太阳能发电系统

系统分类
太阳能发电系统分为离网发电系统、并网发电系统及分布式发电系统：
1、离网发电系统主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。
2、并网发电系统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。并网发电系统有集中式大型并网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。而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网发电的主流。
3、分布式发电系统，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。
折叠系统
可移动的折叠式太阳能发电系统，主要由箱体（1）、太阳能电池板（2）、U型槽边框（3）、滑轮组
（4）、箱体内滑轨（5）、箱体内滑轨支架（6）、箱体车轮支座（7）、箱体车轮（8）、隔离保护垫（9）、箱体外滑轨（10）、箱体外滑轨支架（11）和三相链接件（12）组成，其特征在于：太阳能电池板（2）、U型槽边框（3）、滑轮组（4）、箱体内滑轨（5）、箱体内滑轨支架（6）、隔离保护垫（9）、箱体外滑轨（10）、箱体外滑轨支架（11）和三相链接件（12）设置在箱体（1）内，箱体车轮支座（7）和箱体车轮（8）设置在箱体（1）底板（11）外底面，呈一体式的箱体结构，结构紧凑，供电量大，能够快速完成安装使用和快速撤离现场。
相关组成
电池板
分类
晶体硅电池板：多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池。
非晶硅电池板：薄膜太阳能电池、有机太阳能电池。
化学染料电池板：染料敏化太阳能电池。
（1）单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。
（2）多晶硅太阳能电池
多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右 (2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。 从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。
（3）非晶硅太阳能电池
非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。
（4）多元化合物太阳电池
多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：a)硫化镉太阳能电池b)砷化镓太阳能电池c)铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太阳能电池)
Cu(In, Ga)Se2是一种性能优良太阳光吸收材料，具有梯度能带间隙（导带与价带之间的能级差）多元的半导体材料，可以扩大太阳能吸收光谱范围，进而提高光电转化效率。以它为基础可以设计出光电转换效率比硅薄膜太阳能电池明显提高的薄膜太阳能电池。可以达到的光电转化率为18%，而且，此类薄膜太阳能电池，未发现有光辐射引致性能衰退效应（SWE），其光电转化效率比商用的薄膜太阳能电池板提高约50~75%，在薄膜太阳能电池中属于世界的最高水平的光电转化效率。
控制器
太阳能控制器是由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。
■ 主要特点：
1、使用了单片机和专用软件，实现了智能控制； 2、利用蓄电池放电率特性修正的准确放电控制。放电终止电压是由放电率曲线修正的控制点，消除了单纯的电压控制过放的不准确性，符合蓄电池固有的特性，即不同的放电率具有不同的终止电压。 3、具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制；以上保护均不损坏任何部件，不烧保险； 4、采用了串联式PWM充电主电路，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3%-6%，增加了用电时间；过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式使系统由更长的使用寿命；同时具有高精度温度补偿； 5、直观的LED发光管指示当前蓄电池状态，让用户了解使用状况； 6、所有控制全部采用工业级芯片（仅对带I工业级控制器），能在寒冷、高温、潮湿环境运行自如。同时使用了晶振定时控制，定时控制精确。 7、取消了电位器调整控制设定点，而利用了E方存储器记录各工作控制点，使设置数字化，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素； 8、使用了数字LED显示及设置，一键式操作即可完成所有设置，使用极其方便直观的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；
蓄电池
蓄电池的作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。太阳能蓄电池是‘蓄电池’在太阳能光伏发电中的应用，采用的有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池,胶体蓄电池和碱性镍镉蓄电池四种。 国内被广泛使用的太阳能蓄电池主要是：铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池,这两类蓄电池，因为其固有的“免”维护特性及对环境较少污染的特点,很适合用于性能可靠的太阳能电源系统,特别是无人值守的工作站。
逆变器
为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统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。
逆变器又分为离网逆变器和并网逆变器。
设计因素
太阳能发电系统的设计需要考虑的因素：1、 太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？
2、 系统的负载功率多大？
3、 系统的输出电压是多少，直流还是交流？
4、 系统每天需要工作多少小时？
5、 如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？
6、 负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？
7、 系统需求的数量。
太阳能电池
电池生产
世界已有近200家公司生产太阳能电池，但生产设备厂主要在日企之手。
韩国三星、LG都表示了积极参与的愿望，中国海峡两岸同样十分热心。据报道，我国台湾2008年结晶硅太阳能电池生产能力达2．2GW，以后将以每年1Gw生产能力扩大，当年并开始生产薄膜太阳能电池，将大力增强，台湾期待向欧洲“太阳能电池大国”看齐。2010年各国及地区有1GW以上生产计划的太阳能电池厂商有日本Sharp，德国Q—Cells，Scho~Solar，挪威RWESolar，中国SuntechPower等5家公司，其余7家500MW以上生产能力的公司。
电池市场
世界太阳能电池市场高歌猛进，一片大好，但百年不遇的金融风暴带来的经济危机，同样是压在太阳能电池市场头上的一片乌云，主要企业如德国Q—Cells的业绩应声下调，世界太阳电地市场也会因需求疲软、石油价格下降而竞争力反提升等不利因素而下挫。但与此同时，人们也看到美国．奥巴马上台后即将施行GreenNewDeal政策，包括其内的绿色能源计划可有1500亿美元的补助资金，日本也将推行补助金制度来继续普及太阳能电池的应用。
当前，中国太阳能电池企业之前约90%的产量供应海外市场，主要面向欧洲国家及美国，但随着欧债危机持续发酵，美国商务部也于2012年3月份作出了对华太阳能电池产品反补贴调查的初裁，认定中国涉案企业存在2.9%-4.73%不等的补贴幅度，并追溯90天征税。这些因素直接影响到了这些企业的业绩，因此相关企业及时做出了经营战略调整，转投中国本土市场。2011年7月，中国政府公布了太阳能光伏发电上网电价，受此影响，多家企业开始计划在国内兴建大规模太阳能发电站，中国太阳能电池企业将重点转向开拓本土市场。中国有800多家太阳能电池企业，预计今后在本土市场的竞争将十分激烈。
太阳能使用
太阳能的使用主要分为几个方面：家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、宇翔太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等，主要的应用方式为建筑一体化和风光互补系统。
优点
1、太阳能取之不尽，用之不竭，地球表面接受的太阳辐射能，能够满足全球能源需求的1万倍。只要在全球4%沙漠上安装太阳能光伏系统，所发电力就可以满足全球的需要。太阳能发电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击；
2、太阳能随处可处，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路的损失；
3、太阳能不用燃料，运行成本很低；
4、太阳能发电没有运动部件，不易用损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下使用；
5、太阳能发电不会产生任何废弃物，没有污染、噪声等公害，对环境无不良影响，是理想的清洁能源；
6、太阳能发电系统建设周期短，方便灵活，而且可以根据负荷的增减，任意添加或减少太阳能方阵容量，避免浪费。
缺点
1、地面应用时有间歇性和随机性，发电量与气候条件有关，在晚上或阴雨天就不能或很少发电；
2、能量密度较低，标准条件下，地面上接收到的太阳辐射强度为1000W/M^2。大规格使用时，需要占用较大面积；
3、价格仍比较贵，为常规发电的3~15倍，初始投资高。
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。
系统特点
一、太阳能取之不尽，用之不竭。据估算，一年之中投射到地球的太阳能，其能量相当于137万亿吨标准煤所产生的热量，大约为全球一年内利用各种能源所产生能量的两万倍。
二、太阳能在转换过程中不会产生危及环境的污染。
三、太阳能资源遍及全球，可以分散地、区域性地开采。我国约有2/3的地区可以较好利用太阳能资源。
四、光伏发电是间歇性的，有阳光时才发电，且发电量与阳光的强弱成正比关系。
五、光伏发电是静态运行，没有运动部件，寿命长，无需或极少需要维护。
六、光伏系统模块化，可以安装在靠近电力消耗的地方，在远离电网的地区，可以降低输电和配电成本，增加供电设施的可靠性。
政策支持
财政部预拨可再生能源电价附加补助 太阳能发电补贴超24亿元，风力发电93.14亿元，占总额的63%，生物质能发电30.55亿元，太阳能发电24.33亿元，其他可再生能源900万元。从2012年至今，财政部公布了四批可再生能源电价附加资金补助目录，共列入1704个发电项目、412个发电接网工程项目。在本次预拨的附加补助金中，太阳能补贴排名前五的地区分别为青海(14.93亿元)、江苏(3.25亿元)、宁夏(2.34亿元)、西藏(1.56亿元)和甘肃(8830万元)财政部要求，上述资金要及时拨付给省级电网企业、地方独立电网企业，并专项用于收购本级电网覆盖范围内列入已公布的四批次可再生能源电价附加资金补助目录内的可再生能源发电上网电量等相关支出。
国家能源局于2013年11月26日发布有效期为3年的《光伏发电运营监管暂行办法》，规定电网企业应当全额收购其电网覆盖范围内并网光伏电站项目和分布式光伏发电项目的上网电量，明确了能源主管部门及其派出机构对于光伏发电并网运营的各项监管责任，光伏发电项目运营主体和电网企业应当承担的责任，从而推进光伏发电并网有序进行。正文如下：
《光伏发电运营监管暂行办法》
第一章 总则
第一条 为加强监管，切实保障光伏发电系统有效运行，优化能源供应方式，促进节能减排，根据《中华人民共和国可再生能源法》、《电力监管条例》等法律法规和国家有关规定，制定本办法。
第二条 本办法适用于并网光伏电站项目和分布式光伏发电项目。
第三条 国务院能源主管部门及其派出机构依照本办法对光伏发电项目的并网、运行、交易、信息披露等进行监管。
任何单位和个人发现违反本办法和国家有关规定的行为,可以向国务院能源主管部门及其派出机构投诉和举报，国务院能源主管部门及其派出机构应依法处理。
第四条 光伏发电项目运营主体和电网企业应当遵守电力业务许可制度，依法开展光伏发电相关业务，并接受国务院能源主管部门及其派出机构的监管。
第二章 监管内容
第五条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电项目运营主体和电网企业电力许可制度执行情况实施监管。
除按规定实施电力业务许可豁免的光伏发电项目外，其他并网光伏发电项目运营主体应当申领电力业务许可证。持证经营主体应当保持许可条件，许可事项或登记事项发生变化的，应当按规定办理变更手续。
第六条 国务院能源主管部门及其派出机构按照有关规定对光伏发电电能质量情况实施监管。
光伏发电并网点的电能质量应符合国家标准，确保电网可靠运行。
第七条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电配套电网建设情况实施监管。
接入公共电网的光伏发电项目，接入系统工程以及接入引起的公共电网改造部分由电网企业投资建设。接入用户侧的光伏发电项目，接入系统工程由项目运营主体投资建设，接入引起的公共电网改造部分由电网企业投资建设。
第八条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电并网服务情况实施监管。
电网企业应当按照积极服务、简洁高效的原则，建立和完善光伏电站项目接网服务流程，并提供并网办理流程说明、相关政策解释、并网工作进度查询以及配合并网调试和验收等服务。
电网企业应当为分布式光伏发电接入提供便利条件，在并网申请受理、接入系统方案制订、合同和协议签署、并网验收和并网调试全过程服务中，按照“一口对外”的原则，简化办理程序。
电网企业对分布式光伏发电项目免收系统备用容量费和相关服务费用。
第九条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电并网环节的时限情况实施监管。
光伏电站项目并网环节时限按照国家能源局有关规定执行。
分布式光伏发电项目，电网企业自受理并网申请之日起25个工作日内向项目业主提供接入系统方案；自项目业主确认接入系统方案起5个工作日内，提供接入电网意见函，项目业主据此开展项目备案和工程设计等后续工作；自受理并网验收及并网调试申请起10个工作日内完成关口电能计量装置安装服务，并与项目业主按照要求签署购售电合同和并网协议；自关口电能计量装置安装完成后10个工作日内组织并网验收及并网调试，向项目业主提供验收意见，调试通过后直接转入并网运行，验收标准按国家有关规定执行。若验收不合格，电网企业应向项目业主提出解决方案。
第十条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电项目购售电合同和并网协议签订、执行和备案情况实施监管。
电网企业应与光伏电站项目运营主体签订购售电合同和并网调度协议，合同和协议签订应当符合国家有关规定，并在合同和协议签订10个工作日内向国务院能源主管部门派出机构备案。光伏电站购售电合同和并网调度协议范本，国务院能源主管部门将会同国家工商行政管理部门另行制定。
电网企业应按照有关规定及时与分布式光伏发电项目运营主体签订并网协议和购售电合同。
第十一条 国务院能源主管部门及其派出机构对电力调度机构优先调度光伏发电的情况实施监管。
电力调度机构应当按照国家有关可再生能源发电上网规定，编制发电调度计划并组织实施。电力调度机构除因不可抗力或者有危及电网安全稳定的情形外，不得限制光伏发电出力。
本办法所称危及电网安全稳定的情形，应由国务院能源主管部门及其派出机构组织认定。
光伏发电项目运营主体应当遵守发电厂并网运行管理有关规定，服从调度指挥、执行调度命令。
第十二条 国务院能源主管部门及其派出机构对电网企业收购光伏发电电量的情况实施监管。
电网企业应当全额收购其电网覆盖范围内光伏发电项目的上网电量。因不可抗力或者有危及电网安全稳定的情形，未能全额收购的，电网企业应当及时将未能全额上网的时间、原因等信息书面告知光伏发电项目运营主体，并报国务院能源主管部门派出机构备案。
第十三条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电并网运行维护情况实施监管。
并网光伏电站项目运营主体负责光伏电站场址内集电线路和升压站的运行、维护和管理，电网企业负责光伏电站配套电力送出工程和公共电网的运行、维护和管理。电网企业安排电网设备检修应尽量不影响并网光伏电站送出能力，并提前三个月书面通知并网光伏电站项目运营主体。
分布式光伏发电项目运营主体可以在电网企业的指导下，负责光伏发电设备的运行、维护和项目管理。
第十四条 国务院能源主管部门及其派出机构按照有关规定对光伏发电电量和上网电量计量情况实施监管。
光伏电站项目上网电量计量点原则上设置在产权分界点处，对项目上网电量进行计量。电网企业负责定期进行检测校表，装置配置和检测应满足国家和行业有关电量计量技术标准和规定。
电网企业对分布式光伏发电项目应安装两套计量装置，对全部发电量、上网电量分别计量。
第十五条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电电费结算情况实施监管。
光伏发电项目电费结算按照有关规定执行。以自然人为运营主体的，电网企业应尽量简化程序，提供便捷的结算服务。
第十六条 国务院能源主管部门及其派出机构对光伏发电补贴发放情况实施监管。
电网企业应按照国家核定的补贴标准，及时、足额转付补贴资金。
第三章 监管措施
第十七条 国务院能源主管部门派出机构与省级能源主管部门应当加强光伏发电项目管理和监管信息共享，形成有机协作、分工负责的工作机制。
第十八条 电网企业应向所在地区的国务院能源主管部门派出机构按季度报送以下信息：
1．光伏发电项目并网接入情况，包括接入电压等级、接入容量、并网接入时间等。
2．光伏发电项目并网交易情况，包括发电量、自用电量、上网电量、网购电量等。
3．光伏电站项目并网运行过程中遇到的重要问题等。
并网光伏电站运营主体应根据产业监测和质量监督等相关规定，定期将运行信息上报，并对发生的事故及重要问题及时向所在省（市）的国务院能源主管部门派出机构报告。
国务院能源主管部门及其派出机构根据履行监管职责的需要，可以要求光伏发电运营主体和电网企业报送与监管事项相关的其他文件、资料。
第十九条 国务院能源主管部门及其派出机构可采取下列措施进行现场检查：
1．进入并网光伏电站和电网企业进行检查；
2．询问光伏发电项目和调度机构工作人员，要求其对有关检查事项作出说明；
3．查阅、复制与检查事项有关的文件、资料，对可能被转移、隐匿、损毁的文件、资料予以封存；
4．对检查中发现的违法行为，有权当场予以纠正或者要求限期改正。
第二十条 光伏发电项目运营主体与电网企业就并网无法达成协议，影响电力交易正常进行的，国务院能源主管部门及其派出机构应当进行协调；经协调仍不能达成协议的，由国务院能源主管部门及其派出机构按照有关规定予以裁决。
电网企业和光伏发电项目运营主体因履行合同等发生争议，可以向国务院能源主管部门及其派出机构申请调解。
第二十一条 国务院能源主管部门及其派出机构可以向社会公开全国光伏发电运营情况、电力企业对国家有关可再生能源政策、规定的执行情况等。
第二十二条 电网企业和光伏发电项目运营主体违反本办法规定，国务院能源主管部门及其派出机构可依照《中华人民共和国可再生能源法》和《电力监管条例》等追究其相关责任。
电网企业未按照规定完成收购可再生能源电量，造成光伏发电项目运营主体经济损失的，应当按照《中华人民共和国可再生能源法》的规定承担赔偿责任。
第四章 附则
第二十三条 本办法由国家能源局负责解释，各派出机构可根据本地实际情况拟定监管实施细则。
第二十四条 本办法自发布之日起施行，有效期为3年。