农村光伏发电技术应用现状及前景分析

李天骄

摘要 当前，绿色环保、节能降耗已经成为社会经济发展方式的主流，国家在“十三五”规划中明确了“推动形成绿色生产生活方式，加快改善生态环境。坚持在发展中保护、在保护中发展，持续推进生态文明建设”的方向。笔者作为一名高中生，对电子电器非常感兴趣，始终关注国家新技术、新能源的发展情况。2016年利于暑假机会，开展社会实践活动，前往政府相关部门以及国网襄阳供电公司进行采访，对国家近几年推行的能源替代项目之一：居民光伏发电进行了了解和初步研究，深感利用好太阳能为民造福、绿色居家的必要性和紧迫性，在广大农村地区推广光伏发电的重要意义和光明前景。

关键词 光伏发电；太阳能；发电系统

中图分类号 TM7 文献标识码 A 文章编号 2095—6363（2016）12—0101—02

1家庭光伏发电技术初探

家庭光伏发电是分布式光伏发电并网的一个子类，指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。分布式光伏发电装置位于用户附近，所发电能就地利用，以380/220V电压等级接入电网。

1.1工作原理

光伏发电技术是以能量转化为依据将太阳能辐射通过电光效应直接转化成电能的技术形式。光与电之间的转化是依靠太阳能电池作为转化装置。太阳能电池主要是由半导体光电二极管组成，太阳能通过半导体光电二极管转化成电能。

因此，当多个太阳能电池串联并联在一起就会输出大量的电能，太阳能电池具有永久性、清洁性和灵活性3大优点。太阳能电池寿命长，与传统意义上的发电形式进行对比后发现，依靠太阳能产生能量的电池具有零污染的优势。

1.2光伏發电系统

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。其主要设备的构成为：

1）太阳能板。家用太阳能发电系统中最为重要的组成部分就是能将太阳能转变成电能存入蓄电池中的太阳能电池板。太阳能电池板是家用太阳能发电系统中最重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素是控制器。

2）蓄电池。蓄电池能将太阳能电池板转化的电能存储起来，作为电能存储装置。近年来，我国广泛应用的蓄电池类型是对环境污染较轻的铅酸免维护蓄电池以及胶体蓄电池。适用于无人值守的稳定型大型光伏发电系统。

3）逆变器。太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将家用太阳能发电所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。

4）并网设备。包括用于计量发电电能的并网电能表、断路器、关口电能表及相关属性设备。

1.3并网方案

分布式光伏发电与电力用户在同一场所，发电量“自发自用、余电上网”，接入用户侧。分布式光伏发电与电力用户不在同一场所情况，接入公共电网。

典型并网方案。适用范围：本方案主要适用于220V（380V）电压等级接入、全部上网的分布式光伏项目，公共连接点为公共电网380V线路，装机总容量不宜超过8kW。当光伏装机总容量在8kW～20kW时，采用380V电压等级接入，参照本方案执行。以下是以襄阳地区某县乡镇的业主自建楼顶上，采用光伏组件与建筑屋面结合的方式，利用屋顶面积有36m²，安装18块标准功率为300W的薄膜光伏组件，根据业主申报自发自用、余电上网，所发电量主要供给业主自建4层楼房。

1）一次接入系统方案。业主用电所配变台区，配变容量为315kVA。光伏电站总容量为5kwp，用户新增1台5kW逆变器，接入用户单相表箱。接入系统方案，即（1）新增1台5kW逆变器，置于业主楼顶光伏组件的附近；（2）发电单元通过逆变器以YJV-1kV 4×35/20m接入380V架空线公共电网，在通过公共电网JKLYJ-1kV1×70/150m接入×××街配变台区低压侧，再通过变压器并入电网。

2）二次接入系统方案。本方案应在并网点设置易于操作、具有明显断开点、可开断故障电流的并网开断设备，并网点的断路器应具备短路瞬时、长延时保护功能和分励脱扣、欠压脱扣功能，线路发生短路故障时，线路保护能快速动作，瞬时跳开断路器，满足全线故障时快速可靠切除故障的要求。

3）电能量计量方案。由于本次运营模式采用余电上网，故除单套设置并网电能表外，还应设置关口电能计量表。安装位置并网电能表设置在并网点（并网开关的发电侧），用于计量光伏发电项目总发电量，且能实现计量信息上传；关口电能计量表设在产权分界点，用于计量用户与电网间的上、下网电量。

1.4接入手续

用户选择符合国家标准的光伏生产设备和具备资质的安装单位，光伏发电设备和安装费用由用电客户投资，接入引起的公共电网改造部分由湖北省电力公司投资建设。国家电网公司县级客户服务中心负责受理并网申请和组织验收、装表、签订并网调度协议和送电。

1.5电量电费结算

建于用户内部场所的分布式光伏发电项目，发电量可以全部上网、全部自用或自发自用余电上网，由用户白行选择，用户不足电量由电网企业提供。上、下网电量分开结算，电价执行国家相关政策。

2农村光伏发展前景

分布式光伏发电凭借绿色环保、无损耗、无污染等优势作为21世纪主推的新能源得到国家和政府的大力支持和政策扶持，国务院2013年出台了《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》、国家发改委下发《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》、国家能源局《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》，财政部对光伏发电的政策性补贴也做了明确规定，作为新能源推进的主导者

国家电网公司已经制定了一系列技术规程、工作规范和管理制度，建立了完整的分布式电源受理、并网、运作和结算体系，为农村光伏的推广应用铺平了道路。endprint

由于光能转换的固有特点，太阳能电池板必须固定安装在有较大室外面积的场地上，随着城镇化建设的实施，城中村、棚户区改造大力开展，城市居民今后主要以中高层小区建筑为居住地，再加上城区地域寸土寸金，城区居民在较长时间内无法大量使用光伏发电，相反广大农村地区因地广人稀，国家扶贫工程大力开展，农民生活水平迅速提高，大分部农户都盖上了2～3层小楼房，并拥有自己的小庭院，在地理特征上完全满足安装使用光伏发电的需要。

光伏发电既可以自发自用、多余电量还可以上网，由国网公司支付上网电量费用、国家按电量给予补贴，更可以减轻农民朋友的电能消费负担，有效提高农民的经济收入，以襄阳地区为例，目前共有农村居民户103万户，若50%居民使用光伏发电，每年总发电量将达到26亿千瓦时，占全市年用电量近25%，可节约92万吨标准煤，少排二氧化碳达24万吨、二氧化硫0.78万吨、氮氧化合物0.68萬吨，同时为农户产生经济效益达到26亿元，利国利民，应用前景可期。

3家庭光伏发电费效分析

客户在接受一项新的产品时、使用一种新的商品时，其性价比往往是关注的第一要素，我们以较常见的总功率8kW的光伏发电设备安装使用为例计算其安装费用以及产生的效益。

设备购置及安装，由用电客户自行出资联系厂家购买，安装和调试一般由厂家免费提供。并网相关设备以及手续办理，国网公司是免费上门服务。用户投资主要集中在设备购置上，据国网公司有关部门统计的数据，家用光伏发电平均的费用成本为1万元/kw，则8kW发电设备一次性的投入为8万元。

发电效益：

年发电量：8×0.5×1987=7948（千瓦时）

年发电收入：7948×（0.42+0.5580）=7773.14（元）

投资收回时间：80 000/7 773.14≈10（年）

0.5是光伏发电效率，1987为襄阳地区年均日照小时，0.42元/千瓦时是国家对发电补贴，0.5 580为襄阳2016年低压居民电价（第一档）。

4推行的主要瓶颈及解决方案

通过以上分析，目前农村地区推行家庭光伏发电的主要瓶颈在于前期投入较高，投资收回的时间较长，农户安装使用的积极性不高，造成目前农村地区家庭光伏发电推行用户数量较少。

解决方案：

1）加快产业研发，采用新工艺、新技术，推出高性能的太阳能电池板，目前无论是单晶硅、多晶硅还是薄膜等电池，其光电转换率至多为16%～17%，距国际50%左右的先进水平还有较大的提升空间。

2）将国家对新能源的政策切实落地，地、县、镇各级地方政府要将光伏发电的推广作为长期性的重要工作来抓，并与领导政绩进行挂钩。

3）政府加以引导，以经济条件较好的乡镇、村组为龙头，批量购置、安装发电设备，可有效降低用户的平均投资成本，至少可节省30%的费用。

4）多方扶持光伏发电，以分期付款等方式促进设备购置，银行、农村信用社可以低息甚至无息货款的方式，鼓励农户购置、使用光伏发电设备。供电部门加快对光伏电源的验收和并网发电手续办理，生产厂商提高产品质量，加强售后保修，可采用终身成本保修等方式，提高产品使用可靠性和使用寿命。endprint