田嘉琛

摘 要：为推进分布式发电发展，加快可再生能源的开发利用，提高能源效率，保护生态环境，国家发改委出台了相关优惠政策，文章通过一家电企的实际情况，分析了光伏发电系统的一般原则和技术要求，并对投资与收益回报关系进行了详细论证。

关键词：光伏电站；发电系统；投资与回报

1 概述

光伏建筑一体化是指在不破坏一幢建筑整体架构的基础上，把太阳能电池组安装在其外边并使之产生电力，这样的方式在欧美、日本等国家已经相当普遍，近年来，在我国的有些地方也得到了一定的推广，其优势主要表现在：

（1）能够有效地利用建筑的架构来安装电池组，不必再使用额外的空间。

（2）光伏电池组安装在屋顶和墙面上能直接吸收太阳能，能让墙面的温度和屋顶的温度降低，减少空调负荷。

（3）这些光伏组件可作为装饰材料，使得建筑外观悦目，此外还能保温、防水。

（4）利用太阳能可使光伏电池组及时发电，即刻使用，不需要额外的输电线路。就本人实习的电企来讲，在保证发电稳定的前提下，利用光、煤互补的方式，降低了提高原煤的需求量，实现节能减排的目的。

（5）利用光伏电池组发电无噪音、无排放、无燃耗，环保。

2 工作分析

2.1 资源利用优势

利用该电企一、二期厂房屋顶和储煤厂房屋顶面积大、无障碍物遮挡的优势，作为太阳能电池板的主要安放地点；该电企厂区硬件和软件资源丰富，光、煤互补的方式既可实现稳定的供电要求，又能优先供电的方式来降低传统能源的用量，达到节能减排的目的。

2.2 独立光伏发电系统

为了减少光伏电池阵列和蓄电池备用容量和提高系统的稳定性，降低光伏发电系统建设成本，采用光伏电源和补充性电源、蓄电池协调供电来满足负荷用电需求，利用该电企厂用电作为其备用电源。

2.3 并网光伏发电系统

用户侧并网的方式：现有的并网型光伏屋顶，具有比较相近的拓扑结构，是由光伏电池阵列、并网逆变器和控制器组成的。

電源侧并网：电源侧直接并网的优势在于根据国家的相应政策，能最大限度的提高收益率，尽快回收建设成本，在此运用MATLAB和Simulink对光伏电站整流逆变并网环节做了仿真。

2.4 光伏系统的交直流供电系统

电能产生部分-太阳电池：太阳电池的种类很多，目前监测系统采用较多的是硅晶体太阳电池。若要求太阳电池的面积小而能量多，可采用高效率单晶硅电池；若对太阳电池效率没有过高的要求，可采用转换效率中等且价格适中的多晶硅电池；若对系统的室内操作有要求，最宜采用多晶硅太阳电池，太阳电池的使用年限约为25年。

电能存储部分-蓄电池：蓄电池也是能量供应系统中的重要一环，它负责在阳光充足的情况下将太阳能产生的多余电能储存起来，同时在没有阳光的情况下释放电能以维持整个传感系统的正常工作。

过程控制部分-充放电控制器：充放电控制器是控制维护整个系统在正常范围内工作，在向蓄电池充电的过程中防止过充电、反充电以及温度保护，在蓄电池向负载放电的过程中防止过放电，并维持一个稳定的输出电压。

2.5 供电负荷的选择

负荷的选择主要受到用电设备功率大小、安全级别及工作时间的限制，根据用电设备性质的不同分为直流用电设备和交流用电设备，直流母线可以直接向直流LED等照明设备提供电源，而交流用电装置需要经过逆变装置，向厂房照明、监视系统、部分小功率提水泵等交流设备提供电源。

2.6 接入系统的一般原则和技术要求

分布式电源并网电压等级可根据装机容量进行初步选择，参考标准如下：8kW（含）以下对应220V的等级、8-400kW对应380V的等级，400-6000kW对应10kV等级，5000-30000kW对应35kV等级，最终并网电压等级应根据电网条件、经济对比来确定。若高、低两级电压均具备接入条件，有限采用低电压等级接入。

2.7 投资与收益回报

收益分为国家补贴、自发自用抵消的用电费用、脱硫燃煤的收购电价三个部分，分布式光伏发电并网系统并入电网的方式，具体分为自发自用、自发自用余电上网、全部上网三种。

对于独立光伏发电系统：按每发1度补0.42元算，厂用电发电成本0.34元，补助=P×0.42=2456元，节省厂用电=P×0.34=1989元，收益=补助+节省厂用电=4446元，年收益=3275×365=162万元。

对于用户侧并网发电系统：Ⅳ地区上网电价为1.2元/kWh，补助=（P0-2730）×η×0.75×1.2+2730×0.67×0.42=3618+768=4386元，节省厂用电=2730×0.67×0.34=622元，收益=补助+节省厂用电=5008元，年收益=5693×365=183万元。

对于电源侧并网发电系统：补助=P×1.2=5264元，节省厂用电=0元，收益=补助+节省厂用电=5264元，年收益=5264×365=193万元，前期投入主要为电池板的投入，大约为1400万元。

如果全部采用自有资金投入，独立光伏发电回收成本需要8.6年时间，用户侧并网发电需要7.7年时间，电源侧并网发电需要7.2年时间。

3 结束语

综上所述，对该电企光伏电站的认识有如下三个方面：光伏电站的设计停留在理论和仿真阶段，缺乏实际的测试样品和装置；要充分考虑逆变与非逆变的效益差异，一般认为绍光伏系统的逆变效率为0.75，实际上光伏逆变系统的效率很低；光伏发电系统建成后的日长维护问题需要纳入考虑之中。