分布式光伏发电应用及经济效益分析

金仲铂　汪凡宽

【摘 要】在倡导绿色能源消费，节能环保、可持续发展的社会经济环境下，分布式光伏发电技术的应用有着广阔的前景和发展空间，本文介绍了分布式光伏发电技术原理及系统组成，对当前国内部分地区的应用情况和国家补贴鼓励政策进行调查，分析投资收益的经济性、节能减排效果、推广的意义等。

【关键词】光伏发电；系统原理；应用情况；效益分析

引言

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转化为电能的一种技术。分布式光伏发电是指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统，目前应用最广泛的是建在建筑物屋顶的光伏发电项目。国内许多地区均有应用，部分公司的产品服务逐步成熟，用户投资安装使用方便。对投资收益等情况进行科学分析，有利于该技术的推广使用。

一、分布式光伏发电技术原理

光生伏打效应就是当半导体材料受光照时，半导体材料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。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压（叫做光生电压），使PN结短路，就会产生电流。1954年美国科学家恰宾和皮尔松在贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳能电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。

二、分布式光伏发电系统的组成

分布式光伏发电在用户场地附近建设，通过支架高性能的太阳能电池组件集中安装在屋顶上，经过串并联后组成太阳能电池方阵，太阳能电池方阵吸收太阳光并产生直流电，通过控制器供直流负载使用或给蓄电池充电，经过逆变器可转化为供家用电器使用的交流电，剩余电能可以卖给电网公司获得相应的电价收入。该类项目必须接入公共电网，与公共电网一起为用户供电。

电池方阵：在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。

控制器：能控制整个系统的工作状态，具有温度补偿、光控、时控等功能，同时对蓄电池有充放电保护作用。

逆变器：是将直流电转换成交流电的设备。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。

蓄电池组：其作用是贮存转化的电能并随时向直流负载供电。对蓄电池组的基本要求是：a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；e.少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。

三、分布式光伏发电的应用

据有关资料显示，2011年，我国光伏发电装机容量突破3GW，2012年突破7GW。按照新的光伏产业发展目标，2013-2015年，我国每年新增的光伏装机容量约达10GW。

笔者调查的浙江省是经济大省，却是能源小省，积极开发光伏等新能源是能源发展的必然。加上国家电网公司一系列利好政策的出台，在一定程度上也推动了光伏发电项目的发展，供电企业对居民、企业建设分布式光伏发电项目开通了绿色通道，只要符合安装条件，居民只需带上身份证，填写申请表，供电公司就会受理，而且还会派出专业人员协助施工。截止到2015年2月底，浙江累计并网分布式光伏发电项目399个，装机1799.06千瓦，242户居民家庭“卖电”获利47余万元，呈爆发式增长，累计受理并网项目1142个。

四、经济效益的分析与评价

目前，决定我国分布式光伏发电项目效益好坏因素很多，最主要是当地日照条件、安装成本、配套补贴、电价等因素。因其输出功率相对较小、污染小等特点，而被业内寄予厚望。

汉能控股有限公司成立于1994年，是全球化的清洁能源跨国公司。汉能在四川，浙江，安徽等地投资建设光伏发电产业研发基地，推广分布式光伏发电，以汉能公司产品为例展开经济效益分析。

日照时间对于成本电价的影响

按照回收期10年。假设单位装机成本为10000元/KW，则不同的满负荷发电时间所对应的成本电价见表1。

可见，年满负荷发电时间对于成本电价的影响非常大。通常年满负荷发电时间与日照时间是直接相关的。但是，系统的设计方式、系统参数对年满负荷发电时间的影响都很大。

如果全部采用自有资金投入，投资回收期设定在6到7年，目前的光伏发电成本电价为0.59元/度，投资回收期的设定对于光伏发电的成本电价的影响也是巨大的。

除此之外，一个装机容量为3千瓦的小型分布式发电系统，年发电量为3650度，25年即可发电91250度，相当于节约标准煤36.5吨，减排二氧化碳94.9吨，减排二氧化硫0.8吨。

结论：应用分布式光伏发电系统是利国利民的好事，既减少了对环境的污染，又提高了可再生能源的利用价值。电网公司要积极开展光伏发电接入电网相关研究，健全并网服务体系，提供准确电能计量，及时结算电费，支付补贴，推动分布式光伏发电的应用。

【参考文献】

[1]李松.分布式光伏发电前景看好国家电网报基层试点周刊{N}2015年4月8日.

[2]徐俊钐.242户居民家庭“卖电”获利47万 中国电力报总第6173期.

[3]张继旭.太阳能路灯应用及经济效益分析{J}，科学与财富杂志社.

[4]汉能控股集团有限公司产品介绍{Z}.

[5]吴坤.太阳带来清洁电国家电网报服务周刊{N}2015年6月9日.