農村光伏發電技術應用現狀及前景分析

李天驕

摘要 當前，綠色環保、節能降耗已經成為社會經濟發展方式的主流，國家在“十三五”規劃中明確了“推動形成綠色生產生活方式，加快改善生態環境。堅持在發展中保護、在保護中發展，持續推進生態文明建設”的方向。筆者作為一名高中生，對電子電器非常感興趣，始終關注國家新技術、新能源的發展情況。2016年利于暑假機會，開展社會實踐活動，前往政府相關部門以及國網襄陽供電公司進行采訪，對國家近幾年推行的能源替代項目之一：居民光伏發電進行了了解和初步研究，深感利用好太陽能為民造福、綠色居家的必要性和緊迫性，在廣大農村地區推廣光伏發電的重要意義和光明前景。

關鍵詞 光伏發電；太陽能；發電系統

中圖分類號 TM7 文獻標識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）12—0101—02

1家庭光伏發電技術初探

家庭光伏發電是分布式光伏發電并網的一個子類，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。分布式光伏發電裝置位于用戶附近，所發電能就地利用，以380/220V電壓等級接入電網。

1.1工作原理

光伏發電技術是以能量轉化為依據將太陽能輻射通過電光效應直接轉化成電能的技術形式。光與電之間的轉化是依靠太陽能電池作為轉化裝置。太陽能電池主要是由半導體光電二極管組成，太陽能通過半導體光電二極管轉化成電能。

因此，當多個太陽能電池串聯并聯在一起就會輸出大量的電能，太陽能電池具有永久性、清潔性和靈活性3大優點。太陽能電池壽命長，與傳統意義上的發電形式進行對比后發現，依靠太陽能產生能量的電池具有零污染的優勢。

1.2光伏發電系統

光伏發電系統是由太陽能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜、太陽跟蹤控制系統等設備組成。其主要設備的構成為：

1）太陽能板。家用太陽能發電系統中最為重要的組成部分就是能將太陽能轉變成電能存入蓄電池中的太陽能電池板。太陽能電池板是家用太陽能發電系統中最重要的部件之一，其轉換率和使用壽命是決定太陽電池是否具有使用價值的重要因素是控制器。

2）蓄電池。蓄電池能將太陽能電池板轉化的電能存儲起來，作為電能存儲裝置。近年來，我國廣泛應用的蓄電池類型是對環境污染較輕的鉛酸免維護蓄電池以及膠體蓄電池。適用于無人值守的穩定型大型光伏發電系統。

3）逆變器。太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將家用太陽能發電所發出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。

4）并網設備。包括用于計量發電電能的并網電能表、斷路器、關口電能表及相關屬性設備。

1.3并網方案

分布式光伏發電與電力用戶在同一場所，發電量“自發自用、余電上網”，接入用戶側。分布式光伏發電與電力用戶不在同一場所情況，接入公共電網。

典型并網方案。適用范圍：本方案主要適用于220V（380V）電壓等級接入、全部上網的分布式光伏項目，公共連接點為公共電網380V線路，裝機總容量不宜超過8kW。當光伏裝機總容量在8kW～20kW時，采用380V電壓等級接入，參照本方案執行。以下是以襄陽地區某縣鄉鎮的業主自建樓頂上，采用光伏組件與建筑屋面結合的方式，利用屋頂面積有36m²，安裝18塊標準功率為300W的薄膜光伏組件，根據業主申報自發自用、余電上網，所發電量主要供給業主自建4層樓房。

1）一次接入系統方案。業主用電所配變臺區，配變容量為315kVA。光伏電站總容量為5kwp，用戶新增1臺5kW逆變器，接入用戶單相表箱。接入系統方案，即（1）新增1臺5kW逆變器，置于業主樓頂光伏組件的附近；（2）發電單元通過逆變器以YJV-1kV 4×35/20m接入380V架空線公共電網，在通過公共電網JKLYJ-1kV1×70/150m接入×××街配變臺區低壓側，再通過變壓器并入電網。

2）二次接入系統方案。本方案應在并網點設置易于操作、具有明顯斷開點、可開斷故障電流的并網開斷設備，并網點的斷路器應具備短路瞬時、長延時保護功能和分勵脫扣、欠壓脫扣功能，線路發生短路故障時，線路保護能快速動作，瞬時跳開斷路器，滿足全線故障時快速可靠切除故障的要求。

3）電能量計量方案。由于本次運營模式采用余電上網，故除單套設置并網電能表外，還應設置關口電能計量表。安裝位置并網電能表設置在并網點（并網開關的發電側），用于計量光伏發電項目總發電量，且能實現計量信息上傳；關口電能計量表設在產權分界點，用于計量用戶與電網間的上、下網電量。

1.4接入手續

用戶選擇符合國家標準的光伏生產設備和具備資質的安裝單位，光伏發電設備和安裝費用由用電客戶投資，接入引起的公共電網改造部分由湖北省電力公司投資建設。國家電網公司縣級客戶服務中心負責受理并網申請和組織驗收、裝表、簽訂并網調度協議和送電。

1.5電量電費結算

建于用戶內部場所的分布式光伏發電項目，發電量可以全部上網、全部自用或自發自用余電上網，由用戶白行選擇，用戶不足電量由電網企業提供。上、下網電量分開結算，電價執行國家相關政策。

2農村光伏發展前景

分布式光伏發電憑借綠色環保、無損耗、無污染等優勢作為21世紀主推的新能源得到國家和政府的大力支持和政策扶持，國務院2013年出臺了《關于促進光伏產業健康發展的若干意見》、國家發改委下發《關于發揮價格杠桿作用促進光伏產業健康發展的通知》、國家能源局《關于進一步落實分布式光伏發電有關政策的通知》，財政部對光伏發電的政策性補貼也做了明確規定，作為新能源推進的主導者

國家電網公司已經制定了一系列技術規程、工作規范和管理制度，建立了完整的分布式電源受理、并網、運作和結算體系，為農村光伏的推廣應用鋪平了道路。endprint

由于光能轉換的固有特點，太陽能電池板必須固定安裝在有較大室外面積的場地上，隨著城鎮化建設的實施，城中村、棚戶區改造大力開展，城市居民今后主要以中高層小區建筑為居住地，再加上城區地域寸土寸金，城區居民在較長時間內無法大量使用光伏發電，相反廣大農村地區因地廣人稀，國家扶貧工程大力開展，農民生活水平迅速提高，大分部農戶都蓋上了2～3層小樓房，并擁有自己的小庭院，在地理特征上完全滿足安裝使用光伏發電的需要。

光伏發電既可以自發自用、多余電量還可以上網，由國網公司支付上網電量費用、國家按電量給予補貼，更可以減輕農民朋友的電能消費負擔，有效提高農民的經濟收入，以襄陽地區為例，目前共有農村居民戶103萬戶，若50%居民使用光伏發電，每年總發電量將達到26億千瓦時，占全市年用電量近25%，可節約92萬噸標準煤，少排二氧化碳達24萬噸、二氧化硫0.78萬噸、氮氧化合物0.68萬噸，同時為農戶產生經濟效益達到26億元，利國利民，應用前景可期。

3家庭光伏發電費效分析

客戶在接受一項新的產品時、使用一種新的商品時，其性價比往往是關注的第一要素，我們以較常見的總功率8kW的光伏發電設備安裝使用為例計算其安裝費用以及產生的效益。

設備購置及安裝，由用電客戶自行出資聯系廠家購買，安裝和調試一般由廠家免費提供。并網相關設備以及手續辦理，國網公司是免費上門服務。用戶投資主要集中在設備購置上，據國網公司有關部門統計的數據，家用光伏發電平均的費用成本為1萬元/kw，則8kW發電設備一次性的投入為8萬元。

發電效益：

年發電量：8×0.5×1987=7948（千瓦時）

年發電收入：7948×（0.42+0.5580）=7773.14（元）

投資收回時間：80 000/7 773.14≈10（年）

0.5是光伏發電效率，1987為襄陽地區年均日照小時，0.42元/千瓦時是國家對發電補貼，0.5 580為襄陽2016年低壓居民電價（第一檔）。

4推行的主要瓶頸及解決方案

通過以上分析，目前農村地區推行家庭光伏發電的主要瓶頸在于前期投入較高，投資收回的時間較長，農戶安裝使用的積極性不高，造成目前農村地區家庭光伏發電推行用戶數量較少。

解決方案：

1）加快產業研發，采用新工藝、新技術，推出高性能的太陽能電池板，目前無論是單晶硅、多晶硅還是薄膜等電池，其光電轉換率至多為16%～17%，距國際50%左右的先進水平還有較大的提升空間。

2）將國家對新能源的政策切實落地，地、縣、鎮各級地方政府要將光伏發電的推廣作為長期性的重要工作來抓，并與領導政績進行掛鉤。

3）政府加以引導，以經濟條件較好的鄉鎮、村組為龍頭，批量購置、安裝發電設備，可有效降低用戶的平均投資成本，至少可節省30%的費用。

4）多方扶持光伏發電，以分期付款等方式促進設備購置，銀行、農村信用社可以低息甚至無息貨款的方式，鼓勵農戶購置、使用光伏發電設備。供電部門加快對光伏電源的驗收和并網發電手續辦理，生產廠商提高產品質量，加強售后保修，可采用終身成本保修等方式，提高產品使用可靠性和使用壽命。endprint