太阳能光伏发电:从屋顶到沙漠的占领

【晒一晒自家光伏设备的发电量，现已成为北京光伏发电“第一人”任凯的日常习惯。自从去年与国家电网并网后，任凯家阳台上的太阳能电站已经创造了4000多元的收益。个人发电卖给国家已经不是痴人说梦，甚至不再是什么新鲜事。那么太阳能发电门槛到底有多高？你我在阳台上晒太阳真的能赚钱吗？】新疆吐鲁番因火焰山和葡萄沟，这里太阳能资源丰富，而对于生活在吐鲁番新能源示范区的居民而言，利用太阳能会给生活带来哪些不同呢？发电企业面临什么样的难题，企业的收益会受到哪些因素的影响呢？世界其他国家在建设新能源方面又有哪些方面值得我们借鉴？

北京光伏发电“第一人” 阳台上的电站既有经济利益又环保

能源安全，是国家安全的重要部分。相对于石化能源不可再生、污染严重、环保压力大的缺陷，发展清洁能源，正在日益成为世界各国的战略选择。太阳能是一种清洁的可再生能源。眼下，用太阳能发电，正在成为人们热心追求的新风尚。在全国不少地方，都有居民在自家屋顶建太阳能光伏发电系统，有的已经实现了并网，把电卖给国家。

任凯：我们家晒太阳不是白晒，它每天会产生收益。

任凯是北京市顺义区的居民，一进入任凯家，他就迫不及待地给我们介绍起家里的太阳能光伏发电系统。

任凯：这就是整个电站的屋顶上面，这块一共是六块，多晶硅电池板。

任凯家屋顶上面的多晶硅电池板

任凯：这本身是一个开放式的阳台，我把它封闭了，做成一个阳光房，阳光房的幕墙用的就是薄膜电池。电流从这儿出来，这边是逆变器，电从这儿进到这儿，从逆变器出来就是220伏的交流电了。

不光是阳台和屋顶与众不同，任凯家的门口也有玄机。

任凯：我们普通居民只有这一块电表，这是你买电的电表，那么这块就是卖电电表，这块是北京市第一个居民的卖电电表，它统计了我整个光伏的发电量，这个看到有一个累计发电量。

央视财经《经济半小时》记者：累计发了多少了？

任凯：你看现在4500多度电。

2012年底，任凯在家里安装了这个太阳能发电系统，现在和国家电网已经实现了并网，采用了自发自用、余量上网的运行模式，目前平均日发电量在10度左右，那么作为一种新型投资，任凯的这个电站收益如何呢？

任凯：我基本算了一下，以我们家的电站每天日均发电10度，按每度电七毛八一度电来算的话，再加上国家的补贴四毛二，所以说我每度电收益大概是在一块二角左右。

任凯算过一笔帐，家里的这套光伏发电系统，一用花费了4万元，包括光伏组件两万元、逆变器1万元以及结构支架和施工费用1万元。2013年任凯一共发电2705度，按照每度1.2元的收益，任凯总共收益3246元，预计12年收回成本。不过，任凯实际上并没有拿到这么多钱。他告诉我们，虽然按照国家规定，每度电有0.42元的补贴。但拿到手的补贴却并不是0.42元。

任凯：这是我们家光伏发电2013年的发电结算单，2013年一共发了2705度电，每度电的补贴是四毛二，是含税的，那么扣完税之后，每度电是0.359元。

2013年任凯光伏发电的发电结算单，一共发了2705度电

按照规定，中央财政补贴应该是免税的，但在实际操作中，任凯拿到的补贴却被征收了17%的税收。一边是补贴会被扣税，而另一边，自家没用完的电量在上网时，也会被扣税。

任凯：光伏上网电费可以执行叫即征即退50%的政策，也就是说是减半征收，但现在我这个，我上网电费也是征了17%全部的税额。光伏发电本身的发电量就很少的，再被扣17%的征税，对个人投资人的收益就会大大降低。

补贴和免税政策打了折扣，任凯家的光伏发电系统投资回报周期自然就被拉长了。不仅如此，在建立电站的过程中，任凯也经历了不少波折。

任凯：物业开始不允许，包括邻居都不允许。

央视财经《经济半小时》记者：他们有什么样的担忧呢？

任凯：他不理解，怕你在屋顶上按了这个东西之后，他说会不会风把它吹下来，砸到人，或者你这边因为安装，肯定要打眼，打眼是不是要漏水，虽然在我的屋顶上打眼，但是他说你要是漏水的话，就会漏到他们家去。

任凯花费了两个月时间太阳能光伏，和物业、邻居反复沟通，他们最终同意任凯安装光伏发电系统。

任凯：我最开始设计方案是支架要在屋面上要打眼的，后来因为他不允许打眼，我把打眼的方案去掉了，重新更新了一个方案，更新这个方案，这个支架就多花了一万块钱，但是没有办法，就必须跟他们说好了，全都同意了，那么我（能）才继续往下走。

取得物业和邻居的同意，仅仅是个开始，任凯告诉我们，光伏发电系统只有实现并网，把发出的电卖出去，才能收回成本、甚至盈利，但作为第一批“吃螃蟹”的人，在申请并网的过程中，也是一波三折。

任凯：国家电网在它的并网文件里面，有一个关于资质的要求，要求施工单位需要有承装承修承试的许可证，然后还有建筑企业许可证，第三个还需要安全生产许可证。我们就说第一个承装承修承试这个电气施工许可证，它的门槛应该在一千万以上，所以说像我们家这个项目，才三到五万块钱，像这么小的一个项目，你需要这么高的门槛的话，我觉得这块有些没有必要，电网还要求，有些地方要求需要有设计资质的单位要出设计图纸，我们知道有设计资质的设计院，出一个图，一个图至少要五万块钱，因为我们像家用系统，我们肯定系统才五万，要是如果一个图就五万的话，肯定显然没有人愿意装。

经过与各个部分反复沟通，任凯的电站终于投入了运营。任凯告诉我们，他们一家人不光为电站带来的收益高兴，也为用上了清洁的能源、没有产生污染感到自豪。原来反对任凯建太阳能电站的邻居，现在还主动上门来咨询。

任凯：经常有到我们家来参观的，就是感兴趣的业主，但是他最后一计算投资回报，他觉得太长了，装的还没有，大部分都是观望。

任凯说，投资回报长、门槛高，让许多有条件的人打起了退堂鼓，但他相信，随着市场和政策的成熟，会有越来越多的人选择太阳能光伏发电。

新疆太阳能发电发展迅速 发电企业维护和盈利面临难题

任凯的屋顶发电站目前运行顺利，他期待着能够尽快收回成本，获得更好的收益。其实，目前个人发电量还非常小，太阳能电站更主要的是靠发电企业的推动。最近几年，新疆的太阳能光伏发电发展迅速，不仅在居民区屋顶建立了太阳能光伏发电系统，甚至在茫茫的戈壁滩上，也建起了许多大型太阳能光伏并网电站，而它们的出现，正在改变着当地的经济结构。

新疆吐鲁番因火焰山和葡萄沟而驰名，在这里太阳毫不吝啬自己的热情，从早上六点一直照射到晚上九点。驱车行驶在吐鲁番新区，连片的居民区屋顶都装上了太阳能光伏发电系统,这片区域就是吐鲁番新能源城市示范区的屋顶光伏电站。

新疆维族自治区吐鲁番地区行署副专员孙建新：你看我们的所有的建筑上头，全是修的30-33度这个斜屋顶，也就是最好的这个采光，最好的东偏西三度，基本上正东、正西，这样最大限度的利用太阳能能源来发电。

吐鲁番屋顶光伏电站设计装机总容量13.4兆瓦，需利用75万平方米的建筑屋顶布置太阳能光伏板，目前投入发电的293幢居民楼，都属于政府的保障房。在屋顶光伏电站的监控运行中心，可以清楚地看到电站的运行情况。

吐鲁番屋顶光伏电站

吐鲁番新能源城市示范区屋顶光伏电站负责人张莹：这个就是示范区，1.5平方公里，293栋楼，现在这整个这个区都发电了，今天的发电量，日发电量，是28886千瓦时。

吐鲁番屋顶光伏电站“实行自发自用、余量上网、电网调剂”的运行机制，光伏系统所发电量直接供给用户，富余电量向吐鲁番地区电网出售，不足部分向吐鲁番地区电网购电。那么对于生活在吐鲁番新能源示范区的居民来说，利用太阳能会给生活带来哪些不同呢？

记者采访当天，吐鲁番的气温已经超过了45度，但一走进居民的家中立刻感到非常凉爽。居民家中电视、冰箱、洗衣机等电器一应俱全，唯独没有看到空调，没有空调却很凉爽，到底有什么奥秘呢？

吐鲁番新能源城市示范区居民：我们用的是电热泵，就是非常清洁的一些能源。

吐鲁番新能源城市示范区地源热泵运行负责人：这个地源热泵，我们是冬季供热，夏季供冷，靠电驱动压缩机循环。这个电是咱们示范区的这个房屋建筑上的光伏发电给我们提供的。

采访中小区的居民告诉记者，屋顶光伏电站目前的供电价格虽然和吐鲁番地区的电网供电价格一致，但小区的取暖和供冷的费用却大大降低了，以一个采暖季来计算，使用太阳能光伏发电驱动的地源热泵，居民需要支付的费用为每平米15到16元之间，如果采用煤、天然气每平米就需要花费将近19元钱。

使用太阳能光伏发电驱动的地源热泵，非常划算非常舒适

吐鲁番新能源城市示范区居民：非常划算，而且非常舒适。

目前，吐鲁番屋顶光伏电站已经给3000多户居民送电，随着入住率的不断提高，将会有超过两万人在这个新能源示范区居住。但目前，电站的建立和运行还面临一些困难。吐鲁番地区沙尘多，气候炎热，降雨量少。一旦太阳能光伏板沾上灰尘，发电量就会下降40%，而每次清洗所需的费用为8万元，按全年10次清洗计算，全年清洗费用高达80万元，而要清洗这些光伏板，不光费用高，作业难度也不小。

吐鲁番新能源城市示范区屋顶光伏电站负责人张莹：屋顶的这个光伏板基本上是把整个楼面都给覆盖完了，没有一个检修通道，吐鲁番地表温度最高的时候，能达到76度。屋顶它的就是说这个防水材料是黑色的，而且在高温晒下，它比较湿滑，而且是在这个坡度30度到33度的坡度下进行作业，而且没有专用的一个检修通道，在这个光伏板清洗和日常的维护检查，就带来很大的困难，具有一定的危险性。

除了日常维护面临难题，电站的收益是吐鲁番屋顶光伏电站项目运营管理方——龙源吐鲁番新能源有限公司最关心的问题。这个电站从开始建设到投入运行用了将近3年的时间，截至目前累计投入将近2亿元，实现并网发电也有200多天了。但由于申请批复的上网电价没有得到有关部门的批复，运营方也没有拿到售电许可证，因此无法实现结算太阳能光伏，拿到国家的补贴更无从谈起。

吐鲁番新能源城市示范区屋顶光伏电站负责人张莹：我们现在只能把电先发出去，但是销售出去的电，电费还没有结算回来，就是电价你现在还没有定下来，国家的补贴一定也拿不到，只有电价定下来以后，那么国家的补贴，我才能定下来就是说，我发了多少度电，每度电给我给多少钱的这个补贴。

新疆维族自治区吐鲁番地区行署副专员孙建新：我们最近又找到这个国家能源局新能源司，他们认为不存在政策障碍，现在我们准备政府跑，政府出面来推动这个事。

在新疆吐鲁番，除了拥有大型的屋顶光伏电站，在茫茫的戈壁滩上，驱车数百公里，随处可以看到大型的地面光伏电站。吐鲁番永盛光伏电站占地将近1平方公里，装机容量2万千瓦，2011年下半年实现并网发电。作为第一批建立光伏电站的“探路者”，这个电站自运行以来，一直在亏损。

大型的地面光伏电站

中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司党总支书记、总经理张胜利：大概去年亏了700、800万。

张胜利说，这个电站筹建时，正赶上太阳能光伏产业爆炸式发展，太阳能电池组件价格居高不下。再加上土地、施工等成本，一次性投入了3.1亿元。而且由于是特许权项目，经营期平均上网电价为0.93元/千瓦时，低于地面光伏电站的0.95元的上网电价。投入成本高，出售电价低，这个项目注定会亏损运行。而在具体运营中，薄膜电池板发电效率的不断衰减，也令投资方感到头苦恼。

中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司党总支书记、总经理张胜利：我们现在已经投产了3年，但是从整个的衰减是非常厉害的，对我们的发电影响很大。

央视财经《经济半小时》记者：（能）衰减多少啊？

中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司党总支书记、总经理张胜利：衰减去年比较高已经衰减了百分之十几。

怎样才能扭亏为盈呢？作为投资方，中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司一直在不断探索。在与国家特许权项目相隔仅7公里的地方，中电投吐鲁番公司建立了二期、三期各2万千瓦光伏并网发电项目。那么这两个项目在成本和技术上有哪些变化呢？

中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司党总支书记、总经理张胜利：现在我们所在这个区域电站，同样的装机，2万的装机大概投资应该是在1.8亿到1.9亿之间。相当于2010年最初我们做同类的光伏电站的设备大概是相当于那时候的三分之一，甚至三分之一不到，就是从投资来说，目前来说应该是从投资角度来说，降低了很多。

张胜利告诉我们，目前太阳能光伏发电系统每瓦的平均造价在 4元钱左右，而三年前造价却是14元左右，同样建立一个两万千瓦的电站，成本会降低将近1亿元。而现在选用的电池板也是转化率较高的单晶硅和多晶硅电池板。

中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司党总支书记、总经理张胜利：实验室技术都很高，大概到30%以上，但是我们实际上目前达到20%多少应该是能做到的。薄膜电池呢，实验室的技术也很高，也都快达到20%了，但是我们吐鲁番这个项目，采用的薄膜电池板，它的这个转换率设计值只有6.7%，就是转换率很低。

短短三年时间，在中电投吐鲁番公司投入的三个电站我们可以看到，随着技术和材料的更新换代，不仅成本降低了，光伏发电设备的发电效率大大提高。

中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司党总支书记、总经理张胜利：从目前来说，我们的电价和我们目前市场设备，主设备情况来说，应该是盈利是没有问题的，只是说盈利大小，盈利多少的问题。

有了二期、三期的成功经验，目前，中电投吐鲁番公司正在积极研究一期特许权项目的技改方案，计划通过更换电池板来提高发电效率，逐渐缩小亏损。张胜利告诉我们，除了降低成本、提升技术，作为发电企业，他们最为关心的一个因素就是电价，因为电价是发电企业的全部收益，那么在现实中，光伏发电企业的收益会受到哪些因素的影响呢？

在中电投吐鲁番二期电站，记者看到了一个大型的升压站，照理说发电企业只管发电，为什么要建设升压站呢？

在中电投吐鲁番二期电站建立的一个大型的升压站

中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司党总支书记、总经理张胜利：通过升压站把我们的35千伏的电，变成110千伏，最后送电大网上，最后是并入到咱们的电网。按照我们电力发展的情况，应该是从我们电场站外，墙外的第一个电线杆开始，都是电网公司的，因为我们的电源发展建设，比电网快，这个过程中为了把我们的电能送出去，这个过程中，我们就也是一种什么，咱们也说是形势所逼，我们最后发电公司把电网的事也给做了。

建立这个容量10万千万的升压站，需要投入2000万元，而为了能尽早并网，发电企业除了需要建升压站，甚至还要铺设高压输电线。

中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司党总支书记、总经理张胜利：大概建了12公里线路，最后到了电网公司的变电站，就是跟它的110的开关站最后并网，都是由我们中电投投资的。

建立升压站、铺设高压线，无形中增加了发电企业的发电成本，使利润降低。目前，光伏发电站的盈利主要靠国家的补贴，但在实际操作中，拿到的补贴也会缩水。

中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司党总支书记、总经理张胜利：补贴七角五分，我是拿不到手里的，里头有17%，我要交税，对我们发电公司，经营压力就增加了，按照国家政策来说，既然给我补贴了，再把它收回去，对于任何方面来说，都是不合理的。光伏电站的投资很大，投资回收期很长，国家的相关的政策应该是保护发电公司，但是现在真正我们是没有享受到国家补贴的全额。

除了补贴亟待完善，政策风险也是光伏发电企业担心的一大问题。张胜利告诉我们，去年年底前投产并网的电站，新疆地区的上网标杆电价是1元钱，但是今年元月一号后并网的就突然变成了0.95元。

中电投新疆能源化工集团吐鲁番有限公司党总支书记、总经理张胜利：差5分钱的话对于我们这个4万千瓦电站来说就是一年的净利润大概就是（少）300万。电价问题，国家补贴的这种政策，能持续多少年，向我们现在批的这个项目，在电站正常生命周期里，是不是都是执行这个电价，但是如果说将来电价继续调，对于发电公司来说，经营压力会很大。

尽管存在一些困难，但当地政府已经意识到太阳能发电对于新疆地区有着有明显的优势。

新疆维吾尔自治区发展和改革委员会主任张春林：（太阳能）资源集中在哈密、吐鲁番地区，罗布泊地区，和南疆， 在两大沙漠之间，这个和塔克拉玛干漠和我们的准噶尔沙漠（之间），这样不占用农田，多是戈壁荒滩和沙漠，是一个真正意义上的清洁绿色能源。

解说：《新疆太阳能发电“十二五”发展规划》中指出，在“十二五”期间，规划太阳能发电装机为300万千瓦。将打造三到五个太阳能综合利用示范基地。由于新疆幅员辽阔，边远地区，缺煤少电，电网又无法延伸，产生了很多无电区域。光伏发电可以最大程度覆盖到这些地区。

新疆维吾尔自治区发展和改革委员会主任张春林：我们的电网无法延伸到的村庄和农户发展这个分布式的光伏电，就（采用）小光伏电站，发展50000套小型分布式的光伏电站，来解决边远地区的无电地区的用电问题

可以预见，在未来，太阳能、风能等许多清洁能源，将会越来越多地进入千家万户。而这些都离不开相应的政策支持。他山之石，可以攻玉。在太阳能利用方面，我们同样有必要借鉴其它国家的发展经验。

全球能源供给日趋紧张 各国积极寻求新能源

目前全球能源结构正在发生着微妙的变化。因此，寻求更加安全、清洁、经济的能源，已经成为世界各国的共同追求。我们的近邻日本和韩国，在这方面也在积极探索。

众所周知，日本能源严重依赖进口，因此从上世纪90年代起，日本就开始发展太阳能，目前已经是世界第二大太阳能光伏市场。为了推动太阳能光伏发电的发展，2012年日本政府推出以每度42日元（约合人民币2.5元）补贴制度，吸引了除传统太阳能企业以外的制造、金融、建筑业公司纷纷加入，大笔投资建站。

英利日本分公司董事长水田昌纪：我们公司去年的销售额是前年几百倍的规模，今年仅上半年就售出了比去年一年还多的太阳能电池板，可以说现在（太阳能发电）势头相当高。

日本大学商学院教授李克：日本政府目前可以说在全球是（补贴价格）提的最高的，比第二名的加拿大还高出很多，加拿大大概是33到34日元。（每度）42日元的并网入电价格就使得企业做这个事情是有利可图的。

除了建立大规模的太阳能电站，日本政府也鼓励家庭建立小型太阳能发电站，对家庭太阳能光伏电站的补贴最高为100万日元。此外，东京都政府还投入5000万日元推出太阳能潜力地图系统，输入自家的住址，就能了解屋顶安装太阳能后的发电量等数据。

东京都地域能源推进科负责人弦卷俊一：东京都内的太阳能发电装机总容量已经达到26万千瓦。除了补贴金之外，我们希望通过这个系统让大家都看看（自己的屋顶）能否利用太阳能，进一步推动（太阳能发电）的普及。

韩国为了鼓励太阳能发电的发展，在很多方面都对太阳能发电企业予以优惠和补贴。在建设太阳能发电站时，企业可获得最高100亿韩元的政策贷款，10年期利率仅为1.75%。税收方面，每年还可减免3%-10%的法人税。韩国电力公社按照市场基准价格每度电135韩元收购全部电量。对于不占用耕地的太阳能发电企业，政府还提供政策性加价。（进附件中图片）以一个发电容量为100千瓦的太阳能发电站为例，发电企业可按照基准价格获得韩国电力公社1626万韩元的收入，政策性加价可获得2439万韩元的收入，共计收入4065万韩元。

（株）韩国奥瑟亚太阳光事业部常务姜學志：为了防止农用地流失，如果太阳能电站是利用了田地，加价比例仅为就是70%，但是属于对空间的再次有效利用，或者利用屋顶空间的话，加价比例可以达到1.5倍。

另外，韩国普通居民住宅安装太阳能发电设备也可以获得政府的各类政策扶持。以首尔市为例，居民住宅如果安装太阳能发电系统，最高可获得280万韩元（约合人民币1万6千元）的补贴。目前首尔市内共有3700多户居民安装了太阳能设备，其中近两年来新建的设备就占到67%。

首尔市厅绿色能源科组长李在成：今年我们推出了可在楼房里安装的250瓦以下的迷你型太阳能计划，首先在8千户居民家中进行试点，今年的预算为24亿韩元，明年起，每年至少新增1万户，至少要保证5万户。

【半小时观察】从国家层面推动新能源革命

目前，全球能源供给形势日趋紧张，全球气候变暖也严重威胁经济发展和人类的生存环境，世界各国都在寻求新的能源替代战略。我国改革开放30多年来，能源消费一直高速增长，能源安全问题也变得越来越突出。2014年6月13日，习近平同志主持召开中央财经领导小组第六次会议，研究我国能源安全战略。其中一个值得注意的细节是，能源“革命”成为本次会议的关键词，力度超过“改革”、“变革”这样的表述。我国已经颁布了《可再生能源法》。不过，在现实的执行层面还有许多工作要做，还需要针对光伏等产业制定具体的实施细则。光伏电站的关键材料成本、系统成本还有待优化等等。只有从国家层面进行战略布局，才能更好地推动新能源的系统性建设。提高新能源的利用水平，大力发展太阳能等清洁可再生能源，正在成为我国新能源革命的重要章节。

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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。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

1、光伏效应

如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子－空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说光伏发电原理，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。通过光照在界面层产生的电子－空穴对越多光伏发电原理，电流越大。界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。

2、原理

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。（1） 光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。（2） 光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，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有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。

3、系统组成

光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。其部分设备的作用是：电池方阵：在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。蓄电池组：其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是：a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；e.少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。控制器：是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。逆变器：是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。

4、系统分类

光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电系统。（1）独立光伏发电也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。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）并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。可以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。带有蓄电池的光伏并网发电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。并网光伏发电有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，还没有太大发展。而分散式小型并网光伏，特别是光伏建筑一体化光伏发电，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网光伏发电的主流。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。分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。其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。

5、光伏发电优点

与常用的发电系统相比，太阳能光伏发电的优点主要体现在：太阳能发电被称为最理想的新能源。①无枯竭危险；②安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦建设周期短，获取能源花费的时间短。

6、应用领域

一、用户太阳能电源：（1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、 灌溉。二、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。三、通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。四、石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等五、家庭灯具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。六、光伏电站：10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。七、太阳能建筑将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。八、其他领域包括：（1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；（2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、航天器、空间太阳能电站等

全国城镇老旧小区改造高峰论坛

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