太陽能光伏發電分析研究及開發應用

吳顯亭

摘 要：太陽能電池發電系統（又稱光伏發電系統），從大類上分為離網光伏發電系統和并網光伏發電系統兩大類。在城市太陽能光伏建筑集成并網發電得到了快速發展，光伏發電與建筑一體化是太陽能光伏與建筑的完美結合，屬于分布式發電的一種。它能夠減少電網用電，大大減輕公共電網的壓力，就近向電網輸送電力。

關鍵詞：光伏電站 發電 再生能源

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（a）-0082-02

黑龍江省是我國緯度最高，年平均氣溫最低，太陽輻射較好，太陽能資源較豐富的省份。全年太陽能輻射總量為120萬kcal/m2年，年平均日照時數在2 400～2 800 h之間，與長江中下游相當。日照百分率為60%，時空分布特點是南多北少。依據氣象臺統計，黑龍江省日照率主峰值出現在冬季（12至次年2月）。這是因為黑龍江地理緯度高，冬季太陽高度角低，南向垂直面上的太陽輻射強度大。

根據當前用電負荷情況，夏季機組雙停廠用電由電網系統購置，增加了企業費用，廠區內生產廠房、部分建筑屋頂及空地等均閑置，利用屋頂分布式太陽能發電系統可自用可上網的特點，投資分布式并網光伏發電系統。全年發電量可補償夏季增加的企業費用，同時上網電量又增加了利潤。

分布式光伏發電特指采用光伏組件，將太陽能直接轉換為電能的分布式發電系統。它是一種新型的、具有廣闊發展前景的發電和能源綜合利用方式，它倡導就近發電，就近并網，就近轉換，就近使用的原則，不僅能夠有效提高同等規模光伏電站的發電量，同時還有效解決了電力在升壓及長途運輸中的損耗問題。

1 并網光伏發電系統

所謂并網光伏發電系統就是太陽能組件產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之后，直接接入公共電網。 考慮到太陽能光伏發電的固有特點，節約投資，省略蓄電池組并減少充、放電轉換帶來的損耗，當今世界太陽能發電有80%是并網發電。如圖1所示，是一個并網發電系統示意圖。

現在由于夏季電網用電情況機組雙停，雙停期間用電量由電網系統購買，每日用電在3.5萬kW·h，電價為工業用電，安裝太陽能光伏發電系統可補償用電，以下分析投資光伏發電系統情況。

2 電價及補貼政策研究

根據各地太陽能資源條件和建設成本，將全國分為三類標桿上網電價區，相應制定光伏電站標桿上網電價。

對分布式光伏發電實行按照全電量補貼的政策，電價補貼標準為0.42元/kW·h（含稅），通過可再生能源發展予以支付，由電網企業轉付；其中，分布式光伏發電系統自用有余上網的電量，由電網企業按照當地燃煤機組標桿上網電價收購。

3 經濟性評價

黑龍江省屬于太陽能資源較豐富區域，為Ⅱ類資源區，光伏地面電站對應的標桿電價為0.95元/kW·h，分布式執行0.42元/kW·h的電價補貼。

假設分布式光伏項目裝機容量為1MW。占地面積約為15000m2左右。如采用全部上網模式，上網電價為0.95元/kW·h；采用自發自用，余電上網，自發自用部分電價為售電價格+0.42元/kW·h，上網部分為當地燃煤標桿電價+0.42元/kW·h；全部自發自用，電價為售電價格+0.42元/kW·h。根據黑龍江省電網售電價表，最高的售電價格為一般工商業用電——0.8780元/kW·h，因此分布式項目選擇自發自用收益最高。以此計算項目融資前稅前收益率在10.98%之間，投資回收期在8.57年之間，項目具有較好的盈利能力。裝機容量為1 MW（按年日均5 h計算）日發電5000 kW·h，全年182.5萬kW·h，每度電發電收益為當地脫硫、脫銷煤電價+國家補貼0.42元。

在我國太陽能每發1kWh時電，相當于減少二氧化碳排放量1.14公斤。由此計算，該項目每年可減少258.21 t二氧化碳排放量，減少粉塵排放70.23 t，節省標煤106.9 t。因此，該項目的建設和運行，將帶動黑龍江省光伏產業快速發展，對促進可再生能源綜合利用、深化全民節能減排意識將產生深遠影響。

4 企業光伏發電并網的優勢

4.1 經濟價值

例如：太陽能光伏并網發電系統，大約8～10年就能回本贏利，核心部件太陽能電池板壽命大約20～25年，也就是光伏并網贏利期能達到12～15年左右，經濟效益還是比較明顯的。規模越大，系統投資單價優勢更高，效益越可觀。

4.2 場地優勢

生產型企業都有自己的工廠，房頂有免費的閑置空間資源，足夠大的安裝面積是太陽能光伏并網系統的核心資本，同時也讓工廠的生產場地成本得到價值更大化的利用。

5 分布式光伏發電項目實施步驟

（1）項目業主電量及自身情況分析。從項目業主單位實際出發，考慮自身用電量、屋頂條件等，確定光伏電站的建設規模。

（2）初步方案設計。由太陽能光伏發電系統集成商，制定項目初步方案，包括土建、地勘、氣候、光照、設計和場所等。

（3）系統設計。由于光伏發電集成商根據現場實際情況，確定電站建設方案，開展具體工程設計。

（4）并網申請。項目所屬供電公司提交申請表及其他相關資料，與供電公司簽署有關并網協議。

（5）施工安裝。按照項目方案，實施工程安裝、調試、接入試運行等。

（6）運營維護。項目竣工后，開始分布式光伏電站的運營，以及后續日常維護等。分布式光伏發電是太陽能發電項目中一種發展迅速的新能源，它具有小型、分散、就近接入、就近利用、自發自用、多余電量配電側上網等特點，能夠充分利用廠房及建筑屋頂、空閑場地，非常適合于企事業單位等自建光伏發電應用。也為企業尋求新的能源以求得可持續發展和日后發展提供了空間。

參考文獻

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