戶用屋頂分布式光伏發(fā)電成本效益分析

張斌

摘要：在太陽能技術(shù)的催生下，屋頂分布式光伏發(fā)電項目應(yīng)運而生。這種光伏發(fā)電項目，是利用太陽能技術(shù)，將光能轉(zhuǎn)化為電能。屋頂分布式光伏發(fā)電一方面可以滿足用戶的日常用電需求，與此同時，這種發(fā)電模式還具備節(jié)能、清潔等多項優(yōu)點。本文主要探討屋頂分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)的設(shè)計參數(shù)及設(shè)備選型等問題，提出屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)及并網(wǎng)的方案，以供參考。

關(guān)鍵詞：屋頂分布式光伏發(fā)電;光伏電池;太陽能

屋頂分布式光伏發(fā)電是目前非常常見的發(fā)電技術(shù)，屬于太陽能發(fā)電技術(shù)范疇。這種發(fā)電項目，是在選擇相應(yīng)的發(fā)電設(shè)備的基礎(chǔ)上，利用屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)進行發(fā)電。在發(fā)電過程中，可以針對不同的環(huán)境因素，調(diào)整系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，最終達到提高該系統(tǒng)對光能轉(zhuǎn)化的利用率。

1.屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成

屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)一般有如下幾個重要構(gòu)成部分，一，控制器。在屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，需要配備蓄電池進行蓄電和放電，控制器的作用就是來控制蓄電池蓄電和放電的過程，與此同時，控制器對公共電網(wǎng)的接入也可以起到控制的作用。二、逆變器。逆變器在屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中起到一種轉(zhuǎn)化的作用，主要是控制直流向交流的轉(zhuǎn)化。逆變器在安裝之前，需要對其技術(shù)參數(shù)進行核實。三、光伏方針設(shè)計。屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)計系統(tǒng)中，想要保證光伏發(fā)電穩(wěn)定性，就必須對光伏組件的串聯(lián)和并聯(lián)進行準確的設(shè)計。只有讓每個光伏組件對應(yīng)相應(yīng)的功率和電壓，才能最終達到發(fā)電穩(wěn)定的目的。四、蓄電池。屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池是必不可少的。對蓄電池的選擇，要保證其滿足屋頂分布式光伏發(fā)電項目的發(fā)電需求。如果不能滿足，就會影響到用戶的使用需求，用戶就不得不從公共電網(wǎng)中得到電能。在進行蓄電池選擇時，一定要根據(jù)相應(yīng)電壓指標(biāo)進行選擇。

2.屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)計

2.1 光伏電池

屋頂分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)中，對電池的設(shè)計要慎之又慎。這種項目中的光伏電池設(shè)計難度之所以較大，是因為光伏電池因為不同類型具有不同的特點，因此，在選擇時，既要保證其性能符合實際應(yīng)用需求，同時，又要對其進行改進設(shè)計，以求達到光伏電池的完善應(yīng)用。

目前，市場上比較常見的光伏電池有多晶硅、單晶硅以及薄膜電池。單晶硅電池的優(yōu)勢是轉(zhuǎn)化率高，因此，這種電池在制造過程中，過程繁瑣，投入成本較高，生產(chǎn)過程中耗能較高。多晶硅電池的轉(zhuǎn)化率就要低于單晶硅，這種電池制造過程相對簡單，成本不高，因此，其市場占有率也要高于單晶硅電池。而在目前實際市場應(yīng)用中，同時優(yōu)于單晶硅與多晶硅電池的是薄膜電池，這種電池雖然在電能轉(zhuǎn)化率上并沒有較大優(yōu)勢，但是其具有較高的弱光性能。因此，只要能夠提高薄膜電池的穩(wěn)定性，就能夠在屋頂分布式光伏發(fā)電項目中實現(xiàn)良好應(yīng)用。多晶硅及薄膜電池是光伏電池設(shè)計的較優(yōu)選擇。

2.2 光伏電池支架

屋頂分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)中，電池支架一般有兩種模式，固定式與跟蹤式。兩種模式的選擇，要根據(jù)實際的應(yīng)用情況進行判斷。本文則以跟蹤式電池支架為例，針對這種類型支架在項目建設(shè)中的設(shè)計與應(yīng)用進行闡述。跟蹤式電池支架的效率普遍要高于固定式支架，這是因為，跟蹤式支架可以根據(jù)光照進行移動，移動一般會根據(jù)太陽光形成四種循跡，傾斜單軸、豎直單軸、水平單軸、雙軸。通過移動，顯著增加了太陽能資源輸出量。

2.3 設(shè)計組件角度

在屋頂分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)中，需要準確調(diào)整好對光伏電池的位置與角度，只有這樣才能保證屋頂分布式光伏發(fā)電項目實現(xiàn)最佳的發(fā)電量。電池設(shè)計角度需要從兩方面考慮，傾斜角和方位角，兩種角度的最終確定，需要根據(jù)實際的情況進行確定。

傾斜角一般是指屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在一年的發(fā)電過程中，總發(fā)電量最大時候呈現(xiàn)的角度。而方位角是指，太陽在產(chǎn)生峰值時的方向位置。受經(jīng)度影響，太陽在一年四季中出現(xiàn)的方位不一樣，如冬天與夏天就會存在明顯的不同，加之屋頂方位影響，所以，要準確的尋找到最佳的電池組件方向角度，使之產(chǎn)生最大的效用。

2.4 陣列間距計算合理

.5 設(shè)備材料符合要求

在屋頂分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)中，設(shè)備材料的準備是一項非常重要的工作。在進行前期的設(shè)備材料準備中，一定要確保設(shè)備材料能夠符合實際項目建設(shè)的要求。在屋頂分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)中，對設(shè)備材料一般有如下幾點要求：一、屋頂分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)通常是要建在室外，這種環(huán)境下，就需要對設(shè)備材料進行保護，設(shè)計保護方案。二、對屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電纜線路的選擇，要根據(jù)光伏的容量，以及并網(wǎng)電壓決定。三、光伏電池如何規(guī)劃，影響著匯流箱進線回路數(shù)的多少，匯流箱進線的安排，盡可能在現(xiàn)場布置，直接進行連接，這樣就能盡可能減少損耗問題的出現(xiàn)。四、逆變器要以并網(wǎng)實際要求進行設(shè)計，同時要與光伏電池連接方案相結(jié)合。

2.6 并網(wǎng)設(shè)計

在屋頂分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)中，并網(wǎng)是設(shè)計的核心。并網(wǎng)的作用就是使屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠并入到電網(wǎng)系統(tǒng)中，這樣才能為用戶正常供電。舉例來說，某單元樓屋頂平頂結(jié)構(gòu)，尺寸為277.5 m×30.6 m，且周圍并無遮擋物。在這個屋頂建設(shè)屋頂分布式光伏發(fā)電項目，發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計為小容量，且并網(wǎng)時，與低電壓等級相接，這樣就能夠盡量的減少并網(wǎng)過程中損耗。

2.7光伏建筑一體化應(yīng)用

太陽能光伏建筑一體化應(yīng)用，這個方面是現(xiàn)在的新技術(shù)，也是一個在光伏發(fā)電中比較熱門的技術(shù)。在這個應(yīng)用中主要包括兩個方面的內(nèi)容：在建筑物能夠收集陽光較多的地方配置光伏器具，這樣就可以實現(xiàn)光伏發(fā)電和電網(wǎng)的并聯(lián)，實現(xiàn)了光伏建筑一體化。這種光伏建筑物一體中，使用的是光伏器具集成化和建筑物在房頂安裝光伏電池板，同時在建筑物中的幕墻使用光伏玻璃幕墻來代替，這樣就可以提高太陽能的有效利用，而且還實現(xiàn)建筑物材料和光伏發(fā)電材料同時使用在建筑物中，能夠有效地控制好光伏發(fā)電的建造成本。在現(xiàn)代建筑物中要求外部裝飾的可觀性，因此在光伏玻璃幕墻中也研制出彩色的光伏玻璃幕墻，這樣既能夠解決建筑物美觀的問題，還解決了建筑物使用能源的問題，是現(xiàn)在比較先進的建筑物。

3高效屋頂光伏發(fā)電及其并網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)

由于在高效屋頂光伏發(fā)電的建設(shè)過程中必須要保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性，這就要求相應(yīng)的技術(shù)人員必須要解決屋頂光伏電系統(tǒng)在不同類型的發(fā)電系統(tǒng)和要求中所出現(xiàn)的不均衡特點，然后將上文中多提到的DL-MPPT技術(shù)和并網(wǎng)逆變技術(shù)等進行綜合性的應(yīng)用。為了使得應(yīng)用的適應(yīng)性增強，在將其投入到實際工作過程之前，最好來進行仿真與實驗驗證。一般來講，為了驗證相應(yīng)的控制策略和技術(shù)，都需要搭建10kW的太陽能發(fā)電系統(tǒng)實驗平臺，并研制出雙級變流器來進行驗證。實驗分為兩個部分，一個是最大功率跟蹤實驗，另一個就是雙向逆變器并網(wǎng)實驗，最終實現(xiàn)光伏電能并網(wǎng)和為儲能電池充電， 并提高了系統(tǒng)單位功率因數(shù)運行的穩(wěn)定性。

4結(jié)束語

綜上所述，由于不可再生資源的總量不斷下降，人們對于資源的需求不斷提升，這就使得環(huán)保、可再生的資源成為了社會建設(shè)過程中必不可以少的研究對象。光伏發(fā)電技術(shù)作為一種與人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钕⑾⑾嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)，隨著技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)能夠在一定程度上有效地緩解資源的稀缺問題，只是在并網(wǎng)的過程中會遇到一些小的失誤。因此，結(jié)合著實際的應(yīng)用情況和問題來著重對高效屋頂光伏發(fā)電以及并網(wǎng)系統(tǒng)進行研究，是促進社會建設(shè)的一條重要道路。

參考文獻：

[1]楊躍晶.關(guān)于屋頂分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電的設(shè)計分析[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2018，（10）：162.

[2]孫永勝，李河，官翔.屋頂分布式光伏發(fā)電面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對措施[J].電子測試，2017，（23）：130-131.

[3]馬建英.屋頂分布式光伏發(fā)電設(shè)計[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017，（21）：4008-4008.