手段，保证设备质量和可靠性；通过精细化设计，提高光伏系统性能指数；通过良好的运维获取更大的发电量。并实现从规划、设计、施工、验收及光伏系统后评估等环节的全过程控制，提高分布式光伏电站的投资收益。

2、资源选择和并网结算

对开发商来说，选择结构好、承载力够、产权明晰的屋顶资源并签订不少于25年的屋顶租赁或使用协议是前提条件，而项目当地用电企业负荷大、电价高、经营稳定且信誉良好是收益的保障，同时要尽量选择电网接入条件好的地区。但目前分布式光伏发电以“自发自用，余电上网”为指导思想，余电上网部分是按当地燃煤机组标杆上网电价收购，低于电网销售电价，完全自发自用才具有最高的收益率。所以在电站建设前，需要对用电负荷做测算，使系统最大出力低于日间用电最低负荷，这在一定程度上会增加前期成本，并影响屋顶资源的充分利用。如果采取和地面光伏电站类似的政策，即上网电价法，电网公司以上网电价收购光伏系统发电量，再通过电网调节能力分配电能，用户用电部分从电网购买；同时地方政府能统一协调屋顶资源，统筹管理分布式项目建设，则分布式光伏发电的建设和运营风险将大大降低。

四、主要建议

由于光伏发电存在如光照异常变化、质量长期稳定性等风险因素，影响其成为像房地产一样的标准化资产。如果能设计出针对分布式光伏项目的保险工具，通过保险机制使单个项目的风险变成整个市场的平均风险，虽然可能会增加投资成本，但对行业长期健康发展有利。同时，保险制度还将进一步对光伏全产业链进行有效的激励和约束，有效降低资产持有者的财产损失风险，有利于以项目为融资主体的金融解决方案的实现。未来，分布式光伏发电项目凭借生命周期内的稳定收益，可以通过资产证券化放到相应的交易平台，方便股权基金、社保基金、信托等的广泛参与，拓宽融资渠道。

从产权管理和市场交易的角度考虑，国内可以实行针对分布式光伏电站資产的产权登记制度，对按要求备案并网且保险手续齐全的电站进行产权登记，发放证书，将极大地方便资产管理和产权交易。

现阶段，分布式光伏发展需要政府引导和推动，亟待理顺政府、电网、投资主体、屋顶业主、电力用户各方关系和相关环节。地方政府需要结合当地情况完善政策实施细则，营造有利的大环境；电网企业需要简化电网接入和管理程序并

向社会公示和宣传。只要遵从政府引导、市场主导、企业互利的思路，就能逐渐形成良性的商业模式，真正开启分布式光伏发电应用市场。

五、结束语

对相关企业来说，应该通过对技术和市场趋势的深入理解推进业务，把分布式光伏发电当成一项长期事业去做；对分布式光伏产业来说，重要的是靠技术进步、成本降低和综合效益同传统发电方式竞争，实现产业良性发展。

参考文献：

[1]谢玉章.太阳能光伏发电技术及应用[J].科技与企业，2014，11：176.

[2]李建泉，蹇芳，吴小云，翟文杰.分布式光伏发电系统的设计与性能分析[J].大功率变流技术，2014，04：25-27+31.

[3]谢玉章.太阳能光伏发电系统控制探讨[J].科技创新与应用，2014，20：145.

[4]孙高峰.浅谈分布式光伏发电[J].电脑知识与技术，2014，10：2428-2430+2460.