導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏發(fā)電；光伏電池組件；

Abstract: Along with the people to search for new and renewable energy, people on the inexhaustible be inexhaustible solar energy more and more attention and research, solar power is becoming an important part of renewable energy. This chapter mainly introduces the basic working principle, solar photovoltaic power generation system, and analyzes the overall design of solar photovoltaic generation system and main applications in the present.

Key words: solar energy; PV; photovoltaic battery component

中圖分類號(hào)： TK511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104

隨著綜合國(guó)力的大力提升，人們對(duì)能源的需求量越來(lái)越大，能源的供應(yīng)量日益緊張，而核能的發(fā)展又受到很多條件的限制，因此能源問(wèn)題已經(jīng)成為制約社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，能源的結(jié)構(gòu)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，因此嘗試發(fā)展新的可再生能源已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展亟待解決的問(wèn)題。太陽(yáng)能最為一種新型的、最安全、最環(huán)保、最取之不盡、用之不竭的新能源，越來(lái)越得到人們的日益關(guān)注和重視。據(jù)報(bào)道顯示：我國(guó)國(guó)土面積的70%左右日照都在2200h以上，陸地表面每年接受太陽(yáng)能的輻射相當(dāng)于4.9萬(wàn)億的標(biāo)準(zhǔn)煤，與我國(guó)的三峽工程相比，若其全部用于發(fā)電相當(dāng)于上萬(wàn)個(gè)三峽發(fā)電量的總和，因此，太陽(yáng)能的應(yīng)用前景十分廣闊。隨著新科技的發(fā)展，人們對(duì)于合理利用太陽(yáng)能有了進(jìn)一步的發(fā)展，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在我國(guó)的研究情況也得到了極大的重視，正成為我國(guó)再生能源的主要組成部分。本文主要介紹太陽(yáng)能光伏發(fā)電的基本工作原理、組成情況，并分析探討了光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用情況。

1、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理

基本工作原理：利用光生伏打效應(yīng)原理制成的太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。白天，當(dāng)太陽(yáng)光照在光伏電池組件時(shí)，在半導(dǎo)體的P-N結(jié)上，會(huì)形成新的極性相反的電子—空穴對(duì)，這些載流子在P-N結(jié)中電場(chǎng)的作用下，空穴和電子分別發(fā)生移動(dòng)形成電路，從而獲得能量。產(chǎn)生的能量分為兩部分：一部分供給負(fù)載工作，另一部分給蓄電池充電。當(dāng)沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)，這是光伏電池就無(wú)法工作，給負(fù)載供電的任務(wù)就由蓄電池來(lái)完成。

2、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成情況

系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：光伏電池組件、蓄電池組、太陽(yáng)能控制器、逆變器和DC-DC變換裝置組成。

2.1、光伏電池組件：主要作用是當(dāng)太陽(yáng)光照在上面時(shí)，電池吸收光能并將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，是光伏發(fā)電系統(tǒng)最基本的組成部分。一般為硅電池，可分為三種類型：?jiǎn)尉Ч?、多晶硅及非晶硅?/p>

2.2、蓄電池組：主要作用是存貯產(chǎn)生的電能，當(dāng)光線不足或者晚上時(shí)，將電能釋放供負(fù)載使用，是一種儲(chǔ)能部件，在選擇存儲(chǔ)容量時(shí)，要與光伏電池組件的容量保持一致。

2.3、太陽(yáng)能控制器：主要作用是規(guī)定和控制蓄電池的充、放電條件，對(duì)負(fù)載的電能輸出，保證任何條件都可輸出最大功率。

2.4、逆變器：主要作用是將儲(chǔ)存的電能由直流變成交流。

2.5、DC—DC變換裝置：主要作用是通過(guò)控制功率元件的通斷，將輸出的低壓變?yōu)楦邏?，保證能輸出穩(wěn)定的高壓直流電。

3、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

要設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要設(shè)計(jì)兩個(gè)方面的內(nèi)容：容量和硬件。容量設(shè)計(jì)一般包括以下幾個(gè)部分的計(jì)算：負(fù)載用電量、太陽(yáng)能光伏電池組件、蓄電池組容量及安裝最佳傾角等。

硬件設(shè)計(jì)一般包括以下幾個(gè)部分：電池組件的選型、支架設(shè)計(jì)、逆變器及電纜的選擇等，由于硬件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，所以本文不做詳細(xì)的介紹，主要介紹容量的設(shè)計(jì)。在本例中以獨(dú)立式太陽(yáng)能為例做著重介紹。

3.1、設(shè)計(jì)的基本步驟

3.1.1、收集使用太陽(yáng)能地域的基本數(shù)據(jù)

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該首先了解所用低于的地理位置、氣象資料、太陽(yáng)總輻射量、直接及散射輻射量等氣象情況。

3.1.2、光伏電池組件的設(shè)計(jì)

基本要求：滿足年平均日負(fù)載的用電需求。

并聯(lián)的計(jì)算公式為：并聯(lián)組件數(shù)量=日平均負(fù)載（AH）/{庫(kù)侖效率×[組件日輸出（AH）×衰減因子]}

串聯(lián)的計(jì)算公式為：串聯(lián)組件數(shù)量=系統(tǒng)電壓（V）/組件電壓（V）

3.1.3、蓄電池組的設(shè)計(jì)

基本要求：太陽(yáng)連續(xù)低于平均值時(shí)負(fù)載的正常工作仍不受影響。

容量的計(jì)算公式：蓄電池組容量=[自給天數(shù)×日平均負(fù)載（AH）]/[最大允許放電深度×溫度修正因子]

并聯(lián)設(shè)計(jì)：根據(jù)容量，決定選擇蓄電池的個(gè)體數(shù)，一般不超過(guò)4組，常用為2組，以保證在一組出故障時(shí)，另外一組可以正常工作。

3.1.4、安裝的最佳傾角設(shè)計(jì)

最佳傾角設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)，計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜，相關(guān)專家已經(jīng)使用計(jì)算機(jī)計(jì)算出了我國(guó)部分城市的最佳傾角，設(shè)計(jì)時(shí)只需查表就可以。

3.2、光伏電池組件及蓄電池組容量設(shè)計(jì)示例

某個(gè)偏遠(yuǎn)地區(qū)的獨(dú)立式太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例。負(fù)載：24 V，140 AH/d，為直流，該地區(qū)最低光照輻射是一月份，采用30°傾角，斜面上的平均日太陽(yáng)輻射為3 kWh/m2（相當(dāng)于3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)峰值小時(shí)），選擇典型的75W太陽(yáng)能光伏電池組件（其峰值電流I mp為4.4 Amps），自給天數(shù)為2 d，蓄電池允許的最大放電深度為50%，庫(kù)侖效率為90%，溫度修正系數(shù)為0.7，太陽(yáng)能光伏電池組件的輸出衰減為10%，計(jì)算太陽(yáng)能光伏電池組件數(shù)及蓄電池組容量。

3.2.1太陽(yáng)能光伏電池組件計(jì)算

（1）組件日輸出=3峰值小時(shí)×4.4安培=13.2 AH/d

（2）并聯(lián)組件數(shù)量=日平均負(fù)載/{庫(kù)侖效率×[組件日輸出×衰減因子]}=140/{0.9×[13.2×（1-10%）]}=13.09；選擇并聯(lián)組件數(shù)量為13。

（3）串聯(lián)組件數(shù)量=系統(tǒng)電壓/組件電壓=24/12=2；選擇串聯(lián)組件數(shù)量為2。

（4）所需的太陽(yáng)能光伏電池組件總數(shù)為：13（并）×2（串）=26塊

3.2.2蓄電池組容量計(jì)算

①蓄電池組容量=[自給天數(shù)×日平均負(fù)載]/[最大允許放電深度×溫度修正系數(shù)]=[2×140]/[50%×0.7]=800AH

②選用12V/400AH的蓄電池，則需要該蓄電池2（串）×2（并）=4個(gè)

4、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用案例

隨著新能源的普及，目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)也得到了前所未有的快速發(fā)展和重視程度，太能能光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用會(huì)使我們的生活方式更加健康、環(huán)保、節(jié)能。下面舉幾個(gè)在我國(guó)使用的案例：奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)、加油站、公園等。

案例一、應(yīng)用在我國(guó)的奧運(yùn)體育場(chǎng)館。奧運(yùn)體育場(chǎng)館的太陽(yáng)能光伏發(fā)電的總裝機(jī)容量為130kv。此系統(tǒng)的電力直接輸送到國(guó)家體育場(chǎng)館的電力系統(tǒng)，不僅給奧運(yùn)館提供巨大的幫助作用，也可以對(duì)有效控制大氣污染，倡導(dǎo)綠色環(huán)保的生活方式起到良好的促進(jìn)作用。

案例二、應(yīng)用在上海世博會(huì)。在上海世博會(huì)中，有許多的主題館都使用的是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，例如：中國(guó)館、主題館、演藝中心等。安裝的總機(jī)容量超過(guò)4.68兆瓦，一年的發(fā)電量大約是408萬(wàn)KWh，與標(biāo)準(zhǔn)的條件相比，1d的發(fā)電量能夠供應(yīng)150戶人家使用1個(gè)月。

案例三、應(yīng)用在上海世博園附近的太陽(yáng)能加油站。此加油的太陽(yáng)能光伏發(fā)電具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：其一，采用防爆安全等級(jí)最高的C1D2；其二，能實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能供電系統(tǒng)和普通供電系統(tǒng)的自動(dòng)切換；其三，可節(jié)約能量，每年可節(jié)約的經(jīng)濟(jì)款項(xiàng)可高達(dá)4萬(wàn)元。

案例四、應(yīng)用在北京的各個(gè)公園和許多風(fēng)景區(qū)。在北京一共有106個(gè)公園及部分的風(fēng)景區(qū)，采用目前最新型的“并網(wǎng)獨(dú)立”發(fā)電系統(tǒng)，推廣的路燈大約8843盞，依照常態(tài)的500W一盞路燈每天照明8h計(jì)算，一年大約可以節(jié)省用電量1200kW.h。

太陽(yáng)能應(yīng)用的案例特別多，比如許多城市的路燈等，本文不進(jìn)行一一列舉。

我國(guó)目前的光伏產(chǎn)業(yè)在世界上的地位是處于較為領(lǐng)先的水平，并且經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，發(fā)電規(guī)模達(dá)到了世界上的領(lǐng)先地位。太陽(yáng)能作為一種新型的取之不盡、用之不竭的綠色環(huán)保能源，經(jīng)過(guò)更深層次的發(fā)展和改進(jìn)和科技的進(jìn)一步發(fā)展，太陽(yáng)能的發(fā)電成本會(huì)逐步的降低，將會(huì)在社會(huì)中使用的越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周麗梅,薛鈺芝等,小型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào),2006(3):94-96.

篇2

【關(guān)鍵詞】太陽(yáng)能；光伏系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；計(jì)算

引言

隨著傳統(tǒng)能源的不斷減少，新能源發(fā)展迅猛，而太陽(yáng)能發(fā)電因環(huán)保清潔等因素備受各國(guó)青睞，并且日益廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。為了保證太陽(yáng)能系統(tǒng)穩(wěn)定，可靠，我們?cè)谠O(shè)計(jì)初期就會(huì)綜合考慮多種因素，合理化設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案，以達(dá)到光伏系統(tǒng)最優(yōu)化配置。

1、太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)組成

太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)由以下幾部分組成：太陽(yáng)電池組件，充、放電控制器、逆變器、測(cè)試儀表和計(jì)算機(jī)監(jiān)控等電力電子設(shè)備和蓄電池或其它蓄能和輔助發(fā)電設(shè)備。

1.2太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

光伏系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn)：沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，不產(chǎn)生噪音；沒(méi)有空氣污染、不排放廢水；沒(méi)有燃燒過(guò)程，不需要燃料；維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低；運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性好；作為關(guān)鍵部件的太陽(yáng)電池使用壽命長(zhǎng)，晶體硅太陽(yáng)電池壽命可達(dá)到25年以上；根據(jù)需要很容易擴(kuò)大發(fā)電規(guī)模。

1.3太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)分類及應(yīng)用

光伏系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛，光伏系統(tǒng)應(yīng)用的基本形式可分為兩大類：獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。應(yīng)用主要領(lǐng)域主要在太空航空器、通信系統(tǒng)、微波中繼站、電視差轉(zhuǎn)臺(tái)、光伏水泵和無(wú)電缺電地區(qū)戶用供電。隨著技術(shù)發(fā)展和世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始有計(jì)劃地推廣城市光伏并網(wǎng)發(fā)電，主要是建設(shè)戶用屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)和MW級(jí)集中型大型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等，同時(shí)在交通工具和城市照明等方面大力推廣太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的應(yīng)用。

光伏系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用形式各異，如系統(tǒng)規(guī)?？缍群艽?，小到0.3～2W的太陽(yáng)能庭院燈，大到MW級(jí)的太陽(yáng)能光伏電站。其應(yīng)用形式也多種多樣，在家用、交通、通信、空間應(yīng)用等諸多領(lǐng)域都能得到廣泛的應(yīng)用。

2、太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1影響設(shè)計(jì)的諸多因素

太陽(yáng)照在地面太陽(yáng)能電池方陣上的輻射光的光譜、光強(qiáng)受到大氣層厚度（即大氣質(zhì)量）、地理位置、所在地的氣候和氣象、地形地物等的影響，其能量在一日、一月和一年內(nèi)都有很大的變化，甚至各年之間的每年總輻射量也有較大的差別。太陽(yáng)能電池方陣的光電轉(zhuǎn)換效率，受到電池本身的溫度、太陽(yáng)光強(qiáng)和蓄電池電壓浮動(dòng)的影響，而這三者在一天內(nèi)都會(huì)發(fā)生變化，所以太陽(yáng)能電池方陣的光電轉(zhuǎn)換效率也是變量。蓄電池組也是工作在浮充電狀態(tài)下的，其電壓隨方陣發(fā)電量和負(fù)載用電量的變化而變化。蓄電池提供的能量還受環(huán)境溫度的影響。太陽(yáng)能電池充放電控制器由電子元器件制造而成，它本身也需要耗能，而使用的元器件的性能、質(zhì)量等也關(guān)系到耗能的大小，從而影響到充電的效率等。負(fù)載的用電情況，也視用途而定，如通信中繼站、無(wú)人氣象站等，有固定的設(shè)備耗電量。而有些設(shè)備如燈塔、航標(biāo)燈、民用照明及生活用電等設(shè)備，用電量是經(jīng)常有變化的。

2.2太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.2.1光伏離網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算

系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)包括：蓄電池選型計(jì)算、太陽(yáng)能組件選型計(jì)算、控制器選型計(jì)算、逆變選型計(jì)算等，這些計(jì)算可根據(jù)用戶的要求來(lái)提供。

①蓄電池容量的計(jì)算

在獨(dú)立供電系統(tǒng)中儲(chǔ)能主要依靠鉛酸蓄電池，蓄電池的容量的簡(jiǎn)單計(jì)算可利用下面的公式

Cbat=負(fù)載耗電量×備電時(shí)間÷系統(tǒng)電壓÷逆變效率÷放電深度

淺循環(huán)蓄電池的放電深度：0.5；深循環(huán)蓄電池放電深度：0.7；逆變效率：0.9。

②太陽(yáng)能組件容量的計(jì)算

太陽(yáng)能組件容量的計(jì)算可依據(jù)下面的公式：

光伏方陣總功率=每天用電量÷標(biāo)準(zhǔn)日照÷系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率

考慮到供電的可靠性，對(duì)求得的組件容量進(jìn)行修正，一般容量擴(kuò)大5%-15%，本系統(tǒng)計(jì)算中取容量擴(kuò)大10%。

③太陽(yáng)能控制器容量的計(jì)算

輸入電流=組件的峰值電流×并聯(lián)塊數(shù)×安全系數(shù)

④逆變器容量的計(jì)算

由于我國(guó)當(dāng)?shù)氐挠秒婋妷簽锳C220V，所以選擇輸出電壓為AC220V的離網(wǎng)逆變器，考慮到用戶負(fù)載中有感性負(fù)載，在啟動(dòng)過(guò)程時(shí)有較大的沖擊電流，同時(shí)考慮系統(tǒng)的臨時(shí)增加負(fù)載的情況，所以逆變器功率應(yīng)相對(duì)選擇較大的。

2.2.2光伏并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)在遵循技術(shù)先進(jìn)、科學(xué)合理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的指導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)原則下，著重考慮以下設(shè)計(jì)原則。

先進(jìn)性原則。隨著太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展，太陽(yáng)能電源設(shè)計(jì)必須考慮先進(jìn)性，使系統(tǒng)在一定的時(shí)期內(nèi)保持技術(shù)領(lǐng)先性，以保證系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的生命周期。

實(shí)用性原則。太陽(yáng)能電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮我國(guó)太陽(yáng)能電源設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)狀，選用有大規(guī)模實(shí)際工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品，采用先進(jìn)成熟的技術(shù)，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性和可維性。

經(jīng)濟(jì)性原則。太陽(yáng)能電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)在保證系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的前提下，努力降低工程、設(shè)備成本，提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比，保證用戶的投資效益。

并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)有效面積計(jì)算實(shí)際安裝太陽(yáng)能電池組件的容量，并根據(jù)此計(jì)算選配逆變器的參數(shù)，計(jì)算方法和離網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)算大致相同。在并網(wǎng)系統(tǒng)里沒(méi)有蓄電池和控制器，太陽(yáng)能電池組件發(fā)出的電能經(jīng)過(guò)逆變后直接并入電網(wǎng)。

篇3

關(guān)鍵詞：建筑光伏發(fā)電；并網(wǎng)發(fā)電；經(jīng)濟(jì)效益估算；綠色建筑；分布式能源

引言

隨著國(guó)家大力推進(jìn)節(jié)能減排戰(zhàn)略，綠色建筑的概念日益被人們接受。我國(guó)到2020年，綠色建筑占新建建筑比重將超過(guò)30%。在綠色建筑評(píng)價(jià)體系中，對(duì)太陽(yáng)能的利用是重要的一部分。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)目前較為成熟，市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛，市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)模式健全，經(jīng)濟(jì)效益可觀，而且國(guó)家大力扶持，有一系列補(bǔ)貼政策。所以太陽(yáng)能是目前利用最廣泛的可再生能源，我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，發(fā)展?jié)摿薮?。建筑光伏發(fā)電較集中式光伏電站，對(duì)土地資源的要求更低，且電能可以就地消納，無(wú)需長(zhǎng)距離傳送，避免了電能的損耗，同時(shí)對(duì)公共電網(wǎng)的沖擊也較小。建筑屋頂可利用面積大，增長(zhǎng)潛力巨大，是可再生能源發(fā)展利用的重要方向。

綠色建筑的光伏系統(tǒng)在設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，需要考慮其他方面的要求，如對(duì)建筑結(jié)構(gòu)承載能力的考量，對(duì)建筑功能和外觀的影響。系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)變得更為復(fù)雜，根據(jù)所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)，建筑的周邊環(huán)境，陰影遮擋，選擇相應(yīng)的光伏組件，安裝位置和方式，兼顧建筑的外觀，同時(shí)考慮發(fā)熱對(duì)建筑的影響。設(shè)計(jì)流程為：光伏電量需求分析，確定光伏系統(tǒng)的形式，收集當(dāng)?shù)厝照?、氣象、地理等條件，確定建筑可利用光伏發(fā)電的區(qū)域；光伏組件的選型與布置、確定發(fā)電容量，控制器、逆變器的型號(hào)容量選擇，組件的支架與安裝方式設(shè)計(jì)，交流側(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)防雷、接地與保護(hù)的設(shè)計(jì)與配置，監(jiān)控和測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 光伏發(fā)電主要設(shè)備選型

1.1 光伏組件的選型及安裝

1.1.1 光伏電池類型及特點(diǎn)分析

光伏組件需滿足下列要求：（1）有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能夠承受諸如冰雹等極端天氣的影響；（2）有良好的密封性，可以防風(fēng)、防水、減少外界對(duì)太陽(yáng)能電池的腐蝕；（3）抗紫外線輻射；（4）絕緣良好；（5）電池單元間的連接可靠且能耗??；（6）有足夠的工作壽命，一般工程上要求有20年以上的使用壽命；（7）組件之間的特性偏差不大，有相同的輸出特性。主流的太陽(yáng)能組件尺寸規(guī)格大約有兩種，1000mm×1600m和1000mm×1900mm，分別由60個(gè)和72個(gè)電池片組成。整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)盡量選擇同一型號(hào)的光伏組件，避免出現(xiàn)各支路電流不平衡，各時(shí)段效率不同等情況。

1.1.2 光伏設(shè)備的組裝要求

光伏電池方陣應(yīng)選擇朝南安裝，如果有特殊原因限制，方陣面向東或西偏轉(zhuǎn)的角度不應(yīng)大于當(dāng)?shù)氐乩砭暥鹊慕嵌萚1]。在屋頂安裝光伏系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)設(shè)置避雷裝置及欄桿扶手等保護(hù)設(shè)施。光伏陣列一般為固定式安裝，安裝傾角可參考文獻(xiàn)[1]附錄B的值，不同于集中式電站，建筑光伏與屋頂面積、周邊環(huán)境、屋頂承載力等相關(guān)，宜根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮。光伏設(shè)備支架的承載和防風(fēng)及屋頂?shù)某兄貞?yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格力學(xué)計(jì)算的驗(yàn)證。光伏組件間距的設(shè)計(jì)原則是在冬至當(dāng)天9：00～15：00光伏方陣不被阻擋。

光伏陣列的布置需要綜合考慮屋頂面積的利用率和早晚陣列前后遮擋所造成的熱斑效應(yīng)來(lái)選擇橫排或豎排方式。根據(jù)理論計(jì)算，橫向排布可比縱向排布多5%左右的發(fā)電量，增加20%的占地面積，但安裝的工程量和難度會(huì)稍大。

1.2 光伏逆變器的選型

光伏逆變器將光伏發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為民用電壓的交流電或并網(wǎng)點(diǎn)電壓的交流電，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。光伏逆變器的選型原則如下：（1）由于光伏逆變器容量越大，單位功率制造成本越低，效率越高，對(duì)于綠色建筑，可考慮選用一臺(tái)容量可覆蓋發(fā)電功率的逆變器；（2）由于一天中光伏發(fā)電量變化較大，需要選擇直流輸入電壓范圍寬的逆變器，從而可以最大限度地利用太陽(yáng)能，增加光伏系統(tǒng)發(fā)電時(shí)間；（3）需要有抗干擾能力和過(guò)載能力；（4）當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生故障后，逆變器應(yīng)能將光伏系統(tǒng)從主網(wǎng)中解列，當(dāng)故障排除后應(yīng)能重新并網(wǎng)；（5）光伏逆變器必須裝有防止孤島運(yùn)行的保護(hù)措施[2]。

MPPT（Maximum Power Point Tracking最大功率點(diǎn)跟蹤）控制器可以對(duì)光伏陣列直流輸出的最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，光伏電池的輸出特性隨環(huán)境溫度和日照強(qiáng)度的變化會(huì)呈現(xiàn)不同的功率輸出特性，MPPT控制器及其算法可以通過(guò)改變負(fù)載特性提高光伏組件的發(fā)電效率。典型的MPPT算法有：擾動(dòng)觀察法、定壓跟蹤法、模糊控制法、導(dǎo)納增量法[3]。這些控制算法各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用于建筑光伏系統(tǒng)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際環(huán)境情況及項(xiàng)目需求選擇合適的算法。

根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，光伏組件的串聯(lián)數(shù)目一般為18個(gè)、20個(gè)或22個(gè)，依據(jù)光伏組件的選型計(jì)算出逆變器MPPT電壓最大值和最小值以及最大直流輸入電壓，選擇符合要求的MPPT電壓范圍，并估算整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電功率和直流側(cè)總電流，最后決定逆變器型號(hào)和個(gè)數(shù)。

1.3 匯流箱的選型及安裝

匯流箱的作用是將光伏方陣的多路直流輸出電纜分組并匯集，使得接線有序便于維護(hù)，在發(fā)生局部故障時(shí)，可以局部檢修，不影響整體工作，匯流箱的下一級(jí)接入逆變器，建筑光伏系統(tǒng)中常用12串或16串輸入的匯流箱，匯流箱中應(yīng)由直流故障保護(hù)單元、斷路器、熔斷器、防雷、浪涌保護(hù)器等元件構(gòu)成，并配有電量檢測(cè)系統(tǒng)和通信單元，可以實(shí)時(shí)將匯流箱內(nèi)部的分支電流、電壓和功率等參數(shù)上傳到控制中心并可以遠(yuǎn)程操作開(kāi)關(guān)。匯流箱的安裝位置應(yīng)就近安裝在組件串的附近，從而減少電纜鋪設(shè)長(zhǎng)度和線損。箱體的安裝高度滿足各限制的要求，箱體底部留有足夠空間用來(lái)安裝、維修，箱體的防護(hù)等級(jí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境確定。

2 光伏系統(tǒng)運(yùn)行方案

2.1 獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)

獨(dú)立光伏系統(tǒng)即離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)所發(fā)出的電能提供本建筑物內(nèi)電器使用，與公共電網(wǎng)隔離。負(fù)荷類型可以是直流負(fù)荷，交流負(fù)荷或者交直流混合的負(fù)荷。系統(tǒng)可分為有蓄電池和無(wú)蓄電池系統(tǒng)。在有蓄電池系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)電功率大于本地負(fù)荷，可以將電能存儲(chǔ)于蓄電池中，在發(fā)電低谷時(shí)使用。當(dāng)發(fā)電功率低于負(fù)荷，并且蓄電池提供的電量仍不滿足要求時(shí)，可以使用公共電網(wǎng)提供負(fù)荷。系統(tǒng)中需要安裝光伏控制器，在蓄電池充滿電時(shí)，光伏系統(tǒng)停止發(fā)電，防止蓄電池過(guò)充，當(dāng)蓄電池低電量時(shí)，停止蓄電池放電，有效保護(hù)蓄電池。

2.2 并網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)

并網(wǎng)運(yùn)行是通過(guò)并網(wǎng)逆變器將所發(fā)的電能直接并入電網(wǎng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以看做是一個(gè)分布式的電源，在建筑的公共電網(wǎng)接入點(diǎn)，電能可以是由電網(wǎng)流入建筑，也可以由建筑流向電網(wǎng)。相比獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)，并網(wǎng)運(yùn)行可以不采用蓄電池和光伏控制器，但需要并網(wǎng)逆變器和防孤島運(yùn)行系統(tǒng)。并網(wǎng)運(yùn)行可以充分利用光伏電能，不會(huì)造成能量浪費(fèi)，系統(tǒng)的固定成本比獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)小，使用壽命一般按25年設(shè)計(jì)，而獨(dú)立系統(tǒng)受制于蓄電池的使用壽命一般為10年左右，并網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本也相對(duì)較低，目前并網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成熟，建筑周邊的電網(wǎng)接入點(diǎn)較多，因此，在設(shè)計(jì)建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，一般重點(diǎn)考慮并網(wǎng)運(yùn)行方案。并網(wǎng)逆變器配置以太網(wǎng)通訊和RS-485接口，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上觀察、操作，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)對(duì)下列參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和顯示：光伏陣列直流側(cè)的電壓和電流、交流側(cè)電壓和電流、當(dāng)日發(fā)電量、實(shí)時(shí)發(fā)電功率、總發(fā)電量、太陽(yáng)輻射量、環(huán)境溫度等系統(tǒng)參數(shù)、光伏組件溫度，減少的二氧化碳排放量和故障狀態(tài)等信息。

2.3 系統(tǒng)接線的設(shè)計(jì)方法

以并網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)為例，并網(wǎng)接入電網(wǎng)的方式有：專線接入和支線接入方式。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)前應(yīng)先統(tǒng)計(jì)光伏組件的總數(shù)，選擇串聯(lián)個(gè)數(shù)和總串?dāng)?shù)，根據(jù)串?dāng)?shù)選擇合適的光伏匯流箱型號(hào)和個(gè)數(shù)，組成光伏系統(tǒng)直流側(cè)的接線。為保證系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，每一串組件個(gè)數(shù)必須相同，而每個(gè)匯流箱接入的串?dāng)?shù)可以不同，要以節(jié)省匯流箱個(gè)數(shù)為原則進(jìn)行分配。統(tǒng)一連接到室內(nèi)直流配電柜，直流電壓接入光伏逆變器逆變后連接到公共電網(wǎng)中。并網(wǎng)型建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)是典型的分布式電源，為保證并網(wǎng)后對(duì)公共電網(wǎng)的沖擊影響不超過(guò)限值，要求分布式電源的裝機(jī)容量不超過(guò)上一級(jí)變壓器容量的20%。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

在設(shè)計(jì)建筑光伏系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益是衡量項(xiàng)目是否可行的一個(gè)重要指標(biāo)，需提供經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)估表，確定投資回收周期和收益。建筑光伏系統(tǒng)輸出功率相對(duì)較小，一般而言，一個(gè)建筑光伏系統(tǒng)項(xiàng)目的容量在數(shù)千千瓦以內(nèi)，相比集中式電站，免去了土地價(jià)格，降低了安裝費(fèi)用和輸配電費(fèi)用。建筑光伏系統(tǒng)項(xiàng)目在發(fā)電過(guò)程中，沒(méi)有噪聲，也不會(huì)對(duì)空氣和水產(chǎn)生污染，環(huán)保效益突出，因此，發(fā)電系統(tǒng)的外部效益同樣不可忽視。

光伏系統(tǒng)的實(shí)際收益為：壽命期內(nèi)發(fā)電量上網(wǎng)的總收入加上政府補(bǔ)貼收入，扣除設(shè)備采購(gòu)安裝費(fèi)用和維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。每塊太陽(yáng)能光伏組件年發(fā)電量W1為：

W1=■×？濁1×S×103 （1）

式中：E-安裝地點(diǎn)的年太陽(yáng)輻射量，MJ/m2，根據(jù)氣象資料取值；η1-光伏組件能量轉(zhuǎn)換效率，%，根據(jù)樣本資料取值；S-光伏組件面積，m2。光伏系統(tǒng)年發(fā)電量W2為：

W2=W1×N×？濁2×？濁3 （2）

式中：N為系統(tǒng)中光伏組件的總數(shù)；η2為逆變器效率，%；η3為計(jì)入其他傳輸損耗加上光伏設(shè)備維修保養(yǎng)停運(yùn)損耗的系統(tǒng)效率，%；《關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》國(guó)家光伏上網(wǎng)補(bǔ)貼價(jià)為0.42元/kWh，期限為20年，各地還有不同的地方性補(bǔ)貼政策和電價(jià)，設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)的總收益為：

式中：Pgt：光伏發(fā)電上網(wǎng)功率，kWh；Pct：光伏發(fā)電自發(fā)自用功率，kWh；Pg：國(guó)家補(bǔ)貼，元/kWh；Pl：地方性補(bǔ)貼，元/kWh；Pk：工商業(yè)或民用電價(jià)，元/kWh；Pc：脫硫燃煤電價(jià)，元/kWh；t1：國(guó)家補(bǔ)貼期內(nèi)總時(shí)數(shù)，h；t2：地方性補(bǔ)貼期內(nèi)總時(shí)數(shù)，h；t3：設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)總時(shí)數(shù)，h；R1：設(shè)備的平均損耗率，%；R2：平均供電可靠率，%；Ig：光伏發(fā)電系統(tǒng)的初始投資，元；Mei：光伏系統(tǒng)第i年的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，元。隨著中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)鏈的完善和普及，光伏組件和光伏逆變器的價(jià)格不斷下降，安裝成本也逐步降低，電能不需要遠(yuǎn)距離輸送，降低了網(wǎng)損，因此建筑光伏系統(tǒng)的投資回報(bào)率不斷提高，成為綠色建筑的一個(gè)重要應(yīng)用技術(shù)。

4 案例

以上海地區(qū)一個(gè)綠色建筑示范工業(yè)園屋頂光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例，選擇并網(wǎng)運(yùn)行模式，可利用的屋頂面積約為5000m2，采用1496塊1.6m*1m的光伏組件，最大輸出功率為250W，裝機(jī)容量374kWp。22塊組件為一串，共68串，每12串接入同一個(gè)匯流箱，不同建筑之間不宜共用匯流箱，所以項(xiàng)目總計(jì)使用7個(gè)匯流箱。所有直流線路接入園區(qū)的配電間的直流配電柜內(nèi)，采用一個(gè)550kVA的三相逆變器，滿載MPPT電壓范圍為450-850V，最大輸入電流為1200A。

光伏組件分別安裝在2個(gè)車間、1個(gè)辦公樓的屋頂以及停車場(chǎng)頂棚上，組件的安裝傾斜角度為25°。上海地區(qū)的年太陽(yáng)輻射量約在4700MJ/m2[4]，則每塊太陽(yáng)能光伏組件年發(fā)電量為421.2kWh，1496塊光伏組件的年發(fā)電量為630115kWh。逆變器平均效率為96%，其他傳輸損耗加上光伏設(shè)備維修保養(yǎng)停運(yùn)的損耗，系統(tǒng)的效率按80%計(jì)算，光伏系統(tǒng)的年發(fā)電量可以達(dá)到500000kWh以上。根據(jù)《上海市可再生能源和新能源發(fā)展專項(xiàng)資金扶持辦法》，分布式光伏的“度電補(bǔ)貼”金額為工、商業(yè)用戶0.25元/kWh，補(bǔ)貼時(shí)間為5年，上海市的脫硫燃煤電價(jià)為0.4593元/kWh?！蛾P(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》國(guó)家補(bǔ)貼為0.42元/kWh，期限為20年。本項(xiàng)目光伏組件設(shè)計(jì)使用壽命為25年，系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用年限為25年。預(yù)計(jì)7～8年可收回投資，其余工作年份收入即為收益。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要遵循可靠性、合理性、經(jīng)濟(jì)性的原則，既保證可以長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，滿足預(yù)計(jì)的發(fā)電量需求，又以經(jīng)濟(jì)合理的方式配置整個(gè)系統(tǒng)，以最小的投資達(dá)成設(shè)計(jì)的目標(biāo)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)可分為兩個(gè)階段，第一階段選型和布置光伏組件，確定直流側(cè)電能的參數(shù)。第二階段完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)中用到的電力電子設(shè)備選型，匹配第一階段設(shè)計(jì)的參數(shù)。

（2）總結(jié)了對(duì)光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要設(shè)備的選型，在建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)中，可按照預(yù)算投資和發(fā)電量需求選擇采用單晶硅或多晶硅光伏材料，計(jì)算出最優(yōu)光伏組件串并聯(lián)組合。逆變器的選型需要根據(jù)光伏陣列的串并聯(lián)數(shù)，選擇最大電壓，最大電流和容量，而直流電壓輸入范圍需與MPPT控制器結(jié)合，范圍盡量寬。保護(hù)系統(tǒng)至少監(jiān)測(cè)到每一串光伏組件的工作狀況，配置過(guò)流、過(guò)壓、雷電、浪涌等保護(hù)單元，并網(wǎng)運(yùn)行需安裝防孤島運(yùn)行保護(hù)。光伏組件的安裝和布置原則是盡量多地收集太陽(yáng)能，同時(shí)考慮到電壓恒定和遮擋的問(wèn)題。

（3）采用離網(wǎng)型式的光伏系統(tǒng)時(shí)，需要配置蓄電池和光伏控制器，能量利用率較低。而并網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)并網(wǎng)條件要求較高，需配置相關(guān)繼電保護(hù)系統(tǒng)，雙向電能表和足夠容量的并網(wǎng)接入點(diǎn)。目前，并網(wǎng)設(shè)備已較為成熟，城市電網(wǎng)容量和規(guī)模越來(lái)越大，為追求更高的發(fā)電效率和經(jīng)濟(jì)效益，優(yōu)先考慮采用并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

（4）目前光伏發(fā)電可以享受上網(wǎng)電價(jià)和政府補(bǔ)貼，一般7～10年可收回投資，其余十多年壽命期內(nèi)的收入都是利潤(rùn)，隨著光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)，市場(chǎng)擴(kuò)大，設(shè)備的成本已大幅降低，即使補(bǔ)貼政策今后退出，光伏系統(tǒng)仍然可以盈利。合理地設(shè)計(jì)建筑光伏系統(tǒng)可以提高發(fā)電效率，減少能量損耗，提供更穩(wěn)定可靠的電能，減少污染排放。

參考文獻(xiàn)

[1]GB 50797-2012.光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

[2]鄭詩(shī)程，丁明，等.光伏發(fā)電系統(tǒng)及其孤島效應(yīng)的仿真與實(shí)驗(yàn)研究[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2005.

[3]黃克亞，尤鳳翔，李文石.組合模糊控制技術(shù)與擾動(dòng)觀察法提升光伏發(fā)電MPPT性能[J].測(cè)控技術(shù)，2012，31（7）：130-135.

篇4

以廣州地區(qū)建設(shè)的裝機(jī)容量為10MW的并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目為例，進(jìn)行光伏項(xiàng)目LCOE評(píng)估。本項(xiàng)目基本信息如下：裝機(jī)容量為10MW；運(yùn)行年限為25a；建設(shè)成本為8元/W;折現(xiàn)率為8%；首年發(fā)電量為1080萬(wàn)kWh；每年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用為96萬(wàn)元；系統(tǒng)年衰減率為0.8%；其他費(fèi)用為24萬(wàn)元；所得稅率為25%；增值稅率為17%；系統(tǒng)PR值為80%；系統(tǒng)殘值率為5%[11]。PR值（性能比）是國(guó)際上評(píng)價(jià)并網(wǎng)光伏電站性能質(zhì)量的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，其值為系統(tǒng)實(shí)際交流發(fā)電量與理論直流發(fā)電量之比。PR值考慮了光伏陣列效率、逆變器效率以及交流配電設(shè)備效率等因素，在一定程度上體現(xiàn)了光伏電站的綜合性能和質(zhì)量。把以上初始條件帶入公式（3）測(cè)算本項(xiàng)目LCOE水平，LCOE=0.85元/kWh。通過(guò)測(cè)算得出：以目前的行業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平，在廣州地區(qū)建設(shè)一個(gè)裝機(jī)容量為10MW的光伏發(fā)電項(xiàng)目，其LCOE水平在0.85元/kWh左右，與廣州市脫硫煤上網(wǎng)電價(jià)（0.502元/kWh）相比，約高出0.35元/kWh。

2影響LCOE的典型因素及敏感性分析

光伏發(fā)電技術(shù)日臻成熟，為盡快實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)，降低光伏發(fā)電項(xiàng)目的LCOE是亟待解決的問(wèn)題。對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目而言，影響LCOE的典型因素包括項(xiàng)目單位造價(jià)、項(xiàng)目所在地的太陽(yáng)輻射量、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)衰減率、運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用、逆變器等關(guān)鍵設(shè)備使用年限。因此要理清系統(tǒng)成本、發(fā)電量和電站生命周期中的其他因素間的聯(lián)系，通過(guò)優(yōu)化光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工質(zhì)量以及完善運(yùn)維管理體系等措施，盡可能降低項(xiàng)目的LCOE水平。下面將分析光伏系統(tǒng)單位造價(jià)、系統(tǒng)PR值、光伏組件衰減率以及太陽(yáng)輻射量這4個(gè)典型因素，對(duì)項(xiàng)目LCOE水平的影響。本文選取廣州、上海、深圳、北京、蘭州和西寧等6個(gè)典型地點(diǎn)進(jìn)行光伏項(xiàng)目LCOE比較與分析。6個(gè)地點(diǎn)的地理位置及年太陽(yáng)輻射量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，其中太陽(yáng)輻射量數(shù)據(jù)來(lái)自NASA。為清晰描述不同地點(diǎn)的光伏發(fā)電項(xiàng)目LCOE水平，在圖1中標(biāo)出了6個(gè)地點(diǎn)的年太陽(yáng)輻射值。圖1（a），（b），（c）分別展示了單位造價(jià)、光伏組件衰減率、系統(tǒng)PR值與太陽(yáng)輻射量對(duì)項(xiàng)目LCOE影響作用的敏感性。測(cè)算條件如下：裝機(jī)容量為10MW；單位造價(jià)為8元/W；PR值為80%；年衰減率為0.8%；折現(xiàn)率為8%?？梢钥闯觯到y(tǒng)單位造價(jià)、光伏組件衰減率與項(xiàng)目的LCOE水平呈正相關(guān)，系統(tǒng)PR值和項(xiàng)目地太陽(yáng)年輻射量與LCOE呈負(fù)相關(guān)。因此，光伏項(xiàng)目選址、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光伏組件及逆變器等關(guān)鍵設(shè)備選型與采購(gòu)、光伏系統(tǒng)安裝、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都可能存在影響項(xiàng)目LCOE水平的因素。在進(jìn)行項(xiàng)目選址時(shí)，盡可能選擇太陽(yáng)能資源條件好、空氣潔凈度高的地區(qū)；在進(jìn)行光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型時(shí)，要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高光伏系統(tǒng)PR值；要遵循合理的運(yùn)行維護(hù)方案，平衡系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的投入與產(chǎn)出，保證光伏項(xiàng)目處于最佳收益狀況。從以上各個(gè)環(huán)節(jié)著手，方可最大程度地降低項(xiàng)目LCOE水平。由圖1（a）可見(jiàn)，項(xiàng)目LCOE水平隨系統(tǒng)單位造價(jià)的升高而升高。若系統(tǒng)單位造價(jià)為8元/W，當(dāng)項(xiàng)目地太陽(yáng)年輻射量由1000kWh/m2增至1800kWh/m2時(shí)，項(xiàng)目的LCOE水平將從1.038元/kWh降至0.577元/kWh。若某地太陽(yáng)年輻射量為1300kWh/m2，當(dāng)系統(tǒng)單位造價(jià)為6元/W時(shí)，項(xiàng)目LCOE為0.599元/kWh；當(dāng)系統(tǒng)造價(jià)為10元/W時(shí)，項(xiàng)目的LCOE將升至1.297元/kWh。圖1（b）展示的是光伏組件年衰減率與太陽(yáng)年輻射量對(duì)項(xiàng)目LCOE水平的影響作用?？梢钥闯?，當(dāng)組件年衰減率以0.1%的幅度變化時(shí)，項(xiàng)目LCOE變化幅度并不顯著。當(dāng)組件年衰減率從0.8%降低至0.7%時(shí)（在項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期25a內(nèi)，光伏組件總衰減率從20%降低至17.5%），若太陽(yáng)年輻射量為1300kWh/m2，項(xiàng)目LCOE將從0.792元/kWh升至0.798元/kWh。由圖1（c）可知，項(xiàng)目LCOE水平隨系統(tǒng)PR值的升高而降低。目前我國(guó)光伏項(xiàng)目的系統(tǒng)PR值絕大部分處于70%~80%。當(dāng)太陽(yáng)年輻射量在1300kWh/m2時(shí)，若系統(tǒng)PR值從70%升至80%，項(xiàng)目LCOE將從0.912元/kWh降至0.798元/kWh，降幅達(dá)12.5%?？梢?jiàn)，提升系統(tǒng)PR值對(duì)降低系統(tǒng)LCOE水平的效果非常顯著。

3我國(guó)光伏發(fā)電項(xiàng)目LCOE水平測(cè)算

以裝機(jī)容量為10kW，500kW和10MW的光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，對(duì)我國(guó)不同地區(qū)、不同光照資源條件的LCOE水平進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估邊界條件如下：太陽(yáng)年輻射量資源條件為1000~1800kWh/m2；系統(tǒng)效率為80%；光伏組件的衰減率為0.5%~0.8%；光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)年限為25a；3種容量發(fā)電系統(tǒng)的單位造價(jià)分別為10~14元/W，7~9元/W，6.5~8.5元/W。圖2為針對(duì)不同裝機(jī)容量、不同光照條件、不同建設(shè)成本等條件下的LCOE評(píng)估。由圖2可知，裝機(jī)容量10kW的光伏發(fā)電項(xiàng)目LCOE為0.6~1.1元/kWh；裝機(jī)容量500kW的光伏發(fā)電項(xiàng)目LCOE為0.65~1.1元/kWh；裝機(jī)容量10MW的光伏發(fā)電項(xiàng)目LCOE為0.5~0.9元/kWh。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委《關(guān)于進(jìn)一步疏導(dǎo)環(huán)保電價(jià)矛盾的通知》，31省市脫硫煤上網(wǎng)電價(jià)處于0.279～0.502元/kWh，因此根據(jù)我國(guó)光伏發(fā)電項(xiàng)目的LCOE水平測(cè)試結(jié)果顯示，對(duì)于10MW以上裝機(jī)容量的項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)成本進(jìn)行精確控制，在脫硫煤上網(wǎng)電價(jià)較高地區(qū)可首先實(shí)現(xiàn)光伏電力平價(jià)上網(wǎng)。

4光伏項(xiàng)目LCOE發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

戶用光伏發(fā)電項(xiàng)目的應(yīng)用和推廣，從某種程度上標(biāo)志著光伏產(chǎn)業(yè)在人民日常生活中的普及程度，因此本文結(jié)合文獻(xiàn)[10]的數(shù)據(jù)，就戶用光伏發(fā)電項(xiàng)目LCOE水平的變化趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)圖3展示了FraunhoferISE針對(duì)LCOE的研究數(shù)據(jù)[10]。由圖3可見(jiàn)，2013年戶用光伏發(fā)電項(xiàng)目LCOE的平均水平為0.86元/kWh左右，其中平均PR為80%的曲線比較符合我國(guó)光伏發(fā)電項(xiàng)目的平均水平。觀察這條曲線可知，根據(jù)目前光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平預(yù)測(cè)，2015～2030的15年，光伏發(fā)電項(xiàng)目的LCOE水平將從0.108歐元/kWh降至0.072歐元/kWh，折合人民幣約從0.82元/kWh降至0.54元/kWh，降幅高達(dá)34%。本文分析顯示，從目前我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，裝機(jī)容量為10kW的光伏發(fā)電項(xiàng)目在不同單位造價(jià)、不同太陽(yáng)輻照條件下的LCOE處于0.6~1.1元/kWh。該結(jié)論與文獻(xiàn)[10]中的數(shù)據(jù)相吻合，通過(guò)這兩組數(shù)據(jù)可以預(yù)測(cè)我國(guó)光伏發(fā)電成本的發(fā)展趨勢(shì)。目前，我國(guó)居民生活用電價(jià)格在0.65元/kWh左右，如不考慮通貨膨脹等因素，我國(guó)可在未來(lái)15年內(nèi)實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)；考慮近年來(lái)化石能源發(fā)電價(jià)格逐年上漲的現(xiàn)實(shí)，我國(guó)有可能在未來(lái)10年，甚至更短時(shí)間內(nèi)，迎來(lái)光伏發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)的時(shí)代。

5結(jié)論

篇5

[關(guān)鍵詞]風(fēng)光互補(bǔ)；電力職業(yè)院校；教學(xué)平臺(tái)

[中圖分類號(hào)]G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1671-5918（2016）04-0114-02

引言

能源對(duì)人類的重要性不言而喻，近幾年隨著經(jīng)濟(jì)步伐的加快，世界各國(guó)也逐漸認(rèn)識(shí)到在常規(guī)能源利用過(guò)程中對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的破壞，人們對(duì)此也付出了沉重的代價(jià)，新的能源形式和利用呼之欲出，為此很多國(guó)家相繼出臺(tái)相關(guān)政策，治理和緩解已經(jīng)惡化的環(huán)境，并把挖掘開(kāi)發(fā)、有效利用可再生、無(wú)污染的新能源作為可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。

風(fēng)能、太陽(yáng)能是人們最先想到、最容易獲取和利用的可再生能源，但其不穩(wěn)定、不連續(xù)的特點(diǎn)在季節(jié)更替和天氣變化時(shí)又表現(xiàn)得十分突出，單一形式的風(fēng)力發(fā)電或單一形式的太陽(yáng)能光伏發(fā)電都存在發(fā)電量不穩(wěn)定的缺陷而收到制約，但二者具有天然的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，即白天光照強(qiáng)，夜間風(fēng)量多；夏天光照好、風(fēng)力弱而冬春季節(jié)風(fēng)大、光照弱。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)克服了單純風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電的不足，具有較高的性價(jià)比，呈現(xiàn)出光明的應(yīng)用前景。

當(dāng)前，高等職業(yè)教育進(jìn)入新的發(fā)展階段，在堅(jiān)持以服務(wù)為宗旨、以就業(yè)為導(dǎo)向積極適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需求的基礎(chǔ)上，很多職業(yè)院校根據(jù)國(guó)家新能源戰(zhàn)略以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)轉(zhuǎn)移的目標(biāo)要求，開(kāi)設(shè)了新能源及相關(guān)專業(yè)。2010年教育部核定增選的新能源類專業(yè)就有新能源應(yīng)用技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備及電網(wǎng)自動(dòng)化、新能源發(fā)電技術(shù)和光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用等。

為配合國(guó)家支持高等職業(yè)院校提升專業(yè)服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力要求和培養(yǎng)模式的改革，探索和實(shí)踐新能源應(yīng)用技術(shù)專業(yè)已成為職業(yè)院校一個(gè)新的目標(biāo)方向。

一、小型風(fēng)光互補(bǔ)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的目的意義

風(fēng)能、太陽(yáng)都是重要的可再生的清潔、無(wú)污染能源，并且使用安全、儲(chǔ)量豐富、可持續(xù)發(fā)展等特點(diǎn)普遍收到重視和應(yīng)用。職業(yè)院校大力開(kāi)展新能源的課程建設(shè)，以風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)為典型作為著手點(diǎn)，目的就是讓學(xué)生通過(guò)認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)、掌握風(fēng)光發(fā)電技術(shù)的基本理論和基本技能，適應(yīng)今后新能源發(fā)電企業(yè)的崗位需求和要求，積極投身國(guó)家風(fēng)光發(fā)電事業(yè)，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)。

當(dāng)前，在國(guó)家重視并大力發(fā)展職業(yè)教育的新時(shí)期，在電力職業(yè)院校里建設(shè)小型風(fēng)電互補(bǔ)發(fā)電教學(xué)平臺(tái)，必將促進(jìn)電力職業(yè)院校和風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電教學(xué)平臺(tái)共同發(fā)展。

（一）節(jié)約成本。在電力職業(yè)院校建設(shè)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電項(xiàng)目，能為學(xué)校的用電設(shè)備供電，節(jié)省了學(xué)校的用電成本。在學(xué)校辦公樓、教學(xué)樓、實(shí)訓(xùn)樓、餐廳等屋頂建設(shè)光伏發(fā)電，還會(huì)有“隱形效益”。在屋頂安裝太陽(yáng)能電池板，使頂層房間在夏天時(shí)空調(diào)用電量減少，進(jìn)一步節(jié)省了用電成本，形成。

（二）教學(xué)示范。在電力職業(yè)院校建設(shè)小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電教學(xué)平臺(tái)，一方面電力職業(yè)院校擁有專業(yè)教師，發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，可以增設(shè)新能源專業(yè)方向，充分發(fā)揮教學(xué)平臺(tái)的教學(xué)示范功能，培養(yǎng)新能源專業(yè)的學(xué)生，畢業(yè)后可以去太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電企業(yè)工作；另外一方面可以對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電企業(yè)員工進(jìn)行技能鑒定。

二、小型風(fēng)光互補(bǔ)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)

（一）系統(tǒng)組成。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流直流負(fù)載等部分組成，可從以下幾方面給來(lái)具體來(lái)描述。

1.風(fēng)力發(fā)電的原理是風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，風(fēng)力發(fā)電機(jī)再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)而通過(guò)風(fēng)電控制器對(duì)蓄電池充電，最終經(jīng)過(guò)逆變器對(duì)負(fù)載供電。

2.光伏發(fā)電的原理是太陽(yáng)能電池板受光照后產(chǎn)生光伏效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換為電能，然后通過(guò)控制器對(duì)蓄電池充電，最后經(jīng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電.

3.逆變系統(tǒng)由幾臺(tái)逆變器組成，把蓄電池中的直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的220V交流電，保證交流電負(fù)載設(shè)備的正常使用。同時(shí)還具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能，可改善風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

4.控制部分根據(jù)日照強(qiáng)度、風(fēng)力大小及負(fù)載的變化，不斷對(duì)蓄電池組的工作狀態(tài)進(jìn)行切換和調(diào)節(jié)：一方面把調(diào)整后的電能直接送往直流或交流負(fù)載。另一方面把多余的電能送往蓄電池組存儲(chǔ)。發(fā)電量不能滿足負(fù)載需要時(shí)，控制器把蓄電池的電能送往負(fù)載，保證了整個(gè)系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

5.蓄電池部分由多塊蓄電池組成，在系統(tǒng)中同時(shí)起到能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載兩大作用。它將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，以備供電不足時(shí)使用。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)力和太陽(yáng)輻射變化情況，可以在以下三種模式下運(yùn)行：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單獨(dú)向負(fù)載供電；光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)向負(fù)載供電；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合向負(fù)載供電。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電比單獨(dú)風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電有以下優(yōu)點(diǎn)：利用風(fēng)能、太陽(yáng)能的互補(bǔ)性，可以獲得比較穩(wěn)定的輸出，系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和可靠性；在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲(chǔ)能蓄電池的容量；通過(guò)合理地設(shè)計(jì)與匹配，可以基本上由風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)供電，很少或基本不用啟動(dòng)備用電源如柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組等，可獲得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

（二）平臺(tái)建設(shè)。依據(jù)職業(yè)院校專業(yè)建設(shè)要求風(fēng)，建設(shè)小型風(fēng)光互補(bǔ)教學(xué)平臺(tái)可從課程建設(shè)、實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)三個(gè)方面著手進(jìn)行。

1.課程建設(shè)

圍繞學(xué)校新能源教學(xué)大綱目標(biāo)要求規(guī)劃課程建設(shè)，其中風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)為理實(shí)一體化類型課程，作為職業(yè)院校高年級(jí)學(xué)生必修課，按照預(yù)期需要達(dá)到的知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)，安排、規(guī)劃和設(shè)計(jì)教學(xué)課程的主要內(nèi)容、課程進(jìn)度和教學(xué)方法，使學(xué)生掌握風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行原理和結(jié)構(gòu)組成，掌握風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)力供電裝置和光伏供電裝置的安裝、調(diào)試與使用，能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（1）在課程教學(xué)設(shè)計(jì)中，主導(dǎo)以學(xué)生為本來(lái)設(shè)計(jì)分配教學(xué)任務(wù)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)，嚴(yán)格實(shí)施“教、學(xué)、練、做”過(guò)程，緊密結(jié)合購(gòu)置的風(fēng)管互補(bǔ)實(shí)訓(xùn)裝置，充分利用形式多樣的現(xiàn)代化教學(xué)手段和方法，生動(dòng)活潑地開(kāi)展實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)。

（2）在課程的教學(xué)內(nèi)容和要求上，設(shè)計(jì)單元化和模塊化教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用情境教學(xué)形式實(shí)施教學(xué)進(jìn)程。教材選用國(guó)家示范性高等職業(yè)院校規(guī)劃教材《風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)》，內(nèi)容包括風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、風(fēng)光互補(bǔ)路燈照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、PLC風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)安裝與維護(hù)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）在考核評(píng)價(jià)方面，注重過(guò)程和結(jié)果、理論與實(shí)踐的多元化考評(píng)方式，把培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力落到實(shí)處，對(duì)有進(jìn)取和創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)生給予鼓勵(lì)和重點(diǎn)培養(yǎng)。

2.實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)

建立與課程相配套的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是建設(shè)教學(xué)平臺(tái)的重要部分。

（1）根據(jù)學(xué)生人數(shù)和實(shí)訓(xùn)裝置所占空間，按照學(xué)校實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)建立小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室。

（2）購(gòu)置或搭建小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置（以南京康尼科技有限公司的KNT―WP01風(fēng)光互卒f，E電實(shí)訓(xùn)裝置為例）。

整套設(shè)備設(shè)計(jì)了關(guān)于光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的19個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，較為全面地介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，系統(tǒng)主要功能是按照實(shí)訓(xùn)模擬要求，對(duì)小型風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控與保護(hù)。利用該實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)裝置通過(guò)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)，學(xué)生（學(xué)員）可達(dá)到自行完成對(duì)系統(tǒng)的安裝、接線、故障排查、PLC控制、組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等系列實(shí)訓(xùn)操作的能力目標(biāo)要求。

整個(gè)系統(tǒng)由風(fēng)力供電控制單元、光伏供電控制單元、小型風(fēng)力機(jī)模擬單元、小型光伏板模擬單元、逆變輸出單元。其中風(fēng)力供電控制單元和小型風(fēng)力機(jī)模擬單元構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，光伏供電控制單元和小型光伏板模擬單元構(gòu)成太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)發(fā)出的電能經(jīng)儲(chǔ)能電池（輸出電壓為12VDC）送入逆變單元，最后轉(zhuǎn)換為交流電（220VAC）供給外部負(fù)載。

通過(guò)課程和實(shí)訓(xùn)兩方面的建設(shè)，基本形成了小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電教學(xué)平臺(tái)，可以看出教學(xué)平臺(tái)的建立不僅涵蓋了風(fēng)光發(fā)電、電力電子、PLC、組態(tài)軟件等都門(mén)課程知識(shí)，而且還可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)情境授課，發(fā)揮教學(xué)示范功能。在此基礎(chǔ)上，還可帶領(lǐng)學(xué)生拓展挖掘?qū)嵱?xùn)項(xiàng)目，為學(xué)生提供更加豐富的畢業(yè)設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容和實(shí)踐機(jī)會(huì)。

3.師資建設(shè)

在擁有課程和實(shí)訓(xùn)建設(shè)的基礎(chǔ)上，配備“雙師型”的師資隊(duì)伍是現(xiàn)代高等職業(yè)教育的重要方面，如果實(shí)現(xiàn)良好的理論教學(xué)和實(shí)訓(xùn)功能的充分發(fā)揮，那么就要選配具有豐富的理論教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐操作技能的教師隊(duì)伍。

通過(guò)加快培養(yǎng)和人才引進(jìn)相結(jié)合壯大“雙師型”隊(duì)伍，同時(shí)，通過(guò)校企合作方式，適當(dāng)聘用經(jīng)驗(yàn)豐富的現(xiàn)場(chǎng)人員為兼職講師到校講授實(shí)訓(xùn)課程。

毋庸置疑，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，能更好地體現(xiàn)學(xué)校貫徹國(guó)家職業(yè)教育的理念，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為本，服務(wù)新能源專業(yè)需求，將來(lái)更好地為社會(huì)服務(wù)的宗旨。

篇6

關(guān)鍵字：太陽(yáng)能路燈 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)

中圖分類號(hào)： TK511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、項(xiàng)目背景

目前，我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電生產(chǎn)能力已躍居世界第一，而國(guó)際太陽(yáng)能產(chǎn)量是應(yīng)用需求量2倍，產(chǎn)能過(guò)剩是光伏發(fā)電行業(yè)最大問(wèn)題。太陽(yáng)能光伏發(fā)電利用主要有兩種技術(shù)途徑，分別為離網(wǎng)光伏發(fā)電和并網(wǎng)光伏發(fā)電兩大類；離網(wǎng)光伏發(fā)電又包括太陽(yáng)能路燈、太陽(yáng)能庭院燈、風(fēng)光互補(bǔ)路燈、太陽(yáng)能交通信號(hào)燈等。

太陽(yáng)能照明由于采用先進(jìn)到光源、獨(dú)特?cái)?shù)碼控制和成熟儲(chǔ)能技術(shù)系統(tǒng)集成技術(shù)外加安裝的方便性，其應(yīng)用性能價(jià)格比是目前所有光伏應(yīng)用系統(tǒng)最具有優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。

本項(xiàng)目于2014年6月在遼寧省丹阜高速公路實(shí)施，主要針對(duì)丹阜高速公路桃仙-石橋子段道路兩側(cè)安裝12米太陽(yáng)能路燈，道路全長(zhǎng)29.7公里，總共安裝1781基桿；包括12米太陽(yáng)能路燈，太陽(yáng)能獨(dú)立光伏電站（集中供電控制）等。合同總額2600萬(wàn)元，太陽(yáng)能電池組件總發(fā)電峰值功率為73萬(wàn)瓦。于2014年6月開(kāi)工，2014年8月末竣工。

迄今為止，本項(xiàng)目為東北三省首個(gè)大型高速公路太陽(yáng)能路燈亮化工程。通過(guò)這個(gè)平臺(tái)可以對(duì)系統(tǒng)配置、太陽(yáng)能路燈充放電控制器研制、蓄電池組直埋方式、太陽(yáng)能路燈的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益等課題進(jìn)行研究，對(duì)拓展太陽(yáng)能資源綜合開(kāi)發(fā)利用，提高遼寧省太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平，為太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在遼寧省高速公路發(fā)展應(yīng)用起到積極良好的示范作用。同時(shí)太陽(yáng)能路燈照明技術(shù)的應(yīng)用可以帶動(dòng)遼寧省其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并促進(jìn)地方相關(guān)產(chǎn)業(yè)的興起，并將進(jìn)一步推動(dòng)遼寧省太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈的形成和發(fā)展，具有深遠(yuǎn)的意義。

二、項(xiàng)目地理環(huán)境

沈陽(yáng)位于中國(guó)東北地區(qū)南部，遼寧省中部，以平原為主，山地、丘陵集中在東南部，屬于半濕潤(rùn)大陸性氣候，全年降水量500毫米，全年無(wú)霜期183天。受季風(fēng)影響、降水集中、溫差較大、四季分明。年平均氣溫6.2～9.7℃，沈陽(yáng)極端最高氣溫為38.3℃，降水集中在夏季，溫差較大，四季分明。冬寒時(shí)間較長(zhǎng)，近六個(gè)月，降雪較少，春秋兩季氣溫變化迅速，持續(xù)時(shí)間短：春季多風(fēng)，秋季晴朗。日照時(shí)數(shù)平均為2372.5小時(shí)

丹阜高速公路是國(guó)家高速公路規(guī)劃重要干線“鶴大高速（G11）”的聯(lián)絡(luò)線，編號(hào)：G1113

G1113丹阜高速 丹東-本溪-沈陽(yáng)-新民-阜新，遼寧段：丹東至新民段已通車，新民至阜新段規(guī)劃在建，規(guī)劃路線由原國(guó)道主干線丹拉線丹東至沈陽(yáng)段，國(guó)家重點(diǎn)公路集安至錫林浩特線支線通化至阜新線中的沈陽(yáng)至阜新段組成。

三、太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 施工現(xiàn)場(chǎng)勘察

由于太陽(yáng)能路燈與常規(guī)交流路燈在工作原理上有著本質(zhì)的區(qū)別，同時(shí)太陽(yáng)能路燈主要采用太陽(yáng)能電池組件進(jìn)行發(fā)電與供電，所以與交流路燈相比對(duì)安裝地點(diǎn)會(huì)有特殊的要求，所以太陽(yáng)能路燈在安裝之前需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)勘查，勘查內(nèi)容主要包括：

1、首先勘查所要安裝路段兩側(cè)采光情況，是否有樹(shù)木、建筑物遮光現(xiàn)象，如果存在樹(shù)木、建筑物遮擋對(duì)所安裝地點(diǎn)有影響的情況，可以通過(guò)指南針、全站儀、激光測(cè)距儀，利用陰影測(cè)量法，測(cè)量樹(shù)木與建筑物高度到安裝地點(diǎn)的距離及其他所需參數(shù)，從而確定太陽(yáng)能路燈安裝高度及與遮光物之間的距離，盡量避免遮光對(duì)太陽(yáng)能電池組件的影響。

2、如果周邊遮光情況比較嚴(yán)重，且還需進(jìn)行安裝，那就得考慮采用集中供電的方式進(jìn)行控制，即太陽(yáng)能獨(dú)立光伏電站。同時(shí)還需對(duì)集中控制的太陽(yáng)能路燈地面以下進(jìn)行勘測(cè)，是否存在光線、光纜、電纜、供暖管道等埋入物，為電纜直埋進(jìn)行準(zhǔn)備。

3、觀察安裝地點(diǎn)兩側(cè)上空是否存在高壓電線桿及電話線，如果存在，需準(zhǔn)確進(jìn)行測(cè)量電線桿高度及距安裝地點(diǎn)之間距離，并做好記錄。

4、對(duì)所勘查道路周邊情況進(jìn)行拍照。

5、通過(guò)汽車碼表、皮尺、激光測(cè)距儀，詳細(xì)測(cè)量所安裝道路的長(zhǎng)度、寬度、及距遮光物之間的距離，并且做好詳細(xì)記錄。

6、通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查所記錄的數(shù)據(jù)及參數(shù)，書(shū)寫(xiě)現(xiàn)場(chǎng)勘查報(bào)告。

3.2太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)安裝布置

1、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量所安裝道路長(zhǎng)度、寬度及照明要求，合理選擇太陽(yáng)能路燈安裝及布置方式，常規(guī)照明燈具的布置可分為單側(cè)布置、雙側(cè)交錯(cuò)布置、雙側(cè)對(duì)稱布置、中心對(duì)稱布置和橫向懸索布置五種基本方式。本項(xiàng)目太陽(yáng)能路燈主要采用單側(cè)布置、雙側(cè)交錯(cuò)布置、雙側(cè)對(duì)稱布置三種布置方式，主要根據(jù)道路橫斷面形式、寬度及照明要求進(jìn)行選擇。如圖1所示：

圖1常規(guī)照明燈具布置的五種基本方式

（a）單側(cè)布置 （b）雙側(cè)交錯(cuò)布置 （c）雙側(cè)對(duì)稱布置（d）中心對(duì)稱布置（e）橫向懸索布置

2、燈具的懸挑長(zhǎng)度不宜超過(guò)安裝高度的1/4，燈具的仰角不宜超過(guò)15°；

3、燈具的布置方式、安裝高度和間距按照表1經(jīng)計(jì)算后確定。

3.3 太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)優(yōu)化配置

太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池組件、組件支架 、LED光源、太陽(yáng)能充放電控制器、蓄電池（鉛酸電池或膠體電池）、燈桿（含燈具）、導(dǎo)線等組成。

太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)主要利用太陽(yáng)電池的光生伏特效應(yīng)原理，白天太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)能光子能量產(chǎn)生電能，通過(guò)充放電控制器儲(chǔ)存在蓄電池里，夜晚當(dāng)照度逐漸降低一定程度、太陽(yáng)能電池板開(kāi)路電壓降低到預(yù)設(shè)值后，充放電控制器偵測(cè)到這一電壓值后動(dòng)作，蓄電池對(duì)燈頭放電。蓄電池放電預(yù)設(shè)定時(shí)間后，充放電控制器動(dòng)作，蓄電池放電結(jié)束。充放電控制器的主要作用是保護(hù)蓄電池。

圖2 太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)工作原理圖

采取目前國(guó)際上流行的“全年均衡冬半年最大” 的接收太陽(yáng)能輻射量的光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，即根據(jù)蓄電池組件均衡充電的要求，以夏半年和冬半年在組件面上的日輻射量相等，但同時(shí)還要使組件上冬半年的日輻射量盡量達(dá)到最大值，從而增加組件在太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較弱月份的發(fā)電量原則，來(lái)確定太陽(yáng)能電池組件面的最佳傾角及其最佳發(fā)電電流值,同時(shí)統(tǒng)計(jì)出全年累計(jì)最大的連續(xù)虧欠電量,結(jié)合適當(dāng)?shù)男铍姵亟M件放電深度,確定出組件和蓄電池組件的合理搭配容量。設(shè)計(jì)方法首先根據(jù)各向異性的天空輻射模型，計(jì)算出在緯度為ф處，傾角為β的斜面上的太陽(yáng)輻射量HT 。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可在當(dāng)?shù)鼐暥鹊?20°~+30°范圍內(nèi)分別算出夏半年和冬半年的平均日輻射量H1和H2，然后根據(jù)上述原則，確定當(dāng)?shù)氐淖罴褍A角及各月平均日輻射量。

3.4 太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)配置計(jì)算

下面簡(jiǎn)單介紹本項(xiàng)目太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)配置計(jì)算方法：

本項(xiàng)目太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)電壓為24V。

（一）太陽(yáng)能電池組件容量計(jì)算

具體配置計(jì)算公式如下:

P=發(fā)光光源功率（P1）×發(fā)光光源工作時(shí)間（T）×平均峰值日照系數(shù)（1.5―1.8）÷平均峰值日照時(shí)間

其中P―太陽(yáng)能電池組件功率，單位：瓦（W）；

P1―發(fā)光光源實(shí)際輸出功率，單位：瓦（W）；

T―發(fā)光光源（LED燈）實(shí)際亮燈時(shí)間，單位：小時(shí)（T）；

平均日照時(shí)間根據(jù)該安裝地區(qū)過(guò)去10～20年逐月太陽(yáng)能總輻射量、直接輻射量及散輻射量的平均值作為依據(jù)。北票地區(qū)平均峰值日照時(shí)間取4.5小時(shí)。

（二）蓄電池容量計(jì)算

具體配置計(jì)算公式如下：

蓄電池容量=發(fā)光光源功率（P1）×發(fā)光光源每天工作時(shí)間（T）×該地區(qū)連續(xù)陰雨天數(shù)÷（蓄電池放電深度×系統(tǒng)電壓）

其中蓄電池容量―單位：安時(shí)（AH）；

P1―發(fā)光光源（LED燈）實(shí)際輸出功率，單位：瓦（W）；

T―發(fā)光光源（LED燈）實(shí)際亮燈時(shí)間，單位：小時(shí)（T）；

地區(qū)連續(xù)陰雨天數(shù)―采用3天~5天；

蓄電池放電深度―一般取0.6~0.7;

以上計(jì)算過(guò)程中各個(gè)參數(shù)需要結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行簡(jiǎn)單修正，以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)配置合理。

（三）太陽(yáng)能充放電控制器

本項(xiàng)目采用了自主研發(fā)的新一代智能型太陽(yáng)能充放電控制器，采用工業(yè)級(jí)產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)，具有超強(qiáng)穩(wěn)定性和極高的使用壽命，該控制器采用了目前先進(jìn)PWM脈寬調(diào)制恒壓充電技術(shù)、最大功率點(diǎn)跟蹤智能充電、12V\24V電壓自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)判斷并可執(zhí)行維護(hù)、輸出電流根據(jù)負(fù)載情況而變化、自動(dòng)恢復(fù)、溫度補(bǔ)償?shù)裙δ?，同時(shí)還為蓄電池提供了更多的保護(hù)裝置。具體包括過(guò)充、過(guò)放、反接、過(guò)載、短路、雷擊保護(hù)等。系統(tǒng)根據(jù)蓄電池充電狀態(tài)自動(dòng)地進(jìn)行科學(xué)精確的計(jì)算，并顯示相應(yīng)的測(cè)量值，可自動(dòng)識(shí)別蓄電池的工作年限及容量，新型的多功能控制器比傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)更為有效，控制器附帶的電子保險(xiǎn)為用戶提供了更為簡(jiǎn)易的操作。再同時(shí)應(yīng)客戶要求，與控制器配套，所有太陽(yáng)能路燈通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)集群無(wú)線數(shù)據(jù)采集的功能，可以隨時(shí)隨地通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)觀察太陽(yáng)能路燈工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)，對(duì)太陽(yáng)能路燈后期維護(hù)維修提供了堅(jiān)實(shí)有效的措施，大大提高維修效率。

四、太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估

根據(jù)可再生能源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的有關(guān)評(píng)價(jià)原理《Financial Evaluation of Renewable Energy Technologies》,T.C Kandpal H.P Garg,2003，結(jié)合不同地點(diǎn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能特點(diǎn)并考慮到各種因素的影響，采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與普通電力系統(tǒng)相比對(duì)的方法,以項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值(Net Present Value―NPV)和動(dòng)態(tài)投資回收期(Discounted Payback Period―ndp)兩個(gè)指標(biāo)對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和分析。

1、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)收益(節(jié)電費(fèi)用)分析

由太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)可知，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體使用壽命可達(dá)到20-25年。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)總成本包括初始設(shè)備費(fèi)，蓄電池和照明燈具的更新費(fèi)等，由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)可靠性高,又不消耗常規(guī)能源,每年的維修費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)基本為零,可以不必考慮。

根據(jù)目前非居民用電電價(jià)0.776元/kWh，及其《中國(guó)電價(jià)和電力發(fā)展研究》課題組的最新研究結(jié)論，無(wú)論從宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，還是從行業(yè)發(fā)展來(lái)看，電價(jià)水平還有一定的調(diào)升空間；適當(dāng)調(diào)整電價(jià)水平及其結(jié)構(gòu)，不僅不會(huì)導(dǎo)致價(jià)格總水平的顯著上漲，而且還會(huì)有利于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)。經(jīng)過(guò)復(fù)雜的公式測(cè)算，目前中國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)狀況能夠承受的電價(jià)水平的合理上漲系數(shù)是每年0.04元/千瓦時(shí)。按太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)20年運(yùn)行周期計(jì)算，同時(shí)考慮社會(huì)利率及電價(jià)上漲因數(shù)，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，節(jié)約的電費(fèi)現(xiàn)值分別計(jì)算如下：

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)可知；太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)每年總體功率為730210KW，

年節(jié)約的電費(fèi)A=730210kWh*0.776元/kWh=56萬(wàn)元,以后每年節(jié)約的電費(fèi)除A還有個(gè)對(duì)應(yīng)電價(jià)上調(diào)節(jié)約的增加額G=730210×kWh*0.04元/kWh=2.92萬(wàn)元；分別利用等額收付(Uniform Series Present Worth Factor)和遞增等差收付序列(Present Worth Factor of the Uniform Gradient Series)現(xiàn)值計(jì)算公式，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)20年節(jié)約電費(fèi)現(xiàn)值P：

=56×+＝500.36(萬(wàn)元)

2、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)壽命期凈現(xiàn)值的計(jì)算

太陽(yáng)能為非商品能源，其價(jià)值不能直接確定，只能用能源替代的方法來(lái)計(jì)算。按當(dāng)?shù)靥?yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)等流明亮度的電力使用成本的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的年收益。

通過(guò)計(jì)算，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的年收益（即太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)每年可節(jié)約電費(fèi)）：

A＝500.36×=70.52（萬(wàn)元/年）

與普通發(fā)電系統(tǒng)相比對(duì)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的初始投資C0=5000萬(wàn)元；太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與等照度普通發(fā)電系統(tǒng)相比對(duì)的年收益70.52萬(wàn)元；太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)年運(yùn)行成本0元；在系統(tǒng)運(yùn)行的20年中無(wú)需進(jìn)行任何維修及更換，不需任何費(fèi)用。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)壽命期凈現(xiàn)值評(píng)判原理

如果NPV>0，說(shuō)明該系統(tǒng)投資可以接受；

如果NPV

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)壽命期凈現(xiàn)值：

NPV=-450+70.52×=80.39萬(wàn)元＞0

可見(jiàn)對(duì)于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在壽命使用期內(nèi)不僅可以把投入的初始資本收回來(lái)，而且可以額外節(jié)省80.39萬(wàn)元的電費(fèi),從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度分析可以得出，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)投資是可以接受的。

3、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)投資回收期計(jì)算

采用動(dòng)態(tài)投資回收期(Discounted Payback Period)原理，設(shè)投資回收期為ndp年，則：

ndp==10.7年

也可以利用靜態(tài)回收期(Simple Payback Period)原理計(jì)算太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的投資回收期分別為:

C01/（B－C）=450/70.52=6.38年

通過(guò)計(jì)算，可見(jiàn)太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)的回收期為6.38年，太陽(yáng)能路燈照明系統(tǒng)投資方案是可行的。

4、太陽(yáng)能路燈與普通電力燈相比主要優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

太陽(yáng)能路燈以太陽(yáng)能作為能源，節(jié)省了電力能源，并可利用節(jié)省的電費(fèi)收回原始成本。太陽(yáng)能路燈可以根據(jù)安裝地點(diǎn)光照情況實(shí)現(xiàn)單燈系統(tǒng)獨(dú)立安裝與集中光伏電站供電系統(tǒng)集中安裝模式。

施工靈活方便，可以免去挖電纜溝鋪設(shè)電纜及回填繁復(fù)的工序。施工簡(jiǎn)單，由于各部件的先進(jìn)性，使太陽(yáng)能路燈后期維護(hù)簡(jiǎn)單方便。

太陽(yáng)能路燈主要缺點(diǎn)：①由于目前太陽(yáng)能路燈各部件價(jià)格偏高，成本比電力路燈偏高。②太陽(yáng)能路燈地面亮度基本上能夠滿足國(guó)家對(duì)不同道路等級(jí)照明標(biāo)準(zhǔn)要求，而我國(guó)城市道路電力照明一般均高出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有的甚至高出百倍。因此從效果上看太陽(yáng)能路燈照度不如電力路燈，但是太陽(yáng)能路燈的照度能夠滿足實(shí)際照明亮度的要求。③光源選擇上存在瓶頸，由于安裝在高速公路上，容易給車輛駕駛者造成眩光。因此太陽(yáng)能路燈在目前情況下，安裝原則符合國(guó)家道路照明要求，用戶滿意，夠用為度。

五、結(jié)論

太陽(yáng)能“取之不盡，用之不竭”，它是自然界可持續(xù)再利用的綠色能源，在大氣不斷變暖及霧霾橫行的今天，它的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是在高速公路上應(yīng)用還存在很多問(wèn)題，隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些問(wèn)題將在未來(lái)迎刃而解，通過(guò)以上分析，不難看出太陽(yáng)能路燈在高速公路上應(yīng)用還是比較經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的，它對(duì)推動(dòng)太陽(yáng)能光伏技術(shù)在高速公路應(yīng)用起到了示范性作用，具有重大的指導(dǎo)意義。

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關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；遠(yuǎn)洋船舶；位置選擇；容量計(jì)算

中圖分類號(hào)：U665.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

隨著全球經(jīng)濟(jì)由“重碳經(jīng)濟(jì)”向“低碳經(jīng)濟(jì)”轉(zhuǎn)型，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要組成部分的航運(yùn)業(yè)溫室氣體排放問(wèn)題日益受到國(guó)際社會(huì)關(guān)注。根據(jù)國(guó)際油輪船東協(xié)會(huì)的研究報(bào)告，目前航運(yùn)業(yè)每年消耗20億桶燃油，排放超過(guò)12億t的二氧化碳，約占全球總排放量的6%。有預(yù)測(cè)認(rèn)為，到2020年全球航運(yùn)業(yè)將需要40億t燃油，溫室氣體排放也將在目前基礎(chǔ)上增長(zhǎng)75%?？梢?jiàn)，航運(yùn)業(yè)承擔(dān)著低碳減排的社會(huì)責(zé)任和歷史使命，各主要航運(yùn)國(guó)家和地區(qū)開(kāi)始高度重視發(fā)展安全、環(huán)保、節(jié)能的“綠色船舶”，倡導(dǎo)“綠色航運(yùn)”。太陽(yáng)能是一種可再生能源，不污染環(huán)境，被認(rèn)為是替代石油能源的理想能源。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在船舶上應(yīng)用近年來(lái)得到發(fā)展，尤其在內(nèi)河小型船舶、游艇上已有初步的應(yīng)用成功的案例。但在遠(yuǎn)洋船舶方面，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用還不成熟，許多國(guó)家正在致力于此技術(shù)的開(kāi)發(fā)和完善。本文通過(guò)分析，擬在常規(guī)船舶上建立一套太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，為船舶提供部分電力支持，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2 光伏系統(tǒng)介紹

2.1 光伏系統(tǒng)的組成及原理

光伏系統(tǒng)由三部分組成：太陽(yáng)電池組件；充放電控制器、逆變器、測(cè)試儀表和計(jì)算機(jī)監(jiān)控等電力電子設(shè)備；蓄電池或其他蓄能和輔助發(fā)電設(shè)備。圖1為直流負(fù)載太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)原理圖。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電基本工作原理就是在陽(yáng)光照射下，將太陽(yáng)電池組件產(chǎn)生的電能通過(guò)控制器給蓄電池充電或者在滿足負(fù)載需求的情況下直接給負(fù)載供電，如果日照不足或者在夜間則由蓄電池在控制器的控制下給直流負(fù)載供電，對(duì)于交流負(fù)載，還要增加逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。

2.2 光伏系統(tǒng)的分類

一般將光伏系統(tǒng)分為獨(dú)立系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)、混合系統(tǒng)三類。

2.2.1 獨(dú)立（離網(wǎng)）型光伏系統(tǒng)

獨(dú)立型光伏系統(tǒng)，又稱為離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)，獨(dú)立給用電設(shè)備供電，但整體能量利用比較低，系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性和可靠性比較差，需要儲(chǔ)能設(shè)備（蓄電池）穩(wěn)定供電電網(wǎng)電壓和平衡發(fā)電與負(fù)載。

2.2.2 并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)

并網(wǎng)型光伏系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是太陽(yáng)電池組件產(chǎn)生的直流電，經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)，并網(wǎng)系統(tǒng)光伏方陣所產(chǎn)生的電力除了供給交流負(fù)載外，多余的電力反饋給電網(wǎng)，不足時(shí)由電網(wǎng)補(bǔ)充，但系統(tǒng)中需要專用的并網(wǎng)逆變器。這種系統(tǒng)可降低整個(gè)系統(tǒng)負(fù)載缺電率，而且可以對(duì)公共電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。

2.2.3 混合型光伏系統(tǒng)

混合型光伏系統(tǒng)中除了使用太陽(yáng)能電池組件陣列之外，還使用了燃油發(fā)電機(jī)等作為備用電源。這種系統(tǒng)控制比較復(fù)雜，比獨(dú)立系統(tǒng)需要更多的維護(hù)，而且因?yàn)橄到y(tǒng)中使用了柴油機(jī)，這樣就不可避免地產(chǎn)生噪聲和污染。很多偏遠(yuǎn)地區(qū)的通信電源盒民航導(dǎo)航設(shè)備電源，因?yàn)閷?duì)電源的要求很高，都采用混合系統(tǒng)供電，以達(dá)到最好的性價(jià)比。

在遠(yuǎn)洋船舶上選用何種類型光伏發(fā)電系統(tǒng)，要綜合考慮船舶結(jié)構(gòu)、性能、航線、經(jīng)濟(jì)性等因素確定，本文將在下節(jié)詳細(xì)論述。

3 光伏陣列安裝位置的確定

3.1 目標(biāo)船型的確定

典型的遠(yuǎn)洋船舶通常包括以下六種類型：集裝箱船；特種船；雜貨船；客滾船；干散貨船；大型運(yùn)油船。在船上敷設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，要求目標(biāo)船舶主甲板及以上某些位置具有足夠的安裝光伏陣列的空間。經(jīng)計(jì)算，平均輸出功率1 kW的單晶硅太陽(yáng)能電池陣列需要10左右的布置面積[1]（組件效率13%左右）。一般遠(yuǎn)洋船舶整船系統(tǒng)功率都在100kW以上，有的甚至幾千千瓦，若以100kW為參考，則大約需要1 000的布置面積?？紤]到集裝箱船、雜貨船及特種船的主甲板上及主甲板以外的其它位置不具有提供大面積安裝電池陣列的可能性，而油船主甲板雖有較大面積，但因主甲板管路紛繁復(fù)雜，其所運(yùn)輸?shù)氖皖惾剂弦讚]發(fā)出可燃易爆性氣體，對(duì)電器要求的絕緣防護(hù)等級(jí)較高，所以以上四種船舶不適合安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)?？蜐L船的主甲板駕駛臺(tái)后的區(qū)域附屬甲板機(jī)械設(shè)備較少，擁有較大的可利用空間，其與油船相比對(duì)易燃易爆性物質(zhì)的安全防護(hù)等級(jí)較低，因而可以搭載光伏系統(tǒng)。對(duì)于干散貨船，其主甲板上若干貨艙蓋占有很大的一部分面積，除部分船型有輔助克令吊外，大多數(shù)船舶的甲板上屬于平整區(qū)域，其有利于太陽(yáng)能電池陣列的安裝。因此，滾裝客貨船和散貨船是搭載光伏陣列的理想船型。

3.2 光伏系統(tǒng)類型選擇及用電負(fù)荷確定

遠(yuǎn)洋船舶航程較遠(yuǎn)，每一航次歷經(jīng)天數(shù)較長(zhǎng)，且海洋環(huán)境、天氣復(fù)雜多變，在此條件下不宜建立獨(dú)立型（離網(wǎng)型）和混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)[1]。對(duì)于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏陣列只需提供部分負(fù)載的用電需求，多余的電能反饋給主電網(wǎng)，不足時(shí)就由主電網(wǎng)供電，故此類型發(fā)電系統(tǒng)適合于安裝在船舶上。

船舶在航行中動(dòng)力和機(jī)械等設(shè)備要求供電系統(tǒng)能持續(xù)、穩(wěn)定地供電，而光伏發(fā)電量依賴于天氣條件，供電穩(wěn)定性達(dá)不到動(dòng)力設(shè)備用電要求，所以不適合為動(dòng)力設(shè)備和機(jī)械設(shè)備供電。選擇目標(biāo)供電系統(tǒng)為上建的生活用電部分，經(jīng)查76 000DWT某散貨船上建的電力系統(tǒng)圖，上建部分生活用電總功率在200 kW左右。顯然，如果200 kW的電量全部由光伏系統(tǒng)提供，需要為光伏陣列提供約2 000 m2的敷設(shè)面積，這在目標(biāo)船上是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。由電力系統(tǒng)圖可知，空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)在機(jī)艙，可不考慮為其供電，只考慮風(fēng)機(jī)部分供電20kW；廚房電器功率60kW；全部房間照明功率4kW。這三部分合計(jì)功率84 kW，我們把光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量定位在100kW，為這三部分系統(tǒng)供電。除去傳輸損耗及遮擋引起的功率減少（約10%～15%），光伏系統(tǒng)也可以提供足夠的電量。白天有太陽(yáng)輻射時(shí)，光伏系統(tǒng)直接為這三部分系統(tǒng)供電，多余的電能可以反饋給主電網(wǎng)，晚上或白天太陽(yáng)輻射不足時(shí)，轉(zhuǎn)換成船舶主電網(wǎng)供電，這樣100kW的光伏系統(tǒng)可以承擔(dān)船舶部分用電要求，起到節(jié)約能源的作用。

3.3 安裝位置的選擇

以76 000DWT散貨船為例， 100kW的光伏陣列至少需要1 000m2的敷設(shè)面積，經(jīng)查總布置圖，有三處位置區(qū)域開(kāi)闊，即艙口蓋、主甲板上艙口圍與欄桿之間的區(qū)域、欄桿處，適合搭建光伏系統(tǒng)，可以初步確定為光伏陣列的安裝位置。

3.3.1 直接安裝于艙口蓋上

兩個(gè)艙口蓋合在一起可供安裝面積為15x14=210， 7個(gè)艙口合計(jì)14個(gè)艙口蓋可供安裝的面積為210x7=1470。但因No.7艙靠近上建，不可避免在一天當(dāng)中會(huì)受到遮擋，所以總體輸出功率會(huì)因遮擋而減少；而No.4艙蓋為直升機(jī)坪，不允許安裝其他部件，所以從總面積中減去420?？紤]上述因素后剩余面積為1050>1000，可以滿足安裝面積需求。

該安裝位置在裝卸貨物時(shí)可能會(huì)遭受墜落物的撞擊，故要在上面安裝防護(hù)裝置，此防護(hù)裝置在裝卸貨物時(shí)要能閉合，起到保護(hù)作用；在航行時(shí)敞開(kāi)，不影響光伏陣列發(fā)電。

3.3.2 安裝于主甲板上艙口圍與欄桿之間

將光伏電池板安放于支承艙蓋的導(dǎo)軌之間，在垂直高度上低于艙口蓋，安裝面積與上述方案基本相同，同時(shí)在裝卸貨物時(shí)因有艙蓋保護(hù)，可有效避免船裝卸貨物過(guò)程中掉落的雜物破壞電池板，如圖2所示。

3.3.3 安裝于代替主甲板欄桿位置

本安裝要求電池組件垂直于主甲板，且電池安裝要達(dá)到船舶建造規(guī)范對(duì)欄桿安裝的相關(guān)要求，如圖3。

已知船舶總長(zhǎng)225 m，型寬32 m，沿船舶周長(zhǎng)布置電池組件總長(zhǎng)225x2+32x2=514 m，去除中間導(dǎo)纜孔、絞纜機(jī)等預(yù)留寬度20 m，取總長(zhǎng)494 m，則安裝面積為494x1.58=780

（1）電池組件敷設(shè)面積不夠，直接影響輸出功率；

（2）電池板垂直安裝，接受太陽(yáng)輻射的面積相較于水平敷設(shè)時(shí)要小，從而導(dǎo)致輸出功率降低。

但可以采取一定方法規(guī)避此不足。在選取電池組件上，可選用雙面太陽(yáng)電池組件[2]，這種太陽(yáng)電池正反兩面都可以接受輻射，所以可以區(qū)別于傳統(tǒng)單面太陽(yáng)電池組件的朝南傾斜安裝而可以垂直于地面安裝，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，雙面太陽(yáng)電池比單面晶硅太陽(yáng)電池相同條件下發(fā)電效率提高30%[3]。采用雙面太陽(yáng)電池，輸出功率可達(dá) 78x1.3=101.4 kW，剛好滿足預(yù)設(shè)功率要求。同等面積的雙面太陽(yáng)電池比單面太陽(yáng)電池貴三分之一，所以這種布置成本較高，經(jīng)濟(jì)性不如前兩種方案。三種安裝位置的對(duì)比分析如表1所列，通過(guò)對(duì)比分析綜合考慮，位置一、位置二可操作性較大。

4 光伏陣列容量確定

4.1 太陽(yáng)能電池的選擇

國(guó)內(nèi)光伏太陽(yáng)能電池市場(chǎng)主要提供單晶硅和多晶硅兩種類型的電池板。根據(jù)船舶運(yùn)行特點(diǎn)，非晶硅太陽(yáng)電池[4]不適合在船舶上安裝，而在晶硅太陽(yáng)電池中，相同面積情況下單晶硅發(fā)電效率比多晶硅高，在實(shí)驗(yàn)室里單晶硅太陽(yáng)電池最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為15%[5]。而型號(hào)、輸出功率、封裝質(zhì)量及防護(hù)等級(jí)相同的單晶硅電池板和多晶硅電池板相比，前者的價(jià)格稍高，但差別不大，所以單晶硅太陽(yáng)電池是較合適的選擇。

4.2 光伏組件方陣容量計(jì)算

太陽(yáng)電池組件容量設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，就是滿足年平均日負(fù)載的用電需求。計(jì)算太陽(yáng)電池組件的基本方法是用負(fù)載平均每天所需要的能量（安時(shí)數(shù)）除以一塊太陽(yáng)電池組件在一天中可以產(chǎn)生的能量（安時(shí)數(shù)），這樣就可以算出系統(tǒng)需要并聯(lián)的太陽(yáng)電池組件數(shù)，使用這些組件并聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負(fù)載所需的電流。將系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓除以太陽(yáng)電池組件的標(biāo)稱電壓，就可以得到太陽(yáng)電池組件需要串聯(lián)的太陽(yáng)電池組件數(shù)，使用這些太陽(yáng)電池組件串聯(lián)就可以產(chǎn)生系統(tǒng)負(fù)載所需要的電壓。

在船舶運(yùn)行過(guò)程中，由于海區(qū)環(huán)境的復(fù)雜多變，電池組件表面會(huì)附著灰塵、結(jié)晶的海鹽，再加上組件性能慢慢衰變，會(huì)使降低電池組件輸出。我們采取在計(jì)算時(shí)減少太陽(yáng)電池組件的輸出8%～10%（衰減因子）來(lái)加以修正[6]，也可以看作是光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的工程上的安全系數(shù)。此外，設(shè)計(jì)時(shí)還要將負(fù)載功率增加10%，以應(yīng)對(duì)在船舶營(yíng)運(yùn)期限內(nèi)額外增加的用電設(shè)備。

5 總結(jié)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電在船舶上的應(yīng)用目前還處于初步探索階段，小型內(nèi)河船、游艇已有不少成功案例，但在大型遠(yuǎn)洋船舶上的應(yīng)用較少。本文在常規(guī)的遠(yuǎn)洋船舶上，擬搭載一套太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)類型，光伏陣列在船舶上的安裝位置選擇、光伏陣列的容量計(jì)算。

本文未對(duì)經(jīng)濟(jì)性做深入研究，相關(guān)內(nèi)容另文討論。

參考文獻(xiàn)

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[4]V.V. Tyagi etc. Progress in solar PV technology： Research and achievement[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews20.2013.

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2013年，內(nèi)蒙古電力（集體）有限責(zé)任公司培訓(xùn)中心教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多地調(diào)研，準(zhǔn)備籌建新能源仿真培訓(xùn)系統(tǒng)；該系統(tǒng)是包含風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電力儲(chǔ)能，并具有微網(wǎng)特性的實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)示范工程，預(yù)計(jì)2014年5月通過(guò)整體驗(yàn)收。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想

該系統(tǒng)主要由分布式電源發(fā)電、儲(chǔ)能裝置、交直流負(fù)荷、能量管理系統(tǒng)、測(cè)控保護(hù)裝置和監(jiān)控裝置匯集而成的智能型的微電網(wǎng)系統(tǒng)。

該系統(tǒng)建成以后可實(shí)現(xiàn)：

（1）實(shí)現(xiàn)分布式電源、智能儲(chǔ)能系統(tǒng)友好接入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與配電網(wǎng)并網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。

（2）建成微網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、分布式發(fā)電接入微網(wǎng)控制、功率分配調(diào)度與發(fā)電控制、電能平衡和負(fù)載控制的應(yīng)用平臺(tái)。

（3）實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)雙向潮流環(huán)境下控制保護(hù)協(xié)調(diào)工作的系統(tǒng)。

（4）完成分布式光伏電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)智能協(xié)調(diào)工作，成功實(shí)現(xiàn)孤島轉(zhuǎn)并網(wǎng)、并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤島方式的自動(dòng)切換。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

智能微網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

微網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)按區(qū)域可劃分為微網(wǎng)控制設(shè)備室、屋頂光伏系統(tǒng)、室外風(fēng)力發(fā)電等三個(gè)區(qū)域。最終建成一個(gè)包含新能源發(fā)電（含使用光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)）、儲(chǔ)能裝置（鉛酸電池儲(chǔ)能）、交直流負(fù)荷（含模擬負(fù)載、普通負(fù)荷）、測(cè)控保護(hù)裝置、能量管理系統(tǒng)匯集而成的微網(wǎng)系統(tǒng)。

微網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)微網(wǎng)進(jìn)線開(kāi)關(guān)和主網(wǎng)連接，有并網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行兩種方式，并可實(shí)現(xiàn)功率平滑控制、需求側(cè)響應(yīng)、能效分析等高級(jí)功能。微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)主要設(shè)備的信息采集、設(shè)備控制、狀態(tài)監(jiān)視等功能，可與配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)連接。

該系統(tǒng)平臺(tái)為進(jìn)一步研究微網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)分析和數(shù)字仿真技術(shù)、微網(wǎng)能量管理技術(shù)、微網(wǎng)的并網(wǎng)應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行理論奠定了基礎(chǔ)。

交互式培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

交互式培訓(xùn)系統(tǒng)采用交互式仿真軟件支撐平臺(tái)解決分布式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)互操作性、分布性、異構(gòu)性、時(shí)空一致性和開(kāi)放性問(wèn)題，具有良好的規(guī)?？缮炜s性，能夠滿足展示和仿真互動(dòng)培訓(xùn)的需要。

交互式可視化仿真支撐平臺(tái)由可視化視頻展示、組件化三維建模，數(shù)據(jù)庫(kù)管理、人機(jī)交互界面等子系統(tǒng)以及模型庫(kù)，為上層各應(yīng)用提供公共的展示和培訓(xùn)基礎(chǔ)服務(wù)。

同時(shí)軟件系統(tǒng)還具有培訓(xùn)管理系統(tǒng)的功能。包括培訓(xùn)業(yè)務(wù)管理、培訓(xùn)過(guò)程管理、系統(tǒng)輔助管理。

系統(tǒng)組成部分

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，含5kW光伏電池和三相光伏并網(wǎng)逆變器。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，含2kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和三相變頻器接入微網(wǎng)。

風(fēng)機(jī)控制器系統(tǒng)

風(fēng)機(jī)控制器系統(tǒng)，采用PWM方式控制風(fēng)機(jī)對(duì)蓄電池進(jìn)行限流限壓充電，即在蓄電池電量較低時(shí)，采用限流充電。也就是當(dāng)風(fēng)機(jī)充電電流小于限流點(diǎn)時(shí)，風(fēng)機(jī)的能量全部給蓄電池充電。當(dāng)風(fēng)機(jī)電流大于限流點(diǎn)時(shí)，以限流點(diǎn)的電流給蓄電池充電，多余的能量通過(guò)PWM方式卸載。在蓄電池電量較高時(shí)，采用限壓充電。也就是當(dāng)蓄電池電壓低于限壓點(diǎn)時(shí)，風(fēng)機(jī)的能量全部給蓄電池充電。當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到限壓點(diǎn)時(shí)，風(fēng)機(jī)會(huì)以限壓點(diǎn)對(duì)蓄電池充電，多余的能量通過(guò)PWM方式卸載。該系統(tǒng)具有完善的保護(hù)功能，包括：蓄電池過(guò)充電、蓄電池防反接、防雷、風(fēng)機(jī)限流、風(fēng)機(jī)自動(dòng)剎車和手動(dòng)剎車。

并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)

并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，采用美國(guó)TI公司專用DSP控制芯片，主電路采用國(guó)際知名的西門(mén)康IGBT功率模塊組裝，運(yùn)用電流控制型PWM有源逆變技術(shù)和優(yōu)質(zhì)進(jìn)口高效隔離變壓器，可靠性高，保護(hù)功能齊全，且具有電網(wǎng)側(cè)高功率因數(shù)正弦波電流、無(wú)諧波污染供電等特點(diǎn)。

雙向儲(chǔ)能逆變器

雙向儲(chǔ)能逆變器，主要功能和作用是實(shí)現(xiàn)交流電網(wǎng)電能與儲(chǔ)能電池電能之間的能量雙向傳遞，也是一種雙向變流器，可以適配多種直流儲(chǔ)能單元，如超級(jí)電容器組、蓄電池組、飛輪電池等，其不僅可以快速有效地實(shí)現(xiàn)平抑分布式發(fā)電系統(tǒng)隨機(jī)電能或潮流的波動(dòng)，提高電網(wǎng)對(duì)大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電（風(fēng)能、光伏）的接納能力，且可以接受調(diào)度指令，吸納或補(bǔ)充電網(wǎng)的峰谷電能，及提供無(wú)功功率，以提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。在電網(wǎng)故障或停電時(shí)，其還具備獨(dú)立組網(wǎng)供電功能，以提高負(fù)載的供電安全性。

蓄電池

蓄電池，為20塊12V200AH的太陽(yáng)能專用膠體電池（浮充次數(shù)不少于1500次）工作溫度在-40℃～+55℃。具有防水措施，抗腐蝕性能及深循環(huán)性能好。

智能微網(wǎng)控制系統(tǒng)

智能微網(wǎng)控制系統(tǒng)，采用武漢日新公司產(chǎn)品，該公司研發(fā)的智能微網(wǎng)控制系統(tǒng)為新技術(shù)產(chǎn)品，本設(shè)備可實(shí)現(xiàn)在各種狀態(tài)下智能、穩(wěn)定切換，極大的提高了內(nèi)部電網(wǎng)的系統(tǒng)安全性。太陽(yáng)能電力、市電、儲(chǔ)能單元互為備用，負(fù)載供電首選太陽(yáng)能電力，有多余電量則并入電網(wǎng)；儲(chǔ)能單元在電網(wǎng)故障時(shí)可滿足負(fù)載供電要求；太陽(yáng)能電力不足時(shí)，引入市電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。用電負(fù)載供電方式靈活按照電網(wǎng)狀態(tài)選擇切換，各供電方式切換平穩(wěn)迅速，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)安全性的提高和太陽(yáng)能電力利用最大化。

智能微網(wǎng)控制系統(tǒng)集成監(jiān)控系統(tǒng)功能，可實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏控制器、逆變器、光伏陣列等設(shè)備，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況通過(guò)友好的界面實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)。主要功能包括：設(shè)備自動(dòng)檢索：新設(shè)備一旦被接入系統(tǒng)，會(huì)被自動(dòng)檢索，并顯示在設(shè)備列表中；遠(yuǎn)程查詢：用戶可以在任何一臺(tái)能登陸網(wǎng)絡(luò)的PC上實(shí)時(shí)監(jiān)控點(diǎn)點(diǎn)的運(yùn)行情況；系統(tǒng)詳細(xì)運(yùn)行參數(shù)：實(shí)時(shí)顯示光伏控制器、離網(wǎng)逆變器、光伏陣列等的運(yùn)行參數(shù)；故障記錄及報(bào)警：通過(guò)聲光等手段及時(shí)提醒故障，并作記錄；歷史數(shù)據(jù)記錄：可查詢?cè)O(shè)備指定時(shí)間范圍內(nèi)的運(yùn)行參數(shù)信息。

RLC交流負(fù)載系統(tǒng)

RLC交流負(fù)載模擬器作為微網(wǎng)系統(tǒng)三相模擬負(fù)載，主要用于測(cè)試微網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)感性、阻性、容性負(fù)載的帶載能力以及微網(wǎng)控制策略對(duì)于負(fù)載變化的響應(yīng)情況。其接線形式如下圖所示。

能量管理平臺(tái)面向各種控制和優(yōu)化目標(biāo)，通過(guò)對(duì)電源出力調(diào)節(jié)和自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的能量管理?？蓪?shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)包括：

1）平抑波動(dòng)控制

平抑波動(dòng)控制主要是指按照一定的策略控制分布式電源系統(tǒng)的發(fā)電功率和接入狀態(tài)，以保證在滿足負(fù)荷需求的前提下盡量多地使用清潔能源，而且同時(shí)要保證分布式電源所發(fā)電能全部就地消耗，系統(tǒng)也不會(huì)向電網(wǎng)反送功率，避免出現(xiàn)逆功率保護(hù)動(dòng)作造成停電。

為了達(dá)到這一控制目的，需要在對(duì)各分布式電源系統(tǒng)發(fā)電的實(shí)時(shí)功率、負(fù)荷消耗功率、光照強(qiáng)度等一系列參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、綜合分析的基礎(chǔ)之上，實(shí)時(shí)計(jì)算得出當(dāng)前分布式電源發(fā)電功率的調(diào)節(jié)目標(biāo)，并采用以下手段來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)：

遙調(diào)：通過(guò)遠(yuǎn)傳通道下達(dá)調(diào)節(jié)命令，改變分布式電源的發(fā)電功率

遙控：控制開(kāi)關(guān)分、合閘以切除或投入該路分布式電源

2）需求側(cè)響應(yīng)

在實(shí)時(shí)電價(jià)基礎(chǔ)上進(jìn)行需求側(cè)響應(yīng)的研究。通過(guò)峰谷電價(jià)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)調(diào)節(jié)負(fù)荷和分布式電源達(dá)到削峰填谷的目的。分布式電源對(duì)于電網(wǎng)而言本身具有一定的正調(diào)峰特性。而對(duì)于微網(wǎng)中的儲(chǔ)能系統(tǒng)而言，在參與削峰填谷時(shí)，通常根據(jù)負(fù)荷的高峰和低谷區(qū)域作為電池工作方式切換的邊界點(diǎn)。

3）優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

根據(jù)電網(wǎng)分時(shí)電價(jià)與負(fù)荷狀況，合理分配光伏系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)發(fā)電功率、儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電狀態(tài)，使得整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，大大降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化。

4）并網(wǎng)與孤島運(yùn)行模式切換

篇9

關(guān)鍵詞： 光伏匯流箱； 多通道電流巡檢； 遞推最小二乘法； 匯流支路故障定位

中圖分類號(hào)： TN948.64?34； TP274.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）12?0172?04

Abstract： The photovoltaic （PV） combiner box is an essential device of photovoltaic power generation system， and monitoring for it can improve the operation and maintenance level of PV power plant. The recursive least square （RLSE） method is used to measure the current of PV array， which can reduce the interference of random measurement error， make the measured value closer to the true value， and improve the measurement accuracy. The LabVIEW is used to design a multi?channel online PV array current data acquisition system for PV combiner box. The experimental results demonstrate that the monitoring interface of the system can realize the real?time display， data storage and fault alarm for 8?channel current data simultaneously， and the system can observe the working condition of the components of each channel.

Keywords： photovoltaic combiner box； multi?channel current inspection； recursive least square method； fault location of combining branch

0 引 言

在傳統(tǒng)化石能源不斷減少的今天，同時(shí)人們認(rèn)識(shí)到火力發(fā)電排放大量的污染物對(duì)環(huán)境造成了十分嚴(yán)重的危害，為了降低污染物的排放，采用新能源發(fā)電是減小污染物排放的一個(gè)重要途徑。 而光伏發(fā)電[1]作為一種高度清潔的能源技術(shù)，幾乎不產(chǎn)生污染物，越來(lái)越得到大家的重視。隨著光伏電站規(guī)模的擴(kuò)大，由于太陽(yáng)電池的串并聯(lián)特性[2]，使光伏匯流箱的應(yīng)用得到廣泛應(yīng)用。特別是大型屋頂光伏電站，由于云層、飛鳥(niǎo)、塵土遮擋等引起光伏組件熱斑效應(yīng)以及施工、老鼠啃咬、老化等原因，使導(dǎo)線的絕緣受到破壞，引起匯流支路的故障，進(jìn)而造成光伏發(fā)電站的發(fā)電量降低，所以對(duì)光伏匯流箱的監(jiān)控就變得尤為重要。文獻(xiàn)[3]通過(guò)分析該匯流箱組串電流離散率，定位電流偏低和電流值的異常組串，但不能做到在線實(shí)時(shí)判斷異常組串。文獻(xiàn)[4]通過(guò)單片機(jī)控制固態(tài)繼電器的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)故障光伏組串的投入和切除，可是沒(méi)有實(shí)時(shí)保存運(yùn)行數(shù)據(jù)。本文在研究光伏匯流箱[5?7]的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計(jì)了一種多通道光伏匯流箱在線監(jiān)控系統(tǒng)，采用遞推最小二乘法算法來(lái)測(cè)量光伏陣列電流，減少測(cè)量誤差，使測(cè)量值更加接近真值，該在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于LabVIEW的特點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每路引到匯流箱的匯流支路電流和電壓，由于光伏組件的反向并聯(lián)二極管和匯流支路中的二極管的鉗位作用[8]，各匯流支路匯流后的電壓是相同的，即所有陣列電壓是相同的，同時(shí)在線處理大量的測(cè)試數(shù)據(jù)，判斷和定位故障光伏組串。

1.2 利用Matlab的仿真計(jì)算

利用Matlab語(yǔ)言強(qiáng)大的運(yùn)算功能，可對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。因?yàn)槭欠抡嬖诰€測(cè)量，所以利用三角波模擬測(cè)量信號(hào)，同時(shí)根據(jù)所需辨識(shí)的參數(shù)只有一個(gè)參量，取測(cè)量矩陣的維數(shù)為1×1。圖1是參數(shù)辨識(shí)的結(jié)果，圖2是參數(shù)辨識(shí)誤差。

圖1中實(shí)線是在線輸入的測(cè)量值，虛線是參數(shù)估計(jì)真值，從圖2中可以看出，隨著量測(cè)次數(shù)的增大，辨識(shí)精度逐步提高，并到達(dá)一個(gè)工程上可以接受的范圍。圖2中的小圖是辨識(shí)精度放大后的情況，可以看出在三角波模擬測(cè)量值的情況下其辨識(shí)精度達(dá)到±0.012。從仿真計(jì)算中看到，遞推最小二乘算法能快速準(zhǔn)確地估計(jì)出需測(cè)量的參數(shù)真值，獲得較好的辨識(shí)結(jié)果，同時(shí)計(jì)算量沒(méi)有大幅增加，說(shuō)明這種辨識(shí)方法更適用于計(jì)算機(jī)在線辨識(shí)。

2 光伏匯流箱在線監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 電流巡檢電路

根據(jù)流入?yún)R流箱的電流是直流電流的特點(diǎn)，電流巡檢電路采用直流分流器來(lái)采集電流信號(hào)，直流分流器實(shí)際就是一個(gè)阻值很小的電阻，當(dāng)有直流電流通過(guò)時(shí)，產(chǎn)生壓降，測(cè)量電壓正比于被測(cè)電流，具有良好的準(zhǔn)確度、線性度和穩(wěn)定性。一般直流分流器的滿負(fù)荷電壓是75 mV，其滿量程是15 A分流器的電阻值為0.075 =0.005 Ω，最大功率損失是1.125 W。由于電流信號(hào)是通過(guò)分流器得到的，其數(shù)值是小于1 V的，為低電平信號(hào)，為了抑制接地回路感應(yīng)誤差，同時(shí)在一定程度上抑制拾取環(huán)境噪聲，采用差分測(cè)試系統(tǒng)。圖3所示是一個(gè)8通道差分測(cè)試調(diào)理電路，通過(guò)三個(gè)地址端A2，A1，A0控制8選1模擬開(kāi)關(guān)CD4051，可以確定工作通道。使用運(yùn)算放大電路可以減小模擬開(kāi)關(guān)的誤差。

當(dāng)改變電阻的比值，可以改變式（9）中的量測(cè)比值，同時(shí)符合電流分流器的要求，使測(cè)量的數(shù)值轉(zhuǎn)換為實(shí)際數(shù)值。差分測(cè)試調(diào)理電路與計(jì)算機(jī)連接采用NI公司的 USB?6009多功能數(shù)據(jù)采集卡，它具有8個(gè)模擬輸入通道和12條數(shù)字I/O線，利用其中3條數(shù)字I/O線可以通過(guò)軟件確定A2，A1，A0的數(shù)值。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境采用LabVIEW。LabVIEW是美國(guó)NI公司開(kāi)發(fā)的一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言，又稱G語(yǔ)言[12]，其包含大量用于數(shù)據(jù)采集、分析、顯示與存儲(chǔ)的工具和函數(shù)。根據(jù)遞推最小二乘算法的公式，每一次新的量測(cè)真值的估計(jì)值計(jì)算，是利用新的采集數(shù)據(jù)對(duì)前一次的估計(jì)值進(jìn)行修正，這樣需要利用LabVIEW提供的移位寄存器，而式（7）是由多個(gè)公式組成，在軟件實(shí)現(xiàn)上使用LabVIEW提供的公式節(jié)點(diǎn)，圖4是利用公式節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)遞推最小二乘算法的程序框圖。因?yàn)樵诰€測(cè)量8路光伏陣列電流，系統(tǒng)設(shè)計(jì)前面板上放置8個(gè)波形圖控件和報(bào)警控件，分別實(shí)時(shí)顯示8路光伏組件電流量測(cè)真值的估計(jì)值變化和報(bào)警提示。由于檢測(cè)系統(tǒng)是采用多路復(fù)用的調(diào)理電路，同時(shí)確定每路的電流采樣頻率是1 次/s，對(duì)8路通道測(cè)量，需每隔125 ms轉(zhuǎn)換一路，可以用LabVIEW的定時(shí)器進(jìn)行時(shí)間設(shè)定，每125 ms產(chǎn)生一個(gè)順序改變測(cè)量通道信號(hào)。通過(guò) USB?6009多功能數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字I/O線控制調(diào)理電路的采集通道，同時(shí)通道信號(hào)連接對(duì)應(yīng)的通道程序框圖，每個(gè)通道的程序框圖中都含有遞推最小二乘算法的公式節(jié)點(diǎn)，用于處理電流的采樣數(shù)值。這樣系統(tǒng)對(duì)每一通道光伏陣列電流的情況，每1 s自動(dòng)保存一個(gè)新數(shù)據(jù)到對(duì)應(yīng)的Excel中，Excel文件格式以每秒1次的形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，1 min保存60個(gè)電流測(cè)量真值估計(jì)值數(shù)據(jù)，并且以當(dāng)日的監(jiān)測(cè)日期作為文件名保存測(cè)試結(jié)果，并在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)顯示，這些電流數(shù)據(jù)為日后故障檢測(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析提供了大量有用的信息，數(shù)據(jù)自動(dòng)保存在預(yù)設(shè)的路徑中，極大地提高了工作效率。同時(shí)使用LabVIEW的數(shù)組功能，每分鐘判斷每路電流測(cè)量值的差別，當(dāng)一路光伏陣列電流連續(xù)10 min測(cè)得數(shù)據(jù)小于其他光伏支路的電流，說(shuō)明該條光伏支路有故障，在前面板上給出故障支路編號(hào)信息，進(jìn)行報(bào)警提示，同時(shí)通過(guò)多功能數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字I/O線進(jìn)行控制，使出現(xiàn)嚴(yán)重故障的光伏支路脫離匯流箱，其軟件設(shè)計(jì)流程圖見(jiàn)圖5。

圖6主要反映最近2 min內(nèi)第3支路光伏陣列電流的變化情況。從圖6可以看出，在這段時(shí)間被測(cè)光伏電流變化不是很大，說(shuō)明采用遞推最小二乘算法可以很好地反應(yīng)出被測(cè)量的真值，減小了隨機(jī)測(cè)量誤差的干擾。

3 結(jié) 論

通過(guò)采用遞推最小二乘法使在線測(cè)量的電流更接近真值，并利用 LabVIEW對(duì)光伏匯流箱設(shè)計(jì)一個(gè)多通道在線光伏陣列電流數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。監(jiān)控界面能同時(shí)實(shí)現(xiàn)8個(gè)通道的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)保存、故障警示和匯流支路故障定位等，對(duì)光伏電池組件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可有效地觀測(cè)出每一路組件的工作情況。若匯流支路出現(xiàn)開(kāi)路、漏電等故障，進(jìn)行匯流支路故障定位，這樣可縮小巡檢組件陣列故障的范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)可以完成長(zhǎng)時(shí)間采集，不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失問(wèn)題，并且可以根據(jù)實(shí)際的需要擴(kuò)充至更多通道的實(shí)時(shí)采樣和分析并附加控制功能。

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篇10

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；組件；光伏發(fā)電；并網(wǎng)

能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。太陽(yáng)能是資源最豐富的可再生能源，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和巨大的開(kāi)發(fā)利用潛力。充分利用太陽(yáng)能有利于保持人與自然的和諧相處及能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

隨著太陽(yáng)能發(fā)電成本的下降，家用太陽(yáng)能小型發(fā)電系統(tǒng)成為可能?，F(xiàn)在在歐洲很多國(guó)家都推出了屋頂光伏計(jì)劃。

本文將主要介紹普通家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成原理，設(shè)計(jì)與計(jì)算，希望能拋磚引玉，為太陽(yáng)能的普及應(yīng)用作一點(diǎn)貢獻(xiàn)。

根據(jù)普通家庭用電情況，太陽(yáng)能發(fā)電照明示范工程設(shè)計(jì)方案如下：

一、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成

家用太陽(yáng)能發(fā)電的系統(tǒng)原理及組成如下圖所示：

圖a

1太陽(yáng)能組件 2匯流箱 3電纜 4逆變器 5電表

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)由1太陽(yáng)能組件 2匯流箱 3電纜 4逆變器 5電表等組成，白天，太陽(yáng)能組件將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎髤R集到匯流箱后，進(jìn)入逆變器將直流電轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的市電供家用電器使用，如有富余還可送到電網(wǎng)上，晚上或太陽(yáng)光線不強(qiáng)的情況下，仍通過(guò)電網(wǎng)取電維持生活用電。

二、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

（一）普通家庭用電負(fù)載的估算：

一個(gè)普通家庭的家用電器和平均用電量如下表：

負(fù)載電器名稱 耗電功率 數(shù) 量 日均工作時(shí)間 日耗電量

照明節(jié)能燈 11W 8 6 528Wh

電腦 200w 2 5 2000Wh

噴墨打印機(jī) 30W 1 1 30Wh

電冰箱 50W 1 24 1200Wh

42寸彩色電視 180W 1 6 600Wh

衛(wèi)星電視接收機(jī)/VCD 25W 1 6 150Wh

日均總耗電量： 4508Wh

通過(guò)上表我們可以看出一個(gè)普通家庭平均每天的用電量大約在5度左右。

（二）太陽(yáng)能電池組件陣列的計(jì)算：

太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)電量：

日均發(fā)電量=組件總功率×平均日照峰值時(shí)間×綜合設(shè)計(jì)系數(shù)K；

考慮到組件實(shí)際利用中的灰塵降低因數(shù)0.9，高溫降低因素0.8，逆變器效率0.9，綜合設(shè)計(jì)系數(shù)：K＝0.9×0.8*0.9＝0.648

平均峰值日照時(shí)間根據(jù)太陽(yáng)能的輻射不同而不同，我國(guó)主要城市平均日照峰值時(shí)間詳見(jiàn)下表，這里以長(zhǎng)沙為例，長(zhǎng)沙的平均峰值日照時(shí)間為3.2小時(shí)，則家用發(fā)電系統(tǒng)所需的總功率為：

組件總功率＝日均發(fā)電量/(平均日照峰值時(shí)間×綜合設(shè)計(jì)系數(shù)K)= 5KWh/(3.2h×0.648)＝2.41 kW

太陽(yáng)能組件選用的185W單晶硅組件，其主要參數(shù)如下：

峰值功率 (Pmax): 185W

峰值工作電壓 (Vmpp):36.4V峰值工作電流(Impp): 5.09A

開(kāi)路電壓 (Voc): 45V短路電流 (Isc): 5.43A

組件塊數(shù)＝2150/185＝13.03這里取14塊組件。

城市 緯度 最佳傾角 平均日照小時(shí) 城市 緯度 最佳傾角 平均日

照小時(shí)

北京 39.80 緯度+4 5 杭州 30.23 緯度+3 3.43

天津 39.10 緯度+5 4.65 南昌 28.67 緯度+2 3.80

哈爾濱 45.68 緯度+3 4.39 福州 26.08 緯度+4 3.45

沈陽(yáng) 41.77 緯度+1 4.60 濟(jì)南 36.68 緯度+6 4.44

長(zhǎng)春 43.90 緯度+1 4.75 鄭州 34.72 緯度+7 4.04

呼和浩特 40.78 緯度+3 5.57 武漢 30.63 緯度+7 3.80

太原 37.78 緯度+5 4.83 廣州 23.13 緯度-7 3.52

烏魯木齊 43.78 緯度+12 4.60 長(zhǎng)沙 28.20 緯度+6 3.21

西寧 36.75 緯度+1 5.45 香港 22.00 緯度-7 5.32

蘭州 36.05 緯度+8 4.40 ?？?20.03 緯度+12 3.84

西安 34.30 緯度+14 3.59 南寧 22.82 緯度+5 3.53

上海 31.17 緯度+3 3.80 成都 30.67 緯度+2 2.88

南京 32.00 緯度+5 3.94 貴陽(yáng) 26.58 緯度+8 2.86

合肥 31.85 緯度+9 3.69 昆明 25.02 緯度-8 4.25

拉薩 29.70 緯度-8 6.70 銀川 38.48 緯度+2 5.45

組件應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況安裝在屋頂陽(yáng)光不受遮擋的地方，并據(jù)上表選擇相應(yīng)的最佳的南北傾角，充分發(fā)揮太陽(yáng)能系統(tǒng)的發(fā)電效率。

（三）逆變器選用

根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果太陽(yáng)能組件的選用185W組件，七個(gè)串聯(lián)后，兩組并聯(lián)的型式，選用合肥陽(yáng)光電源的SG2K5TL型并網(wǎng)逆變器，其具體參數(shù)如下：

型號(hào) SG2K5TL

直流側(cè)參數(shù)

最大直流電壓 450Vdc

啟動(dòng)電壓 170V

滿載MPP電壓范圍 150~380V

最低電壓 150V

最大直流功率 2800Wp

最大輸入電流 15A

推薦光伏陣列開(kāi)路電壓 320V

由逆變器的技術(shù)參數(shù)知其最大直流輸入電壓為450V，最大功率追蹤的范圍是150~380V，而組件的開(kāi)路電壓為45V,峰值功率電壓為35.2V，串連太陽(yáng)電池組件數(shù)為S，最多為SMAX,,則有：SMAX＝最大直流電壓/組件開(kāi)路電壓＝450/45=10，這里我們?nèi)＝7塊.

根據(jù)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，驗(yàn)算：

1．7塊組件串聯(lián)的最高輸出電壓（開(kāi)路電壓）＝7×45=315V;

2．7塊組件串聯(lián)的最大功率點(diǎn)電壓＝7×35.4＝247.8V；

3．兩組7塊組件并聯(lián)后最大電流=5.09×2=10.18A;

4．當(dāng)組件溫度比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)升高70℃時(shí)，最大功率點(diǎn)電壓為178.4（取電壓的溫度系數(shù)為：-0.4%）

并網(wǎng)最大功率追蹤的范圍是150~380V，最大輸入電壓450V，由以上驗(yàn)算可看出，兩組7塊組件串聯(lián)后再并聯(lián)的組合，符合并網(wǎng)逆變器的要求所選的合肥陽(yáng)光電源的SG2K5TL型并網(wǎng)逆變器是合適的．

該系統(tǒng)總裝機(jī)容量為2.59KW，其發(fā)電量在中國(guó)大多數(shù)地區(qū)可滿足一般家庭的日常用電需求。

三、家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

家用在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)大多數(shù)都會(huì)以光伏屋頂或光伏幕墻的形式出現(xiàn),光伏發(fā)電系統(tǒng)可以以優(yōu)雅美學(xué)的方式集成在建筑上，從而成為家庭建筑的一部分，使建筑更為美觀。家用小型的光伏發(fā)電系統(tǒng)分散式發(fā)電有如下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

1．自產(chǎn)自消，減小了電能傳輸?shù)某杀竞蛽p失；

2．并網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)有削峰的作用，尤其在夏季用電高負(fù)荷的地區(qū)。

3．零排放，零污染，減小溫室氣體的排放。

四、結(jié)語(yǔ)

太陽(yáng)能作為一種取之不盡用之不謁的，沒(méi)有污染排放的清潔能源是未來(lái)取代常規(guī)石化能源的一種重要形式。以家庭住宅為單位建設(shè)小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，既不用額外占地，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了分散發(fā)電，自產(chǎn)自消，節(jié)能環(huán)保，值得大力推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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