屋顶分布式光伏发电技术应用分析——以海南省洋浦地区为例

◇中石化新星（北京）新能源研究院有限公司郑州分公司 方伟 贾艳雨 李宏武 韩裕栋

海南省光照资源丰富，光伏发电小时数位居全国前列，较适宜开发建设光伏电站。相对于集中式光伏电站，屋顶分布式光伏电站具有不占用土地、屋顶所在企业就地并网及消纳等优点，近年来被广泛推广应用。本文在分析海南省洋浦太阳能资源及光伏发展条件的基础上，提出光伏发电主要设备选型方案，分析了分布式光伏发电项目效益及应用情况，为开发建设屋顶分布式光伏电站应用具有指导意义。

1 海南省太阳能资源及光伏发展条件

（1）太阳能资源分布情况。海南省光照时间长、强度高、空气清洁度好，阳光穿透性强。由于海南省处于我国最南部，地理纬度低，太阳总辐射量大，大部分地区太阳能资源属B类，局部可达到A类，全省除中部山区因云雾而日照较少（约1750h）外，西部、南部地区达2400-2600h，其他大部分地区年日照时数均大于2000h。海南省各地以直接太阳光辐射为主，直接辐射比大于0.5，直射辐射量大（见图1）。据估算，全省光伏总储量约4.76x104GWh/年，可开发量约0.3565×104GWh。

图1 海南省年太阳总辐射分布

洋浦经济开发区地处海南省西北部，根据Meteonorm软件提供的工程代表年太阳辐射资料，可以得出太阳辐射量年内变化情况（见图2）。太阳辐射的年内变化较大，其数值在324MJ/m2～637.2MJ/m2之间，月总辐射从3月开始增加，7月达全年最高值，数值为637.2M J/m2，12月为全年最小值，数值为324M J/m2。

图2 海南省洋浦地区Meteonorm工程代表年太阳月平均辐射量变化

（2）光伏发电项目发展条件。集中式光伏电站和分布式光伏电站是光伏发电项目的两种重要类型。集中式光伏电站开发主要受规划指标、土地条件、政策条件、电力接入条件的影响，分布式光伏建设主要受屋顶资源、自发自用消纳比例等因素的影响，而且分布式光伏开发方面主要是积极鼓励利用产业园区、集中连片建筑屋顶等建设分布式光伏项目。海南省规模以上工业企业绝大部分位于洋浦经济开发区，其屋顶资源丰富，企业用电量普遍较大。据调查，至2025年洋浦地区工业厂房屋顶装机分布式光伏潜力预计达60MW以上，2030年可实现装机分布式光伏潜力预计达200MW以上，可供应2.4亿千瓦时清洁电力。目前洋浦地区企业建设屋顶分布式光伏电站较少，屋顶处于闲置状态，无法产生效益，同时受碳减排压力较大，因此因地制宜发展屋顶分布式光伏项目成为洋浦地区工业企业的首选。

2 光伏发电主要设备选型

（1）光伏组件。目前市场光伏组件主要是晶体硅组件。由于屋顶面积的限制，为最大限度扩大装机规模，提高发电量，优先选择单位面积功率大的光伏组件，同时也可减少施工量及电缆等相关材料的用量，系统的整体损耗将降低，同时也可降低项目整体建设费用。由于光伏发电半片技术具有降低组件内部电流传输损耗的特性，辐照越高电池串电流越高，半片技术降低的发电损失就越多。再者，光伏发电半片组件具有有效抵御阴影遮挡及内部的热损耗的能力，发生热斑现象的概率变的相对更小，因此目前分布式光伏项目通常选用半片光伏组件。自2019年以来，光伏发电组件半片技术越来越成熟，采用半片技术的组件市场占有率越来越高。

（2）逆变器。光伏逆变器是将光伏太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电的逆变器，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。屋顶光伏发电一般采用组串式逆变器和集中式逆变器两种光伏逆变器。组串式逆变器采用支架明装方式，无需逆变器室，既省去子方阵逆变器室或箱体基础的土建费用，又大大降低了施工难度，提高了施工进度。组串式逆变器具有多路MPPT，可减少降低组串不匹配问题，提高运行效率。组串式逆变器维修方便，维修时相对集中式逆变器涉及的组串数较少，且电量损失较少，对于屋面较分散的光伏项目推荐使用组串式逆变器。集中式逆变器集成度高，功率密度大，成本相对较低，安全性较高，而且集中式逆变器数量少，便于管理，若并网项目采用10KV并网，则逆变器推荐采用逆变升压一体化机，稳定性好且费用较低。因此，屋面较集中的屋顶光伏项目逆变器推荐采用集中式逆变器。

3 光伏发电项目应用

中石化新星（北京）新能源研究院有限公司在全国各地陆续开发大量的光伏发电项目，其中海南省洋浦地区开发的系列屋顶分布式光伏发电项目始于2020年，下面以X1和X2代表在洋浦地区开发的系列屋顶分布式光伏发电的两个项目来说明光伏发电应用情况。

（1）X1大型制造企业光伏发电项目。该光伏发电项目利用该新建厂房4万平方米屋顶建设4MWp光伏电站（见图3），采用自发自用、余电上网模式运营，光伏组件采用445Wp单晶半片组件，10KV并网发电，逆变器采用2台2000KW逆变升压一体机。项目建成并网后，发电效率较高，前5个月发电量215万度，超可研预测电量6%以上，达到设计要求。该项目平均每年可节约标煤1466吨，相应每年可减少多种大气污染物的排放，其中减少二氧化碳约3880吨，二氧化硫约9.5吨，氮氧化合物约9吨，有效降低的碳排放量，同时也为企业进行了电费优惠，降低了企业成本支出。

图3 光伏组件现场铺设

（2）X2石油公司光伏发电项目。该光伏发电项目利用该公司厂房3千平方米办公楼等屋顶建设0.32MWp光伏电站，所发电量全部自用。光伏组件采用545Wp单晶半片组件，380V低压并网发电，逆变器采用30及60KW组串式。项目已建成并网后，发电量满足设计要求。该项目年均发电量41万度，每年可节约标煤125吨，减少二氧化碳约312吨，二氧化硫0.1吨，氮氧化合物约0.1t，对减轻环境污染有一定的促进作用。

4 结束语

综上，屋顶分布式光伏发电项目相对于集中式光伏电站具有不占用土地、无污染排放、绿色环保、发展潜力大等优点，具有广阔的发展前景。屋顶分布式光伏项目充分利用企业屋顶进行光伏发电就地并网及消纳，同时光伏发电项目电价由投资方和屋顶产权方协商确定，通常低于国家电网价格，能够减轻用电企业的负担。海南全省光照资源丰富，开发建设分布式光伏项目具有独特天然优势，光伏发电是实现海南绿色低碳发展的重要途径，是积极响应国家提出“双碳”目标的有力措施。