太阳能光伏发电简介

太阳能光伏发电简介

随着全球经济的发展，人类环境保护意识的增强以及传统能源的日益枯竭，人们迫切的需要寻找一种新型的清洁的能源以代替由煤炭、石油和天然气组成的传统能源。太阳能是一种可再生的新型能源，而且取之不尽、用之不竭，太阳能发电，不会产生任何废料，也不会排放任何气体，对环境没有任何影响，是一种节能环保的能源。因此太阳能以其独有的优势成为人们重视的焦点，太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。如果人类能合理开发利用太阳能，就能改变现有的能源消费结构，实现经济的可持续发展。

1.太阳能光伏发电概况

1.1基本概念

太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。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变为电能的一种技术。太阳能电池是一个半导体光电二极管，当太阳光照到上面时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为较大的输出功率的太阳能电池方阵。

1.2系统设备

太阳能光伏发电系统主要由太阳电池板、控制器、蓄电池和逆变器四大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件。

（1）太阳能电池是太阳能发电系统中的核心部分和关键元件，它的主要作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作；

（2）控制器是用来控制整个系统的工作状态，对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能；

（3）蓄电池一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池，它的作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来；

（4）逆变器主要作用是把直流电（DC）转变成交流电(AC),由于太阳能的直接输出一般都是直流电，为了能向220VAC的电器提供电能，需要逆变器进行转换。

1.3光伏发电系统分类

光伏发电系统分为独立光伏系统（又称为离网光伏系统）、并网光伏系统和分布式光伏系统。

（1）独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统、太阳能户用电源系统、通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统；

（2）并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统，可分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电，这种系统常常安装在居民建筑。不带蓄电池的并

网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上；

（3）分布式光伏发电系统，又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。分布式光伏发电运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。

1.4光伏发电优缺点

优点：

（1）普遍性：太阳光照不受资源分布地域的限制，无论陆地还是海洋，高山还是平原，都可直接开发和利用，且勿须开采和运输；

（2）持续性：太阳能是可再生能源，取之不尽、用之不竭，因此利用太阳能发电可以维持很久；

（3）方便性：设备建设周期短，规模大小自由选择，拆装和移动都方便；

（4）节能环保：太用能是最清洁的能源之一，光伏发电无需消耗燃料，无污染排放外，无噪声，无辐射，而且安全可靠；

缺点：

（1）间歇性：光伏发电受季节、昼夜和天气等气象条件影响较大，比如冬季相对于夏季的发电时间就少了很多；晚上或阴雨天就不能进行发电；

（2）分散性：虽然太阳光辐射总量很大，但照射的能量分布密度小，要占用巨大面积；

（3）成本高：使用光伏发电，居民至少需要10年才能收回成本，投资收益回收期较长。

2.我国太阳能光伏发电状况

我国是发展中大国，同时是资源消耗大国，而人均资源储量又偏低。快速的工业化进程和巨大的消费需求使我国资源的对外依赖性逐步加强，环境污染也愈发严重。与此同时，我国很多居住在偏远地区的人们还存在用电困难的问题。这些客观条件迫使我们更加努力寻找和开发新能源，而太阳能光伏发电就是其中之一。

2.1 我国光伏发电现状

中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上，在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源，大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，因而有巨大的开发潜能。

中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期，经过40多年的努力，已迎来了快速发展的

新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。2013年以来，受政策引导和市场驱动等因素影响，我国光伏产业发展形势较2012年有所好转，骨干企业经营状况趋好，国内光伏市场稳步扩大。第一，行业发展逐步回暖，企业经营状况改善。截至2013年底，在产多晶硅企业由年初的7家增至15家，多数电池骨干企业扭亏为盈，主要企业第四季度毛利率超过15%，部分企业全年净利转正；第二，产业规模稳步增长，应用水平不断提高。2013年全国多晶硅产量8.4万吨，同比增长18.3%，进口量8万吨；电池组件产量约26GW，占全球份额超过60%，同比增长13%，出口量16GW，出口额127亿美元。国内市场快速增长，新增装机量超12GW，累计装机量超20GW，电池组件内销比例从2010年的15%增至43%；第三，盲目扩张势头减缓，行业集中度逐步提高。受政策引导和市场调整等影响，产业无序发展得到一定遏制，众多企业加大内部整改力度，部分落后产能开始退出。同时，部分企业兼并重组意愿日益强烈，出现多起重大并购重组案。2013年，光伏产业发展逐步向东部苏、浙，中部皖、赣及西北部蒙、青、冀等区域集中。

2.2 我国光伏发电存在的问题

目前我国光伏产业发展总体形势虽有所好转，但仍面临多方面问题，不容盲目乐观。一是目前国内光伏发电的成本还是

太高，影响了大规模推广；二是材料、装备等关键技术与国外先进水平尚存差距，基础研究有待加强；三是资金支持及政策扶持等过于偏重应用环节，对制造业研发及技术改造支持不足；四是发电并网等有关政策仍待细化落实，由于光伏发电不连续的特点，电力部门还没有真正接受光伏发电。

总体来说，目前光伏制造业亏损状况未有根本性改变，从长期角度看行业仍面临深度调整，需要政府给予政策支持。2012年，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，指出要完善中央财政资金支持光伏发展的机制，光伏电站项目执行与风电相同的增值税优惠政策。为了规范分布式光伏发电项目建设管理，推进分布式光伏发电应用，国家能源局于2013年11月发布《分布式光伏发电项目管理暂行办法》。

2.3 我国光伏发电发展前景

太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。

未来几年，中国光伏发电站行业将坚持并网式与分布式并

举，重点向分布式光伏发电倾斜的发展原则。因为中国东、中部地区适合发展分布式光伏发电，电力易于就地消纳，且网购电价高，补贴需求少，能有效推动产业技术进步、企业成本下降，还可逐步减少补贴。不过，中国推动分布式光伏发电仍面临融资、屋顶资源有限和一些利益分配问题，这就需要政府给予政策支持。

案例介绍—江西省万家屋顶光伏发电示范工程

为了促进可再生能源发展，鼓励城乡居民利用屋顶装设光伏发电设备，探索户用光伏发电运营经验，江西发改委决定实施江西省万家屋顶光伏发电示范工程。具体实施方案如下：一、目标和原则

（一）目标

在全省范围内选择有条件的民居屋顶，原则上按照每户最大不超过5千瓦、平均3千瓦的装机水平，建设户用光伏发电示范工程。一期工程1000-2000户，总装机3-6兆瓦；力争3年内建设10000户。通过示范工程的实施，激发社会特别是城乡居民投资光伏发电工程的积极性，促进光伏产业的健康发展。

（二）原则

自愿建设和政策支持相结合。充分尊重群众的首创精神，示范工程完全建立在居民自愿的基础上；同时，由省级能源管理部门对示范工程给予一定补助，提高社会参与的积极性。

积极引导和注重规范相结合。发挥示范工程的引导作用，吸引居民参与光伏应用，促进光伏产业健康发展；同时，通过示范工程探索规范管理的模式和经验，解决好技术规范缺失、相关政策薄弱、管理经验缺乏等问题。

定向培育和公平竞争相结合。示范工程支持省内光伏产业的发展，引导省内企业积极开拓户用光伏发电市场，培育一批有实力的企业和服务商。同时，示范工程坚持公平竞争的原则，鼓励省内相关企业通过竞争提供优质的产品和服务。

二、建设模式

参考各方意见，各地建设的示范工程可因地制宜采取不同的建设模式。除以下三种模式外，鼓励各地创新探索其它有效率的建设营运模式。

模式一：居民自建模式。由居民本人或委托第三方向当地县级能源管理部门提出建设申请，申请通过后由居民或受托方自行建设，项目建成并网后由省能源管理部门对居民进行投资补助。

模式二：合同能源管理模式。由各设区市择优选定合同能源管理公司，由合同能源管理公司与有建设意愿的居民协商达成协议，按合同能源管理模式建设运营，居民享受双方约定的电价及其他优惠，合同能源管理公司享受省能源管理部门的投资补助；或居民按目录电价支付电费，合同能源管理公司在约定的投资回收期后将产权无偿移交居民。

模式三：政府统一组织建设模式。由当地政府结合新农村建设、农村土坯房改造和廉租房等工程，统一组织建设光伏发电设施，省能源管理部门给予投资补助。

三、支持政策

（一）最大程度简化审批和并网手续

示范工程涉及的户用光伏发电系统由各县级能源管理部门登记备案。项目接网工程按照《国家电网关于做好分布式电源并网服务工作的意见》执行，无偿免费接入电网。相关服务企业承担产品安全、建设安全和运行安全责任。

（二）适度给予示范工程投资补助。

示范工程享受省专项资金补助，补助标准考虑国家政策、光伏组件市场价格等因素逐年调整，一期工程补贴4元/峰瓦，二期工程暂定3元/峰瓦。按照不同建设模式将补助分别发放给居民、合同能源管理公司和政府部门指定的建设单位。

四、实施

第一阶段：遴选供应商阶段

示范工程建设方须在省内选择合格的户用光伏发电产品供应商，由供应商提供光伏发电组件产品、安装调试、协助并网和保修等“一站式”服务。

供应商实行目录管理。由各设区市能源管理部门在本区域供应商中择优向省能源局推荐。被推荐的供应商提供的产品要具有一定先进性，属于同期主流产品，产品性能和质量要高于

行业平均水平。各设区市在推荐材料中应包括供应商产品相关技术指标的产品方案。省能源局组织专家对各设区市上报的供应商提供的产品方案进行优选，并发布全省供应商目录，居民和企业可在目录中自由选择供应商。

第二阶段：家庭申报阶段

各县级能源管理部门在设区市能源管理部门的指导下开始接受居民建设申报工作。有意愿的居民从网站下载申请表格，按要求明确填写个人信息、房屋产权归属、装机容量等信息，接到申请后，县级能源管理部门组织有关单位对建设地点、建筑物承载能力、电网接入等外部建设条件进行现场考察，并将考察结果报设区市能源管理部门汇总，省能源局负责总量控制。

各级能源管理部门要加强宣传工作，要在本单位网站上设立相关网页，宣传相关政策，县级能源管理部门要提供申请表格的下载和网上申请服务，方便居民提交申请。具体报名表由各设区市商县级能源管理部门自行设计。按模式二、三建设的项目无需居民直接提交申请，由设区市能源管理部门提出方案报省能源局，工程建设和运营期间的相关事宜由设区市能源管理部门负责。

第三阶段：施工建设阶段

申请获得通过后，模式一的工程由居民从目录中自行选择供应商，并由供应商提供“一站式”服务；模式二的工程由合

同能源管理公司从目录中选择供应商。模式三的工程由当地政府从目录中招标确定，统一建设。

第四阶段：补助发放阶段

工程建设完成后，由设区市能源管理部门牵头或委托县级能源管理部门与供应商、电网企业和居民进行验收，验收合格后报省能源局申请投资补贴。经省能源局审核后按不同建设模式向不同投资主体发放补助。

第五阶段：后评估阶段

根据工程的实施情况，省、市、县级能源管理部门要及时总结工作经验，及时发现问题和解决问题，对示范工程相关政策进行评估和完善。

五、保障措施

（一）要加强相关政策和技术标准的研究

要结合工程推进实践，积极衔接电网企业和相关技术单位，研究户用光伏发电相关政策和技术标准制订。研究户用光伏发电对电网电能质量和安全带来的影响，及时完善相应政策。

（二）要加快相关公共服务体系的建设

要积极发展户用光伏发电的专业服务体系，鼓励各类资本参与建设、咨询、维修服务；鼓励各地成立统一服务机构；研究成立省级新能源服务机构，搭建全省光伏发电综合服务平台。

（三）要加强对工程建设的监督检查

各级能源管理部门要加大监督检查力度，督促产品供应商严格遵守产业政策和行业标准。对建成的户用光伏发电系统要及时组织验收，并不定期进行抽查，确保申报补贴的项目真实可靠。

2013年6月，江西省发改委便印发《江西省万家屋顶光伏发电示范工程实施方案（试行）》，正式启动万家屋顶光伏发电示范工程。截至2014年4月，江西省万家屋顶光伏发电示范工程一期结束，并通过各设区市组织的验收，现在二期工程进入全面实施阶段。一期工程有1773户居民申请建设"屋顶光伏电站"，超出了政府预期的1000户，75户已建成并网发电。其中，170户申请建设"屋顶光伏电站"的南昌家庭中，37户已并网发电。每年5000度的发电量基本可满足他们一户的用电需求，光照足的时候，光伏电网会自动将用不完的电发给普通电网，将多余的电量卖给供电公司。江西作为中国重要的光伏产业生产基地，开展万家屋顶光伏发电示范工程，一方面是响应国家的号召，开发屋顶光伏电站；另一方面，在促进江西光伏产业发展的同时也为其他地区做出了示范，随着江西屋顶光伏项目的日益发展成熟，其经验和模式将会为后来者提供有益的借鉴。