屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用

太陽能作為一種取之不盡用之不竭的可再生能源，具有分布廣泛清潔無污染等優(yōu)點，成為可再生能源領(lǐng)域當(dāng)中的核心載體。屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)憑借其自身獨特的優(yōu)勢，成為太陽能利用諸多方式里的重要方式之一，該技術(shù)具備“就近發(fā)電、就近并網(wǎng)、就近消納”的特點，能夠有效緩解城市用電緊張的現(xiàn)有局面，減少長距離輸電過程中產(chǎn)生的損耗。同時，降低碳排放對改善環(huán)境質(zhì)量起到積極作用。

1.分布式光伏發(fā)電技術(shù)原理與系統(tǒng)組成

1.1核心組件及其功能

1.1.1光伏陣列

光伏陣列屬于屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)核心組件之一，其主要功能是依靠光生伏打效應(yīng)把太陽能轉(zhuǎn)化成直流電。在實際應(yīng)用時需要依據(jù)屋頂類型來作選擇，如混凝土屋頂、彩鋼瓦屋頂?shù)榷家紤]，要選適配的支架結(jié)構(gòu)來滿足不同需求。不同類型的屋頂具有不一樣的承載能力和表面特性，合理的支架結(jié)構(gòu)能夠確保光伏陣列穩(wěn)定安裝，還能提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率讓發(fā)電效果更好[]。比如，以混凝土屋頂為例，通常采用較重的固定支架，以此保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而對于彩鋼瓦屋頂則可以選用輕量化的可調(diào)支架，便于安裝和調(diào)整角度以獲取更多光照。

1.1.2電力電子交換器

電力電子交換器涵蓋逆變器和整流器，在整個系統(tǒng)當(dāng)中起到至關(guān)重要作用，逆變器主要功能是把光伏陣列產(chǎn)生直流電轉(zhuǎn)換為交流電，這樣才能并入電網(wǎng)供用戶使用。逆變器不但要具備高效轉(zhuǎn)換率，還要具備良好電壓調(diào)節(jié)能力與低諧波失真，以此確保輸出交流電符合電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，并減少對其他設(shè)備影響。整流器在某些特定情況下用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，比如在儲能系統(tǒng)充電的時候就會用到它，整流器的選擇同樣十分重要，它需要具備高效率、低損耗以及快速響應(yīng)等特性，從而保證儲能系統(tǒng)充放電效率和使用壽命。電力電子交換器的性能會直接影響系統(tǒng)發(fā)電效率和電能質(zhì)量，所以需要選擇具備高效轉(zhuǎn)換率和穩(wěn)定性能的產(chǎn)品，并且要依據(jù)具體應(yīng)用場景來進行優(yōu)化設(shè)計，以此滿足不同系統(tǒng)的各種實際需求。

1.1.3儲能元件

儲能元件如蓄電池或者超級電容等，在屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中用來平衡發(fā)電與用電負(fù)荷，進而提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因為太陽能存在間歇性和波動性的特點，所以光伏發(fā)電的輸出功率會隨著光照強度和時間的變化而產(chǎn)生波動。儲能元件能夠在光照充足時將多余的電能儲存起來，在光照不足或者用電高峰的時候?qū)Υ娴碾娔茚尫懦鰜?，以此確保系統(tǒng)可以持續(xù)穩(wěn)定地進行供電，不同類型的儲能元件具備不一樣的特點和適用場景。比如，蓄電池?fù)碛休^高的能量密度，比較適合長時間的儲能，而超級電容則有著快速充放電的特性，適用于短時間的功率補償。

1.1.4智能化控制系統(tǒng)

智能化控制系統(tǒng)借助本地通信網(wǎng)絡(luò)達(dá)成多發(fā)電單元的功率協(xié)調(diào)，以此確保系統(tǒng)的電壓輸出能夠穩(wěn)定。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測光伏陣列的發(fā)電狀態(tài)、儲能元件的電量以及電網(wǎng)的運行情況，并且會依據(jù)實際情況自動調(diào)整系統(tǒng)的運行參數(shù)，從而實現(xiàn)對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的智能化管理。比如，當(dāng)光照強度出現(xiàn)變化時，智能化控制系統(tǒng)可以自動對光伏陣列的傾角進行調(diào)整，進而提高太陽能的捕獲效率，當(dāng)電網(wǎng)電壓產(chǎn)生波動時，系統(tǒng)能夠及時對輸出功率作出調(diào)整，以此保證電能質(zhì)量[2]。

1.2系統(tǒng)類型

屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要有離網(wǎng)型和并網(wǎng)型兩種，離網(wǎng)型系統(tǒng)依靠蓄電池來儲能，且獨立于電網(wǎng)運行，適用于偏遠(yuǎn)地區(qū)或者對電網(wǎng)依賴較小的區(qū)域，該系統(tǒng)在沒有電網(wǎng)接入的狀況下能夠為用戶提供獨立電力供應(yīng)，但因需配備較大容量的儲能設(shè)備，所以成本相對較高。并網(wǎng)型系統(tǒng)直接接入配電網(wǎng)，將光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能輸送到電網(wǎng)中，用戶可依據(jù)自身用電需求從電網(wǎng)獲取電能或向電網(wǎng)出售多余電能，并網(wǎng)型系統(tǒng)具備經(jīng)濟效益高、資源利用充分等優(yōu)點，從而成為目前屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的主流類型。

2.屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的實踐應(yīng)用分析

2.1具體應(yīng)用場景

2.1.1工業(yè)廠房

工業(yè)廠房一般有大面積的屋頂，給屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝創(chuàng)造有利條件。企業(yè)能夠利用這些閑置的屋頂資源，安裝光伏設(shè)備達(dá)成自發(fā)自用從而降低用電成本，并且工業(yè)廠房的用電負(fù)荷相對比較穩(wěn)定，和光伏發(fā)電的輸出特性有著較好的匹配性，可充分利用光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能。比如，一些大型制造業(yè)企業(yè)安裝屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，不但滿足自身部分用電需求，還減少對傳統(tǒng)電網(wǎng)依賴進而降低運營成本[3]。

2.1.2公共建筑

在公共建筑方面，如學(xué)校、醫(yī)院這類公共建筑，也是屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)重要應(yīng)用場景，這類建筑在滿足自身用電需求時，還能把多余電能另作他用以創(chuàng)造一定經(jīng)濟收益，并且公共建筑安裝光伏設(shè)備具有良好社會效益，能起到示范和宣傳作用，提高公眾對清潔能源認(rèn)知與接受度。

2.1.3農(nóng)村住宅

農(nóng)村住宅成為屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)推廣重點領(lǐng)域之一，農(nóng)村地區(qū)擁有廣闊的屋頂資源以及充足光照條件，特別適合發(fā)展戶用光伏項目。農(nóng)民通過安裝屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，不但能滿足自家日常用電方面的需求，還能夠把多余電能出售給電網(wǎng)進而增加家庭收入。與此同時，戶用光伏的推廣有利于推動鄉(xiāng)村振興，對改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)起到積極作用，促進農(nóng)村經(jīng)濟實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2.2屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用效益分析

第一，具備良好節(jié)能降碳效果，和傳統(tǒng)火電相比較而言，研究顯示，光伏發(fā)電其全生命周期碳排放明顯減少，能夠有效降低對環(huán)境所造成的污染。伴隨全球?qū)夂蜃兓瘑栴}關(guān)注度不斷提高，減少碳排放已成各國共同目標(biāo)，屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)作為清潔能源技術(shù)，在節(jié)能減排方面發(fā)揮著重要作用，有助于推動全球?qū)崿F(xiàn)碳中和目標(biāo)。

第二，經(jīng)濟性表現(xiàn)突出，分布式光伏具有投資回收期短的特點，通常為3至5年時間，這意味著投資者能在較短時間內(nèi)收回投資成本并開始獲取收益。此外，國家出臺了一系列補貼政策，比如給予電能消費補貼，進一步提升了分布式光伏的吸引力，這些補貼政策降低了投資者風(fēng)險，提高項目盈利能力，促進屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)推廣應(yīng)用[4]。

第三，具有電網(wǎng)友好的特性，屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)和運行有助于減少長距離輸電損耗，緩解局部用電壓力，由于該技術(shù)采用就近發(fā)電、就近消納的方式，能夠減少電能在傳輸過程中的損失，提高能源利用效率，同時分布式光伏接入可增加電網(wǎng)供電能力，緩解局部地區(qū)用電緊張局面，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性。

3.結(jié)束語

綜上所述，屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要手段，在節(jié)能減排以及優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)等方面具備重要應(yīng)用價值，不過該技術(shù)的推廣應(yīng)用面臨建筑適配性、經(jīng)濟性和技術(shù)瓶頸等多方面挑戰(zhàn)，需要統(tǒng)籌技術(shù)、經(jīng)濟、政策等多個維度的因素。通過優(yōu)化設(shè)計、創(chuàng)新模式并強化監(jiān)管的方式，比如，建立標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計體系、探索金融創(chuàng)新模式和提升智能化運維水平等，屋頂分布式光伏發(fā)電技術(shù)有望在城市能源轉(zhuǎn)型進程中發(fā)揮更大作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]翟婷婷、趙侃。屋頂分布式光伏發(fā)電項目監(jiān)理管控[J].建設(shè)監(jiān)理，2025，（01）：50-53.

[2]趙承楠、孔令稷、張逢雪等。無人機應(yīng)用于屋頂分布式光伏檢查的技術(shù)研究[J].機電信息，2025，（01）：23-26.

[3]李朋飛。屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計與維護研究[J].光源與照明，2024，（11）：129-131.

[4]劉鵬。整縣屋頂分布式光伏發(fā)電項目的實踐及探索[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2024，（26）：71-73.作者單位：國家能源集團福建能源有限責(zé)任公司規(guī)劃部