分布式光伏發(fā)電應用及經(jīng)濟效益分析

金仲鉑　汪凡寬

【摘 要】在倡導綠色能源消費，節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的社會經(jīng)濟環(huán)境下，分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應用有著廣闊的前景和發(fā)展空間，本文介紹了分布式光伏發(fā)電技術(shù)原理及系統(tǒng)組成，對當前國內(nèi)部分地區(qū)的應用情況和國家補貼鼓勵政策進行調(diào)查，分析投資收益的經(jīng)濟性、節(jié)能減排效果、推廣的意義等。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電；系統(tǒng)原理；應用情況；效益分析

引言

光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種技術(shù)。分布式光伏發(fā)電是指采用光伏組件，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng)，目前應用最廣泛的是建在建筑物屋頂?shù)墓夥l(fā)電項目。國內(nèi)許多地區(qū)均有應用，部分公司的產(chǎn)品服務逐步成熟，用戶投資安裝使用方便。對投資收益等情況進行科學分析，有利于該技術(shù)的推廣使用。

一、分布式光伏發(fā)電技術(shù)原理

光生伏打效應就是當半導體材料受光照時，半導體材料內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應。當太陽光或其他光照射半導體的PN結(jié)時，就會在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓（叫做光生電壓），使PN結(jié)短路，就會產(chǎn)生電流。1954年美國科學家恰賓和皮爾松在貝爾實驗室首次制成了實用的單晶硅太陽能電池，誕生了將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實用光伏發(fā)電技術(shù)。

二、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

分布式光伏發(fā)電在用戶場地附近建設，通過支架高性能的太陽能電池組件集中安裝在屋頂上，經(jīng)過串并聯(lián)后組成太陽能電池方陣，太陽能電池方陣吸收太陽光并產(chǎn)生直流電，通過控制器供直流負載使用或給蓄電池充電，經(jīng)過逆變器可轉(zhuǎn)化為供家用電器使用的交流電，剩余電能可以賣給電網(wǎng)公司獲得相應的電價收入。該類項目必須接入公共電網(wǎng)，與公共電網(wǎng)一起為用戶供電。

電池方陣：在光生伏特效應的作用下，太陽能電池的兩端產(chǎn)生電動勢，將光能轉(zhuǎn)換成電能，是能量轉(zhuǎn)換的器件。太陽能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。

控制器：能控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，具有溫度補償、光控、時控等功能，同時對蓄電池有充放電保護作用。

逆變器：是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設備。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨立負載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單，造價低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統(tǒng)。正弦波逆變器成本高，但可以適用于各種負載。

蓄電池組：其作用是貯存轉(zhuǎn)化的電能并隨時向直流負載供電。對蓄電池組的基本要求是：a.自放電率低；b.使用壽命長；c.深放電能力強；d.充電效率高；e.少維護或免維護；f.工作溫度范圍寬；g.價格低廉。

三、分布式光伏發(fā)電的應用

據(jù)有關(guān)資料顯示，2011年，我國光伏發(fā)電裝機容量突破3GW，2012年突破7GW。按照新的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標，2013-2015年，我國每年新增的光伏裝機容量約達10GW。

筆者調(diào)查的浙江省是經(jīng)濟大省，卻是能源小省，積極開發(fā)光伏等新能源是能源發(fā)展的必然。加上國家電網(wǎng)公司一系列利好政策的出臺，在一定程度上也推動了光伏發(fā)電項目的發(fā)展，供電企業(yè)對居民、企業(yè)建設分布式光伏發(fā)電項目開通了綠色通道，只要符合安裝條件，居民只需帶上身份證，填寫申請表，供電公司就會受理，而且還會派出專業(yè)人員協(xié)助施工。截止到2015年2月底，浙江累計并網(wǎng)分布式光伏發(fā)電項目399個，裝機1799.06千瓦，242戶居民家庭“賣電”獲利47余萬元，呈爆發(fā)式增長，累計受理并網(wǎng)項目1142個。

四、經(jīng)濟效益的分析與評價

目前，決定我國分布式光伏發(fā)電項目效益好壞因素很多，最主要是當?shù)厝照諚l件、安裝成本、配套補貼、電價等因素。因其輸出功率相對較小、污染小等特點，而被業(yè)內(nèi)寄予厚望。

漢能控股有限公司成立于1994年，是全球化的清潔能源跨國公司。漢能在四川，浙江，安徽等地投資建設光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)研發(fā)基地，推廣分布式光伏發(fā)電，以漢能公司產(chǎn)品為例展開經(jīng)濟效益分析。

日照時間對于成本電價的影響

按照回收期10年。假設單位裝機成本為10000元/KW，則不同的滿負荷發(fā)電時間所對應的成本電價見表1。

可見，年滿負荷發(fā)電時間對于成本電價的影響非常大。通常年滿負荷發(fā)電時間與日照時間是直接相關(guān)的。但是，系統(tǒng)的設計方式、系統(tǒng)參數(shù)對年滿負荷發(fā)電時間的影響都很大。

如果全部采用自有資金投入，投資回收期設定在6到7年，目前的光伏發(fā)電成本電價為0.59元/度，投資回收期的設定對于光伏發(fā)電的成本電價的影響也是巨大的。

除此之外，一個裝機容量為3千瓦的小型分布式發(fā)電系統(tǒng)，年發(fā)電量為3650度，25年即可發(fā)電91250度，相當于節(jié)約標準煤36.5噸，減排二氧化碳94.9噸，減排二氧化硫0.8噸。

結(jié)論：應用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是利國利民的好事，既減少了對環(huán)境的污染，又提高了可再生能源的利用價值。電網(wǎng)公司要積極開展光伏發(fā)電接入電網(wǎng)相關(guān)研究，健全并網(wǎng)服務體系，提供準確電能計量，及時結(jié)算電費，支付補貼，推動分布式光伏發(fā)電的應用。

【參考文獻】

[1]李松.分布式光伏發(fā)電前景看好國家電網(wǎng)報基層試點周刊{N}2015年4月8日.

[2]徐俊釤.242戶居民家庭“賣電”獲利47萬 中國電力報總第6173期.

[3]張繼旭.太陽能路燈應用及經(jīng)濟效益分析{J}，科學與財富雜志社.

[4]漢能控股集團有限公司產(chǎn)品介紹{Z}.

[5]吳坤.太陽帶來清潔電國家電網(wǎng)報服務周刊{N}2015年6月9日.