前言:随着全球经济的快速发展,人类对能源的需求明显增加,全球气候变暖、能源危机、环境污染、环保问题等等一系列问题都与化石燃料带有关。从而人们将目光投向了清洁能源,其中有太阳能、水力发电、风力发电、生物能(沼气)、海潮能、核能等。与我们日常生活息息相关的能源又以太阳能为主。通过社会考察及市场调研发现,太阳能光伏发电技术日趋成熟、应用领域广泛、发展潜力很大;但是绝大多数的太阳能光伏发电都是固定在某一个地方,移动及灵活性较差。虽然市场上已出现一些移动太阳能光伏发电设备,但不是功率小就是比较笨重不容易搬运,而且太阳能转化为电能的效率很低。因此,我们对已有的产品进行调研分析后,吸取它们的优点并对其进行优化设计。最终设计出一款非常便携,且适应性更强、能力转化率更高的便携式自适应太阳能光伏发系统。
一、市场调研
目前市场上现有的太阳能便携式产品主要有:太阳能发电手提箱、手机用太阳能充电器等(如右图1-1所示)。从目前调查的情况来看,市面上出现的产品中普遍存在以下问题:
1、没有太阳跟踪定位功能,发电效率一般;
2、比较笨重,不方便携带及搬运;
3、结构简单,技术含量不高。
二、总体设计思路
根据太阳光投射原理,在太阳能板平面上固定一标杆,将八个光敏电阻以圆圈状围绕于标杆外,当太阳光照射到标杆上时,若太阳能板平面偏离太阳位置,则其阴影会投射于相应的光敏器件中,利用单片机检测各光敏电阻的电压,便可得出太阳实际方向,进而控制电机带动太阳能板实现二维运动,使其精确对准太阳,保证电池板板面始终与光线垂直,实现太阳能的最大化收集。便携式自适应太阳能光伏发系统是将太阳能转换为电能以后存储在蓄电池里面,是具有可移动性质的新型电源。蓄电池为任何形式的蓄电装置,由太阳能光电池,蓄电池,调压元件三个部分组成,可输出不同的电流及电压。
三、机械结构优化设计方案
四、产品特点
1、系统实现了太阳方位的二维精确跟踪,保证阳光始终垂直照射到太阳能发电板板面,最大化收集太阳能,实现蓄电池快速充电;
2、整体采用便携式箱体设计,内部采用伸缩式机械结构,使太阳能板灵活伸缩,方便携带及使用;
3、具备太阳能充放电智能管理功能,使蓄电池具有过充、过放及过流保护,确保其长期稳定可靠的工作;
4、通过蓄电池输出直流电,可直接驱动LED照明、小型家用电器;通过220V交流逆变器可为电脑及通信设备等中小功率电器提供应急供电,且持续供电时间可长达十小时以上;
5、自给自足运行系统模式,整个系统的能量供应均来自于自身发电,无需外接电源,增强了系统的自适应力及野外工作能力;
6、太阳能跟踪平台可移植至太阳能热水器等产品,改善太阳能系列产品固定安装模式下能源利用率不高的现状;
7、系统结构简单、成本低廉、功能可灵活扩展,在安装锂电池的情况下,自重可减轻至10Kg以内,利于携带及搬运。
8、节能、环保、安全、方便、寿命长、适用广。
9、太阳能移动电源采用太阳光能,无需市电,无后期运行费用,节约用电,是国家大力推广使用的绿色环保节能能源。
五、市场定位
根据市场调研及产品特点,我们决定将该系统的定位主要在野外作业、旅游宿营、边防哨所、家庭应急供电、偏远山区农牧民用电及公共设施供电等方面,因此系统具有巨大市场空间和推广价值,并有较好的产业示范作用。
六、展望
关键词:光伏发电;建筑;节能
引言
当今世界正面临着越来越严重的能源危机,新能源的开发和利用已备受社会的关注.其中,太阳能属于可再生清洁能源,其储量的无限性、范围的普遍性和利用的环保性,已经在各能源领域得到了重视并开发,属于一种较好的绿色能源.在这个基础和前提下,光伏发电系统作为太阳能利用的主要方式,具备良好的发电、储存、传输和利用等优势,已经在各行各业中得以体现.其中,最为主要的应用方式就是光伏建筑一体化技术的体现.将光伏发电系统应用于建筑设计中,不仅可以有效降低建筑在使用过程中产生的能源损耗,还对建筑的结构优化、绿色环境的营造产生积极的现实作用[1].本文主要以安徽省为例对光伏发电系统在建筑中的应用进行有效研究,分析光伏建筑的节能效果以及对绿色建筑的构建情况,有效促进安徽省建筑能源损耗的减少以及绿色节能建筑的改善.
1安徽省光伏发电系统的应用现状
1.1安徽省太阳能资源情况
安徽省地处我国的东部地区,恰好位于暖带和亚热带的过渡地域,四季比较分明,境内有山川、平原等,长江与淮河两大流域横贯其中,同时受到季风的影响较大,因此,安徽省有着独特的气候环境.淮河以南主要以亚热带湿润气候为主,以北主要以暖袋半湿热气候为主.安徽省全省平均气温主要分布在14℃~17℃,平均日照时长约为2000h~2500h,霜期仅为100d左右,降水量较大,约为1000mm~2000mm.由此可见,安徽省属于太阳能资源的中等地区,其中省内光照情况见图1所示.
1.2安徽省建筑能耗情况
据统计,在2016年安徽省全民建筑能耗达到200亿kW•h,其中,公共建筑虽然仅占省内全民总建筑的27%,但是能源消耗所占比例达到了66%,而大型公共建筑占总建筑面积的2%,能耗却占总能耗的5%.由此可见,大型公共建筑单位面积耗能比例居各类建筑的能耗之首,是一般公共建筑能耗的2倍.期中,在一般公共建筑中,商场、超市之类的建筑单位面积能耗最高,其次是酒店、宾馆之类的建筑,分别是居住类建筑单位能耗的11倍和10倍,而办公类的建筑单位能耗虽然比较低,但是由于其总面积的庞大,使得办公类建筑的能耗占公共建筑能耗的44%,由此可见,安徽省境内建筑能耗比较大主要体现在商场、酒店以及办公楼等.据调查,该三者能耗比较大的主要原因是空调系统的使用,占据总能耗的53%,办公设备占26%,而照明设备等仅占21%,这一比例根据不同的建筑性质也有所改变.
1.3安徽省光伏建筑情况
近些年来,随着国家能源的紧缺以及建筑节能环境的迫切需求,政府加大了对光伏发电的补贴力度,在国家发改委提出的借助于价格促进光伏发电健康发展通知的基础上,安徽省针对光伏发电系统采取了电价降价或者电价补贴策略,由于安徽省地处我国中等太阳能资源地区,对光伏发电电价执行每千瓦时收取1元的价格,分布式广发发电用户可以享受每千瓦时0.42元的电价补贴.同时,建筑屋顶、光伏发电建筑等光伏发电站,按照其发电量给予每千瓦时0.02元的补贴,补贴连续时间为15年.在安徽政府强有力的补贴和支持下,安徽省各个地区大规模开展了光伏发电系统,开始注重建筑的光伏发电一体化技术.例如,2015年,安徽合肥市第一个光伏商业建筑屋顶开始建设,选择地点为合肥市一个农产品市场的屋顶上,通过接近一年的建设,已经开始投放使用.该农产品市场占地1200多亩,属于华东地区最大的农产品批发及物流配送中心,建筑面积接近100万m2,其中可以用做光伏发电系统的屋顶面积也达到20万m2,最后,该光伏建筑实现了年均发电量1500万kW•h,,意味着每年可以减少15000t的二氧化碳排放和500t的二氧化硫排放,在满足该农产品市场周边的用电需求外,还有效减少了建筑的能耗,实现建筑的绿色环保.然而,由于安徽省光伏发电系统在建筑的应用起步较晚,与其他地区的光伏建筑一体化已久存在一定的差距,远远不能满足安徽境内的能耗需求.另外,安徽省属于三等光照强度地区,太阳能资源比较丰富,在政府的大力支持下,安徽光伏发电系统在建筑中的应用还有进一步的发展空间.
2光伏发电系统在建筑中的适用场所
光伏发电系统在建筑中的应用比较广泛,限制性较小,通过对安徽省公共建筑的能耗分析,在建筑中应用光伏发电系统可以进一步提升建筑的节能水平和环保质量[2],因此,根据建筑的分类以及使用情况,分布式光伏发电系统在建筑中的适用场所可以有以下几种:(1)工业厂房.工业厂房具备较大的屋顶面积,并且比较平整,有利于光伏发电系统的安装;另外,工业用电价格比较贵,在工业厂房中采用光伏发电系统可以缓解工业高用电情况,减少工业生产的成本,同时还可以最大限度的利用厂房,提升建筑的使用效率;(2)商业建筑.首先,根据商业建筑的用电特点,属于白天用电高峰、夜间用电低谷,恰好与光伏发电的发电特性相匹配;其次,商业建筑比如商场、办公楼等建筑屋顶普遍采用水泥材料,更有利于光伏发电系统的布置和安装;最后,根据安徽商业建筑的能耗情况,在商业建筑中采用光伏系统可以对能耗的降低起到关键性作用;(3)高校校园.现代的高校校园不再局限于教学活动,高校与社会的相互交流也在一定程度上影响着高校校园建筑的能源消耗水平.在校园建筑中采用光伏一体化技术,一方面利用绿色环保的技术解决高校建筑用电量大用电复杂的问题;另一方面,光伏系统是独立于城市电网之外的能源储备,故有着良好的自适应性.对高校校园的绿色化发展提供了良好的保障.
3光伏发电系统在建筑中的应用研究
3.1光伏发电系统在建筑外墙体中的应用
据研究表明,建设的外墙体和太阳光的接触面积最大、最广,也是吸收太阳光能量最多的结构地方,尤其是当今城市,为营造一个美化的市容市貌,将大多数高层建筑的外墙都采用了玻璃幕墙[3].因此,可以借助于当前城市的建筑,将光伏发电系统简化成光伏电池内置于玻璃幕墙之中,这样,不仅可以起到美容和装饰城市的作用,还可以合理的利用太阳能进行发电,以供该建筑的内部电能源消耗,起到了一举两得的作用.这种由PV板和玻璃制成的光电幕墙,由太阳电池芯以及双层玻璃组成,芯片夹在玻璃中间,芯片之间留有一定间隙以提高透光性,芯片面积占70%左右,即不仅可以有效解决了玻璃墙的遮阳,还有效降低了建筑的热负荷,同时还有30%的采光度.然而,在采用光伏发电电池板内置于玻璃幕墙过程中,首先需要考虑幕墙玻璃的透光度,在充分发电的基础上,不能影响建筑内部的采光,以确保屋内的光线透入量;其次需要考虑的是建筑外墙设计的角度设计,这样可以确保无论太阳升起还是落下时,都能让光伏发电电池得到更多的光照;最后需要考虑其安全性,在设计光伏发电电池排布中,需要同时将建筑的开窗设计以及人群的密级程度等考虑在内,确保建筑低层部分光伏发电的安全性[4].
3.2光伏发电系统在建筑屋顶中的应用
一般建筑的屋顶设计都比较平整,同时,建筑的屋顶部分可以更多角度地接受太阳光的照射.因此,在建筑的屋顶布置光伏发电系统有着得天独厚的条件.另外,屋顶的光伏发电系统除发电作用之外,还能起到一定的遮阳、隔热作用,有效降低建筑内部在夏天时的热负荷.再者,在建筑的屋顶使用光伏发电系统,可以实现光伏建筑屋顶一体化技术,大大降低了光伏材料的成本,使得单位太阳能能量转换设施的价格减少,有效地提升了建筑屋面的综合功能(见图3).然而,虽然建筑屋顶中的光伏发电系统在安装布置过程中要求相对较低,但是依旧可能会造成屋顶的防雨雪问题,这个问题可以以及不同地区的不同天气情况进行针对性的设计,在雨雪比较多的地方,可以将光伏屋顶一体化设计成具有一定角度的斜坡,在安徽境内,由于雨天比较多,雪天比较少,可以将该斜面角度设计比较小一些,与太阳光成最佳照射角,提升光伏发电效率[5].在光伏屋顶设计中,太阳能瓦是由太阳能光伏电池和屋顶瓦板结合而成的产品,该材料实现了太阳能和建筑的完美结合.可以直接将该系统安装在屋顶,无需支架,另外,太阳能模板的尺寸、形状以及铺设时的方法和普通瓦一样,简单高效.这样,可以实现光伏发电系统和建筑的完美一体化设计,将天阳能瓦直接铺设在建筑的屋顶,不需要多余的固定和安装材料,不仅可以降低安装时的成本,还与建筑的屋顶结构完美融合于一体,外形、尺寸以及安装方式等都与普通瓦相似,起到了绿色环保的作用.
3.3光伏发电系统在建筑天窗中的应用
在房屋建筑中,天窗一般都用来屋顶的采光,但是过大或者过多的天窗会让建筑内部空间透过过多的阳光.因此,选择性的在部分天窗中应用光伏发电系统,不仅可以起到发电节省能源之外,还可以缓解天窗阳光直射的亮度.用光伏发电板替代传统的天窗,可以让室内的采光得到最佳,实现屋内免用电照明,根据光照的不同,可以将光伏板天窗设计成为不同的透明程度,借助于光伏板的透光和缝隙的透光,让发电之余避免屋内的采光.另外,光伏发电板的天窗设计可以采用不同形状的设计和不同角度的布置,对于多种类型的建筑设计具有较强的适应能力和美观要求(见图4).由图可知,光伏板天窗采用了透明性比较好的光伏板,并且可以利用光伏板之间的间隙进行采光.另外,天窗的造型是多样化的,图中类似井格状的天窗起到了很好的室内效果.天窗光伏系统的布置很好的满足该教学楼简单的教具用电需求,同时还为学生的学习提供了最佳的光照氛围.
3.4光伏发电系统在建筑其他元素中的应用
光伏发电系统在建筑中的应用不仅仅局限于屋顶、天窗以及外墙,只要有太阳照射的地方都可以用来进行光伏设计,比如,建筑中遮阳板、阳台以及空调遮挡或遮雨棚等,都可以用来进行光伏发电(见图5).由图可以看出,将不透明的太阳能光伏板用做了遮阳板,在给该建筑物提供电力的同时,改善室内的光照,避免炫目的感觉.这些建筑的元素完全可以和光伏发电系统设计为一体化,用不透明的光伏发电板替代遮阳板或者防雨棚等,在合理发电之余使建筑增添了外在的美,同时将投入到屋内的光线变得柔和,对室内的采光环境也有着良好的改善[6].光伏发电系统在建筑中的多元素和多维利用,让建筑在有效降低能源消耗以外,还提升了该建设的档次,成为一种绿色的时尚和典型的品牌,起到了对城市以及社会的绿色、节能引领作用.但同时在多元素光伏发电建筑一体化设计中,需要对其进行科学合理的计算,满足建筑的强度要求和三防需求等.
4建筑中采用光伏发电系统的节能效果分析
4.1光伏建筑的绿色环保效果
光伏建筑一体化的建筑为光伏发电系统的布置提供了足够的面积,不需要单独的占别的土地,还可以减少传统光伏发电系统安装的支架等材料.另外,光伏发电系统的材料如太阳能硅电池等属于半导体材料,在工作过程中无噪音,不会带来额外的噪音污染;其次,光伏一体化建筑可以实现用电的自给自足,减少了输电的损耗,降低了用电的分配污染和维修支出;再次,光伏建筑在光照强度加强,发电效率最高时,恰逢建筑的用电高峰.因此,光伏建筑一体化系统在保证自身建筑的用电之外,在一定条件下可以向外供电,有效缓解了用电高峰时的电网压力;最后,光伏发电系统在建筑的应用可以于建筑融为一体,将光伏发电系统内置到建筑内部结构中,增添建筑的美学之外,促进了建筑的绿色化设计.
4.2光伏建筑节能效果分析
在建筑中应用光伏发电系统,其节能效果是非常显著的.首先,最直接的节能效果就是充分吸收天阳能,转换成为建筑所需的大量电力,有效降低了非环保能源的消耗以及电网输送的成本,为低碳环保事业的发展提供了有力的支持;其次,就是用光伏发电板替代传统的玻璃天窗以及遮阳板等结构,在不减少原来作用的基础上,还对太阳的辐射进行了吸收和利用,提升了其遮阳、隔热的效果,降低了炎热夏天中建筑室内的温度,同时减少了屋内制冷电器的使用频率,间接上节省了能源的消耗,加强了其节能的效果;最后,由于我国当前发电形式依旧以火力发电为主,在建筑中广泛的采用光伏发电系统,可以有效降低社会对火力发电的需求,这样不仅缓解了用电高峰期能源的紧张局面,还对绿色环境的营造、低碳意识的培养和节能效果的提升都具有一定的积极意义.
4.3光伏建筑节能经济效益分析
光伏发电系统在建筑中的应用,不仅起到了一定的节能作用,还对经济效益的提升具有良好的促进作用.虽然光伏发电系统初期投入力度较大,同时安装成本也比较高,但是光伏发电系统属于一次性投入,即初期投入,长久使用.例如,在某建筑中采用光伏发电系统,假设安装一台1千千瓦的光伏发电系统,南墙面倾角为90°,峰值日照小时数为3.5h,取系统效率为80%,以安徽省光照强度和时长计算,该建筑一年可以发电量为1000×3.5×80%×365=1022000kWh,即超过1百万千瓦时的电力,在整个系统的安装、布置以及人工、材料费用大约为800万.现按照当前商业用电约为0.8元/kWh,计算可得,该建筑每年都可以节省电费约80万元,也就是意味着10年的时间就可以收回前期的投资,按照光伏发电系统25年的使用寿命,在10之后的15年里,该光伏发电系统就可以节省约为1200万的电费支出,扣除日常的维护以及检修之外,依旧可以有1000多万的经济效益.由此可见,在未来的发展中,光伏发电系统有着长远的经济效益,体现了光伏发电绿色建筑的节能效果和综合收益的回报.
5结语
城市的发展不断加快,建筑物的数量持续增长,如何实现建筑节能和降低能耗成为建筑行业的难题.随着光伏发电技术在建筑中的应用,解决这一难题也将成为可能.因此,在建筑中采用光伏发电系统,通过与建筑的屋顶、天窗、外墙等多元素的完美结合,不仅可以有效降低建筑内部的能耗,还提升了建筑的经济效益,使得其在绿色环保、节能效果方面都得到了加强,值得在更多建筑中推广和使用,共同营造一个绿色环境和低碳生活.
参考文献
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在2007年4月7日“金圆桌”奖颁奖盛典上,无锡尚德电力的董事长施正荣获“最具战略眼光董事长奖”。他的眼光在于选择回国,选择了太阳能。2001年公司创立后,依赖德国等欧美市场,尚德一路式发展,2008年成为全球最大的太阳能组件制造公司。然而,局势因为全球金融危机而急转直下。今年尚德股价从最高点2007年12月的90美元下跌到最低2009年3月的5.34元。
光伏产业的现状如何?金融危机之后,尚德元气何时恢复?这个产业到底该如何才能健康发展?采访中,尚德总裁助理刘志波对此做了坦诚的解释。
国际化生存
记者:在新能源领域中,尚德处于什么样的地位?
刘志波:尚德代表光伏新能源这个领域。当时我们进入这个领域,技术方面的门槛国际上还没有形成,光伏太阳能这个门槛对于尚德还没有构筑成功,部分关键设备还要从国外高价进口。在这个领域中,我们跟国外一样就是顶天立地。“立地”是指立足于自己的原创性的知识创造和先进技术,包括太阳能发电的集成系统。“顶天”意味着国际市场到现在为止还没有形成一个专利保护、知识产权的垄断的“天花板”。尚德目前处在劳力和技术交叉融合的阶段,正在努力争取进入技术领域、知识领域和智慧领域。
记者:能具体说一说吗?
刘志波:目前我们是全世界三家能够做高效晶体硅太阳电池的其中一家,三家中我们又是唯一能够将高效晶体硅太阳电池用于多晶硅材料的。我们做到单晶19%,明年可能会达到20%。多晶硅做到17.2%,这个几乎等于别人单晶的水平,这个也是三家唯一的。多晶硅能做到17.2%,目前世界上只有我们一家,这也说明了我们的技术适应范围要更宽一点,对材料的要求比较低,没有那么苛求。
记者:尚德有没有一个使命让成本往下走?
刘志波:我们给自己定了一个降价线路图,从2002年的4块降到2009年1.5元,到2012年我们争取做到1块钱。长期目标是将来越做越便宜。
记者:现在老百姓总是觉得尚德做的东西卖给国外就完了,跟我没有关系,太阳能发电好像距离我们很遥远。
刘志波:尚德最终的产品不是发电板,而是电,发电板只是产生电的一个工具,归根结底每家每户耗用的是电。每家每户使用的电很可能电站排在几百公里以外。但是电也是一个网络的概念,每个家庭,每个社区都在网络之上,它从网络里面拿电,犹如在家里的自来水管子里放水、用水一样。而传统的方式提供给你的电力在百年之内我们都看到了危机,都看到了枯竭的那一天。其他能源会减少,太阳几乎是无处不在,它的能量是巨大的!如果把地球表面的2%―3%的覆盖上现在这个水平的太阳能发电板的话,所产生的电力都够我们生产生活用的了。
记者:未来若干年内,尚德还是主要依赖国际市场,所以必须成为一家国际化公司。
刘志波:国际化的公司是尚德的定位之一。尚德的人才、研发的团队、管理团队、市场都来自于国际。但最大的生产基地还是在中国,那也是中国各种条件选择的结果。大家都知道利润的最大化和成本的最低化,这个是经营的原则。谁能在现在和未来有效集成和利用世界范围内的资源,谁就能立于不败之地。
担心恶性竞争
记者:如何看待光伏行业的现状?
刘志波:冬天还没全部过去,这主要取决于金融市场的发展。尚德成功之后,中国的光伏太阳能行业无数的跟风者,从政府,到民间资本和风险投资,都在向这个行业大力倾斜,不完全统计有3000多家太阳能电池生产商,而金融危机之后,留下的是过半关闭破产的企业,以及一堆被污染的环境。
记者:这一次金融危机会让这个行业重新洗牌吗?
刘志波:也不完全。光伏市场的特点就是对金融依赖很强,而全球经济真正全面复苏不是两三年的问题。现在由于复苏的口号喊的很响,所以大家也没有看到光伏市场的特点,但是现在已经有人在高喊复苏,已经在部署下一轮的产能再扩张,一旦复苏的信号确实的话,那么产能又会爆发。我国产业选择太窄,好像同一时间都只看到一个产业可以进入。很多地方政府都把太阳能光伏产业作为新经济增长点,大家对这个产业都太关注了。
光伏产品的市场都在国外,国内市场才刚刚出现端倪吧。其中日本和德国走得比较早一点,美国是方兴未艾,欧洲其他国家像意大利和西班牙等都正在起来,中国刚刚得到了一个启动的号令。国家建设部和财政部今年颁发的128号文和129号文,以及科技部、财政部和国家能源局最近出台的“金太阳”计划。这些都是国内市场启动的号令,但是号令是下了,具体怎么操作,各部门做什么要有一个过程来明确,需要有一个更高层面来协调好具体操作细则,形成一个体系,一个机制,说到底就是怎样来运行。
记者:光伏产业要防止一哄而上,你刚才似乎已谈到点这个问题?
刘志波:中国的产业发展有一个最大的特点就是容易一哄而上,光伏产业也不例外。比如很多投资者没有看到自己的产能和技术、市场、产业链之间的相互关系,不管有没有能力相匹配,就急着上马了。任何一个产业,它在科学发展下的扩张就是有序的,不能一哄而上和无序竞争,否则的话,我们会看到很惨烈的情况,会让大家都几败俱伤。而无序的竞争给我们带来的困扰,首先是中国制造鱼龙混杂,影响中国制造的产品在国际上的声誉。第二,造成上游原料紧缺,20%的需求缺口就可以造成10倍、20倍的价格暴涨,把价格体系搞乱了。第三,导致我们的市场也有一些困难,很快就进入到拼价格阶段。这不是产业发展正常的、健康的一种路径。
记者:你们压力有多大?
刘志波:一个是现金流压力,好在原材料现在也便宜了很多,我们利润空间还是有保证的,但是整个的成交额有萎缩,产量上升了一点,上升了20%。
记者:你希望进入光伏行业的人,应该本着一种什么情怀?
关键词:光伏产业理性发展对策建议
当前,低碳经济已经成为世界经济新的关注点,太阳能光伏发电能够直接减少二氧化碳的排放,所以利用太阳能综合开发的光伏产业发展前景非常广阔;并且光伏产业的发展壮大不仅有利于改善能源、环境状况,而且其较大的产值对于地区经济增长也有重要推动作用。
1光伏产业国内发展情况分析
近年来,我国光伏产业发展迅速,目前已成为全球最大的光伏电池生产国。在全国有300个城市发展光伏太阳能产业,100多个城市建设了光伏产业基地。虽然我国太阳能光伏产业迅速崛起,但产业与市场反差巨大;我国绝大部分硅材料都从外国进口,而生产出来的产品,绝大部分都出口到德国等欧美国家,致使中国光伏企业的发展深受海外市场情况波动的牵连,国内企业在国际上的话语权与我国光伏产品的制造大国地位极其不对等,国家一系列相关鼓励政策的出台虽然很大程度上促进了国内光伏制造市场的快速增长,但是由于政策可执行度,技术原因导致的成本过高等原因,国内光伏产业应用市场仍然没有明显启动,2010年中国光伏市场安装量只占全球的3%。在我国光伏产业两头在外的情况下,国内多个地区和企业仍然大力发展光伏产业就值得我们思考这种对光伏产业过热的追捧是否合理。
2我国光伏产业发展存在的问题
2.1光伏产业产品的应用市场没有打开。这是我国光伏产业所面临的一个非常严峻的问题。国内光伏市场迟迟未启动的主要原因就在于光伏发电没有定价上网。至今我国还没有明确核准光伏项目统一的上网电价。没有明确的上网电价意味着光伏发电系统在我国就没办法大面积地得到应用,所以太阳能电池板在国内几乎没有需求,只能依赖于对国外市场的出口。这造成了我国光伏产业发展受制于人的情况,对我国光伏产业的健康发展产生了很大的制约性。这是现阶段我国光伏产业发展急需要解决的一个根本问题。
2.2我国光伏产业存在一定程度的盲目投资,生产过剩现象。2006年以来,国内光伏产业的投资急剧扩张。即使是在全球金融危机发生后,国内对光伏产业的投资并依然有增加之势。近年来,在国家倡导发展新能源产业的政策导向下各地纷纷开始大量建设和投资与光伏产业有关的项目,这样不仅带来资源的浪费和环境污染,而且造成项目产能过剩和恶性竞争。
2.3我国光伏产业发展所需的原材料、关键技术和人才缺乏。现阶段,我国光伏企业生产所需要的原材料——高纯硅主要依赖从国外进口,国内缺乏对原料硅进行深度提纯的技术和设备。此外,我国光伏产业核心技术缺失,比如在太阳能电池板和光伏组件的生产中缺乏先进的技术,只能生产一些低附加值的产品,只有很少一部分的产品具有自主知识产权。造成这种局面很重要的原因就是我国光伏产业缺乏综合性的专业技术人才,现有的人员和技术不能满足光伏产业对高层次人才需求,导致国内产业整体研发能力相对薄弱,自主创新能力不强。
2.4我国的光伏产业缺乏行业标准价格体系以及准入评价体系。我国光伏产业尚未形成和组建统一的国家行业标准和检测机构,此外,我国光伏制造业缺乏统一的行业标准,造成我们的光伏产品进入欧美市场要经过严格的监测并在取得认证资格后方可进入市场,国外的光伏产品进入我国市场则不需要任何机构的监测,这也是我国光伏产品国际上竞争力较低的重要原因。
3我国发展光伏产业的建议
3.1梳理企业情况选择性支持。政府应当重点梳理已经上马的项目,对于技术先进,自有资金充裕,地域布局合理的项目予以鼓励;对技术落后或未经实践检验,盲目上马的项目进行有效控制。从而摆脱当前低水平重复建设严重、竞争无序的混乱局面。
3.2引导光伏发电上网,扩大国内市场的需求。电网公司应抓紧制定严格并带有先导性的并网标准,与此同时国家应通过光伏应用规划和新价格机制,更要充分利用市场机制如特许权招标去发现更合理的光伏电价。
3.3加快金融创新,发展壮大中国光伏产业。光伏发电项目需求的融资一般要求20年左右的贷款期,而国内金融机构能提供的一般都是短期贷款,融资渠道不畅是光伏产业发展的一大障碍,银行与保险机构加快金融创新,支持国内企业继续开拓国际市场,抢占国际制高点。
3.4注重对人才的引进和技术的创新。发展光伏产业的城市要注重引进专业技术人才。要加强低成本工艺技术的基础性及前瞻性研究,增强我国在技术路径选择上的自主性。同时,要建立健全太阳能光伏行业的原料和产品的技术标准等,推动光伏产业更好发展。
3.5尽快制定国内光伏产业统一标准,并要与国际标准接轨。政府应在参考国际标准的基础上尽快制定符合我国实际情况的光伏产业生产、技术、监测等相关系统标准,这样才能为光伏产业的发展指明确定的方向,实现光伏产业链上下游的完全顺利连接,降低产品制造成本,实现整个行业的规范化,标准化发展。最终做到与国际接轨,使我国的产品在国际市场上富有竞争力。
3.6充分发挥政府作用,引导光伏产业走规范发展之路。政府要在对国内光伏产业实际情况进行调查研究的基础上编制我国光伏产业发展的规划并完善相关法律法规,引导光伏产业合理布局科学健康发展。政府出台政策时应着眼于解决制约光伏产业发展最关键的问题,比如在参考国外成熟经验并结合国内各地区实际情况的基础上制定符合国情的光伏发电的上网价格,从而真正推动国内光伏产业应用市场的快速启动。
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关键词:融资租赁光伏发电能源
中图分类号:F426文献标识码:A文章编号:1674-098X(2016)06(a)-0095-03
1光伏行业现状
无论是从世界的角度还是从中国来看,常规能源,如煤炭、石油、天然气,都是很有限的。随着人类社会的不断壮大发展,这些常规能源已渐渐满足不了人类的需求,同时,常规能源如煤炭,还会对环境造成污染,种种原因都导致了人们开始不断探索、发展新型能源技术,而太阳能就是典型的新型能源。
太阳能是属于可再生能源,具有很多特性:如清洁性、广泛性、充足性等,是人们探索、发展新型能源中的重要分支,而利用太阳能发电的光伏发电技术又是其分支上的重要领域。与常规能源发电系统相比,光伏发电的优点主要体现在:(1)可再生;(2)无污染;(3)利用方式较灵活,可利用建筑屋面;(4)较大型发电站相比,占地较少,适用于小型场所等。
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。光伏发电上游为原材料硅片制造、中游主要是太阳能电池板组件的生产,下游是太阳能发电站或分布式太阳能建筑物。其中中游电池板组件的主要原材料分为三种:单晶硅、多晶硅及薄膜,三种原料的太阳能转换率不同。
光伏发电的类型主要分为集中式光伏电站及分布式光伏发电。集中式光伏电站就是利用太阳能发电的电站,太阳能组件将太阳光照射产生的光能转为直流电,然后直流电再经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电,从而直接汇入公共电网;而分布式光伏发电,一般是利用建筑物,将太阳能组件与建筑物相结合,如屋顶太阳能装置(图1为屋顶光伏发电装置),将太阳能组件装置在屋顶上,当太阳光照射在屋顶安装的电池板上时,太阳能系统将光能转为直流电,然后逆变器再将直流电转化成交流电汇入电网系统,由于薄膜材质的柔软性,特别适用于这种建筑物光伏发电设备。这种装置投资相对较小、建设周期较快、占地面积小、可利用建筑物自身资源以及政策支持力度大(电网补贴)等优点,是目前光伏发电的新趋势。
目前,光伏发电产业在我国蓬勃发展。截至2015年底,我国太阳能光伏发电累计并网容量达到4158万kW,同比增长67.3%,约占全球的1/5,成为世界光伏第一大国。2015年国家电网公司累计受理申请光伏并网户数23360户,累计受理容量575万kW;累计并网户数20312户,累计并网容量473万kW,其中华东分布式光伏累计并网容量302万kW,占并网总容量的64%。2015年,全国累计光伏装机容量超过100万kW的省区达到11个。西部省区重点建设集中式光伏发电,甘肃、新疆、青海装机容量超过500万kW;而中东部地区重点建设分布式光伏发电,江苏、浙江、山东、安徽分布式光伏规模超过100万kW。“十二五”期间,太阳能发电装机容量年均增长177%。
2光伏行业相关政策
在政策引导和市场驱动下,我国光伏产业发展将会继续向好,这几年政府不断出台各种有利于光伏发电产业发展的相关政策。详见表1光伏行业政策表。
3光伏行业与融资租赁相结合
由于光伏发电行业多涉及大型发电设备,即使是分布式光伏系统,也会涉及光伏装置,所以特别适用于融资租赁进行融资。融资租赁是一种包含出租人、承租人、供货商三方的融资形式,它的模式主要分为直租和售后回租两种:(1)直租是指出租人与承租人签订融资租赁合同,出租人从承租人指定的供货商那里买入指定的设备,再出租给承租人使用,承租人享有设备的占有权,使用权及收益权,待租赁期限结束后,承租人可选择以约定价格买入设备或停止继续租入。在与光伏发电企业合作中,出租人从设备制造商处购买电站组件,制造商将电站组件交给承租人,由工程承包商进行施工建设,承租人在租赁期间按期向出租人支付租金。(2)售后回租是指承租人将自有设备转卖给出租人,同时再与出租人签订融资租赁合同,将该设备从出租人处租回的模式。运用这种模式,可以优化承租人的资产负债结构,将承租人本身拥有的固定资产卖给租赁公司,卖出的金额转为承租人的银行存款,而负债增加的部分为每期应付给租赁公司的长期应付款,这部分负债以每期租金的形式支付给租赁公司,并且企业还可以跟租赁公司协商具体的租金支付计划,以减轻企业一次性还款的压力,从而使企业现金流增加,解决企业资金紧张的局面。在与光伏企业合作中,这种模式适用于项目公司已建成,电站设备已处于在建状态或建成状态,项目公司将电站出售给租赁公司,租赁公司根据电站的实际运营情况以及投资总额确定融资额度,项目公司作为承租人再从租赁公司租回电站,项目公司每期向租赁公司支付租金。
目前我国融资租赁公司分为3类:(1)由银监会监管的金融租赁公司;(2)由商务部监管的融资租赁公司;(3)由商务部监管的外资融资租赁公司。截至2015年,我国金融租赁公司共有49家,非金融租赁公司共有4459家,分布最多的城市为北京、上海、广东、天津、江苏、浙江。
融资租赁与光伏发电相结合,已经发展为光伏行业一种较为成熟的融资方式。由于自2013年起,光伏行业被银行定为产能过剩行业,大部分光伏企业很难再从银行那边得到新增授信,因此更多的光伏企业转向了融资租赁公司寻求帮助。在各个租赁公司的博弈中,由于金融租赁公司拥有较低的成本、较多的资金,因此在大型电站融资租赁方面具有较多的优势,目前国银金融租赁、华夏金融租赁已在光伏行业融资租赁这块大蛋糕上切出了一大部分,而2016年初,中信金融租赁也与江山控股签署协议,为其建设光伏电站提供100亿元的授信。小型电站由于自身信用状况较差,加上光伏发电建设周期较长,回款较慢等原因,较难得到融资。
4新模式的探索
在融资租赁的模式上,我们也在不断探索学习,如美国SolarCity公司的太阳能租赁模式。在这种模式下,SolarCity出租其光伏发电系统的装置,为用户提供其设计、安装和维护全过程的服务,再通过收取客户的租赁费,以及政府补贴,在未来20年内获得持续稳定的现金流。用户可选择首付款的金额,首付款的金额越高,今后的租金就越少,而租金包括了系统平时的维护费用,在租约期满后,用户可选择停租、续租或购买设备。对于用户来说,通过这种模式能以较低成本获得光伏发电系统产生的电能,从而减少日常电费开支,用户和SolarCity得到双赢局面。
参考文献
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在光伏发电系统设计中保证太阳能电池板充分吸收太阳辐射的能量是提高太阳能发电效率的有效方式之一,实现的方法是设计自动跟踪式太阳能光伏发电系统。自动跟踪式独立光伏发电系统的开发设计与应用,能够促使太阳能的发电成本得到有效降低,进而推动太阳能在工业及民用生活中的的积极推广和有效应用。动跟踪式光伏发电系统根据太阳一天内不同时刻的高度角,对太阳电池板的偏转角度进行适当调整,用以保持太阳电池板与太阳入射光线之间的始终处于垂直状态,要求设备具有始终能跟踪太阳的运行轨迹的能力且具有高的精确度,关键技术在于对太阳光照强度的测定及机电控制转动设备的研发。
光伏电站建设中完整的光伏发电系统设计要求对光伏电站的实际运行效果进行监控、评估,监控和评估是是通过一些重要参数,如:光照强度、环境温度、阵列电压、蓄电池充电电流、电压、组件功率,发电效率、每小时发电量等的显示来反映电站运行状况的,对系统的监控和评估是保证光伏电站运行质量的重要措施。目前大部分电站的运行监控系统主要是由供电站维护人员通过控制室的液晶屏显示获取到相关参数,对系统的整体运行状况进行有效把握,并负责调整与维护系统,在一些野外光伏电站或远距离电站的监控中,这种方式局限性明显,维护人员必须到控制室现场才能得到数据,严重影响了电站的运行效率和质量。而借助无线通讯网络实行光伏电站运行数据的传递,并通过远程或网络监控系统,快速地分析与诊断每个站点的具体运行情况,根据所得数据,制定相应的处理方案,这有助于推动光伏电站的使用效率不断提升。
光伏电站监控无线通讯系统的设计,可以采用工业总线形式,如利用RS485或CAN总线,推动下位机与监控主PC机之间成功实现通讯;也可以借助调制解调器(Modem)或公用电话网络来实现;或者可以将互联网与前两种方式相结合来实现;还可以利用GSM/GPRS无线移动通讯网络,成功实现数据的远程监控。是借助中继卫星和地面移动基站网络实现的远程无线技术。它具备很多方面的特点,例如,数据传输率高,最高可达115kbps;抗干扰性能强;信号覆盖面广;在线时间长;所以对于传送监控信号而言非常适用。本文即基于GSM/GPRS无线移动通讯技术设计一种无线网络监控光伏发电系统。由于以GSM/GPRS的数字信号为基础的远程传输数据具备保真度高、不受时空影响等方面特征,因此以GSM/GPRS无线网络为基础的光伏系统,能够成功实现在线远程监控。
2整体系统结构设计
无线网络光伏系统的组成部分有很多,包括:光伏发电装置、GPRS网关、电站中的数据采集等系统。数据采集系统中的数据传感器收集发电装置中的各种运行状态参数,如:蓄电池电压、蓄电池充电电流于电压、日照强度、交流电压于电压输出、温度环境、光伏阵列电压等,以TMS320F2812微处理器(单片机)的系统每隔五分钟,对光伏电站的运行数据进行定时采样,并将采样过程所得模拟信号,通过模数转换器实现数字信号的转化与存储;在系统的存储器中,当总站控制机要求回传存储器中的数据时,单片机把存储器中的数据通过集成了Zigbee协调器模块、GPRS模块和串行通讯模块的系统的通信枢纽GPRS网关(无线通信网络)将数据传回远程监控中心,操作人员通过在中央控制室远程监控中心中操控台监控设置以GPRS网关数据为依据,同步设置了光伏发电站GPRS网关时钟数据,同时操作并控制光伏发电。当光伏电站出现运行故障时,管理人员可以发出切断电源的命令,电站也可以进行自动断开,防止故障蔓延,维护发电系统的正常运转。
系统采取三层结构。第一层为数据采集层,现场的采样设备将各种传感器所获取的系统数据收集至现场单片机或PC机中,按照实际需求对信号进行数字转换。第二层属于网络传输层,借助无线网络系统实现向中央控制室数据的远程传递。第三层属于状态分析与控制层,工程师们在中央控制室中,借助现代计算机与数字信号相关技术,分析与处理所收集到的数字信号,并评估诊断设备的运行状态,得出相应结论。此外,借助远程网络实现太阳能发电系统的远程监控,确保整套系统处于稳定运行状态。图1所示为具体的结构设计框图。
3系统软件部分
系统软件部分的功能主要在于借助计算机科学技术处理光伏电站的相关数据,整个系统包括很多部分,例如,数据采集程序;数据传输程序;检测控制程序三部分。
第一部分数据采集,以TMS320F2812微处理器(单片机)的每隔五分钟系统定时对光伏电站的运行数据进行采样,主要完成将太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器及DC转换器电路的输出电压信号和输出电流信号以及电站所在位置检测的实时天气气象信息经传感器输入电脑中,利用计算机数据库系统实现数据信息的有效存储,然后进一步分析与处理这些数据。光伏能源监控系统中,在采集光伏电站运行数据的过程中,借助传感器实现信息的电信号转换,经调制电路(A/D转换)调制转换后,电信号被送至处理器进行处理来实现一次完整的数据采集和处理的。
第二部分是数据传输,模拟信号通过模数转换器转换为数字信号存储在系统的存储器中后,总站控制机在提出回传存储器中的数据要求时,单片机将存储器中的相关数据通过Zigbee协调器、GPRS以及串行通讯等集成模块系统的通信枢纽GPRS网关(无线通信网络)将处理后的数据通过终端机送至现场处理系统和GPRS模块进行远程通讯。
第三部分是检测控制程序,该部分在整个程序中处于核心部分,监测系统软件的功能主要包括两个:第一部分属于初始化系统元件环节,对CPU、GPIO等提供初始化服务。第二部分属于执行环节,执行实时显示、驱动控制、远程通讯、现场维护等。包括实现采样数据的LCD的实时显示,实现两路PWM脉冲的产生,命令的解析与执行,操作人员在中央控制室远程操控现场系统的过程中,就需要借助监控中心计算机输送各种命令代码,获取并解析相关数据信息。
4结语
太阳能作为一种新能源,具备可再生、分布广泛等特点,已经被我国所广泛利用,但光伏电池目前存在转换效率偏低、发电成本高等缺陷,对光伏发电产业的进一步发展形成了重大阻碍。本文以远程与网络监控、无线通讯网络为基础,力求设计出一套光伏电站远程监控系统。这套系统在无线网络系统的作用下,实现了光伏电站组件中蓄电池电压、太阳电池阵列运行电压等运行数据的远程监控;并且实现了当地日照强度、温度等环境参数的成功采集与传送,为综合评价光伏电站运行性能的提供了相关可靠依据。此外,在传递数据信息的过程,采用无线网络系统,使得监控范围得以扩大、运行成本也有所降低,增强了应用价值。
参考文献
关键词:分布式光伏;发展现状;发展前景
中图分类号:TE08文献标识码:A
一、光伏行业发展的有利和不利因素
(一)有利因素
1.国家政策大力扶持
近年来国家各部委陆续推出了《分布式光伏发电项目管理暂行办法》、《关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知》、《关于光伏发电增值税政策的通知》等多项有利政策,并批准了“金太阳”、“光电建筑应用示范项目”、等多个分布式光伏示范项目,以大力支持国内光伏产业的建设。这对于指导行业发展方向、引导市场资源倾斜、提升行业关注水平起到了重要作用。
2.国内对清洁能源的需求快速增长
随着国内工业化、城镇化程度的不断提高,国民生产对能源需求也随之不断增长,伴随而来的环境问题也越来越严峻。如何解决经济快速发展与环境污染之间的矛盾已成为政府工作的头等大事。具有清洁、安全和可靠等特点的太阳能给以上问题的解决带来了希望,且近年来太阳能发电成本逐年降低,给太阳能发电的普及提供了有利的市场条件。未来低价的太阳能发电将会成为电力来源中的主流,太阳能行业必将迎来巨大的发展机遇。
(二)对行业发展的不利因素
1.宏观经济波动对光伏行业的影响
2012年以来,我国光伏行业主要面临的宏观经济波动风险:“欧债”危机升级及美国经济复苏放缓可能恶化外部宏观市场需求;国内经济增长速度放缓导致内需下降;国内光伏行业主要原材料多晶硅的价格一直为欧美多晶硅供应商掌控,价格的上涨将可能对整个行业造成冲击。此外,行业供需结构不平衡、人民币汇率继续上升、整体技术水平落后等问题也将会对光伏行业的整体发展前景造成不利影响。
2.转型升级时间紧迫,行业结构亟待优化
目前,我国光伏行业急需以技术创新为主导,加强设计业发展,发挥现有优势,向产业链高端延伸,实现生产和贸易的转型升级。市场转型升级的宏观趋势将在短期内对行业中的初创期、中小规模企业带来较大的转型成本与技术压力。
二、分布式光伏发展的现状
工业化带来的生态问题、能源问题和环境压力日趋严峻,大力发展新能源迫在眉睫。近年来,随着国内支持政策的发展、应用市场的扩大、地方补贴对分布式光伏的刺激,光伏市场被逐渐打开。
2009年7月21日,中国财政部、科技部、国家能源局联合了《关于实施金太阳示范工程的通知》(以下简称“金太阳”),决定综合采取财政补助、科技支持和市场拉动方式,加快国内光伏发电的产业化和规模化发展,这被看做是中国支持光伏产业的首部政策。
不过在推出“金太阳”之时,中国光伏市场还未形成,成本尚未摸清,政策采取的是按装机容量进行补贴,这个方案简单易操作,但是弊端在于这种事前补贴方式,项目通过评审后就给补贴,“骗补、先建后拆、报大建小”的现象难以监管,而且电站建设“采用次级组件,质量缩水,难以管控”的问题也难以监控。
光伏产业经过几年迅猛发展之后,恶性竞争不断产生,当大家清醒之后才发现光伏的发展现状存在很多的问题。首先,国家上层的政策制定得很好,但是到下面执行和落实就会遇到很多问题,需要时间慢慢改善,很难一步到位。很多地区根本没有落实国家政策,优惠的政策没有分享给用户。2013年8月30日国家发改委下发的《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》明确了对光伏电站发电实行上网电价制,按不同光照资源地区,上网电价划分为0.9元/千瓦时、0.95元/千瓦时和1元/千瓦时,分布式光伏发电项目实行按电量补贴,补贴标准为0.42元/千瓦时。尽管国家明确了补贴标准,但是下到地方部门落实上还存在很多问题。目前国内用户安装分布式光伏电站仍面临“并网难、审批难、结算难”的问题。整个并网申请流程时间过长,手续复杂。相关文件制定的是45个工作日并网,可是实际流程一般会超过60天。
其次,光伏下游产业发展瓶颈还体现在国内公众对太阳能发电的认可程度上。欧美国家公众对可再生能源的认可度比较高,因为,其有很长的发展过程,而我国真正鼓励公众投资分布式太阳能电站从2013年才真正开始。光伏太阳能的电池板需要很大的空间面积进行安装,目前大多数的楼房小区不支持安装或者不具备安装条件。别墅区的住户不愿意投资这笔钱进行安装,他们觉得国家电网的电用着更省事省空间。农村的住户空间倒是没有问题,但是资金有问题,一套太阳能发电设备少则几千元,多则几万元,大部分住户很难一下子拿出这么多钱。
再次,目前太阳能电池板吸收太阳光转化为电能的效率还比较低,主要有3种商品化的硅光伏电池:单晶硅光伏电池、多晶硅光伏电池和非晶硅光伏电池。单晶硅光伏电池所使用的单晶硅材料与半导体行业所使用的材料有相同的品质,单晶硅光伏电池的成本比较贵,光电转换效率为13%~15%。多晶硅光伏电池的制造成本比单晶硅光伏电池低,光电转换效率比单晶硅太阳能电池要低,一般为10%~12%。非晶硅光伏电池属于薄膜电池,造价低廉,光电转换率比较低,一般为5%~8%。最后,太阳能电池对环境造成污染严重。太阳能电池生产过程的污染问题没有得到很好解决,特别是数量众多的部分中型及小型企业生产过程的污染问题严重。生产厂家繁多、规模小,污染较严重、品质参差不齐,一些不具备环保条件的作坊式工厂一哄而上,约四分之一的企业未经环保审批擅自选址建设,污染防治设施不配套,生产没有在严格的环保措施和工业安全卫生条件下进行,对操作者和生态环境造成了危害。生产许可证制度没有严把清洁生产、环保设施达标这一关口。虽然我国自2005年实行了生产许可证制度,但由于在审批和执行中存在一些问题,并没有真正促使生产企业实现清洁生产,许多不达标厂家都转为合法化,造成了严重的环境问题。
三、分布式光伏市场潜力及发展趋势
据中国可再生能源学会光伏专委会“中国光伏发展路线图(2022/2030/2050)”研究推算,2022年我国建筑总面积将达到700亿m2,其中可利用的南墙和屋面面积为300亿m2,按照可利用面积的20%用于安装光伏系统计算,则届时可安装光伏的建筑面积约为60亿m2。
根据每20m2安装1kW光伏系统进行计算,2022年建筑光伏最大装机容量可高达3亿kW(300GW),由于80%的屋面面积位于我国中东部地区,因此建筑光伏的主要建设区域在中东部省份。按照中东部地区年平均等效年日照小时数1300h计,2022年建筑光伏年发电量约为3亿kW×1300h=3900亿kWh,约相当于5个三峡电站的全年发电量(按照三峡电站2013年全年发电量828.27亿kWh电估算)。
分布式光伏发电量易于消纳,盈利模式看好。我国目前建成的太阳能光伏发电项目主要位于西北地区,这些地区具有地域优势,宽阔的地理空间便于大型地面太阳能发电站的建设;但另一方面,西部地区电网容量不足,并且地广人稀、不能大量消纳光伏电量,造成一定程度的“弃光”现象,形成光伏发电阶段性产能过剩。相比于西部地区的光伏电站发展,分布式太阳能发电项目主要位于中东部地区,该地区用电量大,光伏发电高峰时段与用电高峰重合,无论自发自用还是余电上网都可全部消纳,不存在产能消纳问题;而且分布式太阳能发电项目可以建在屋顶、厂房等闲置空间,不占用土地。因此,分布式光伏发电项目在商业盈利模式上具有优势,国内光伏项目向分布式转移是合理布局的必然选择。
从国外太阳能发电项目建设经验来看,分布式光伏发电项目已成为光伏项目的主体。以德国为例,其太阳能发电占全部能源的5%,分布式光伏发电项目占全部光伏项目的70%;欧盟、澳大利亚、日本等地区和国家,合理使用工业厂房、居民住宅等空间资源,大力发展分布式太阳能发电,使得分布式太阳能光伏发电逐步成为光伏项目的主体。
结束语
分布式光伏产业是前景广阔的可持续发展行业。首先,它是绿色环保行业,将太阳能合理利用,不破坏生态环境;另外,它使用方便,无噪声,适于工商业和家庭使用。但现在的分布式光伏发展仍存在部分问题,因此我们不能盲目的进行开发,我们需要进行合理的规划与分析,对分布式光伏进行稳中有序的发展。
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2010年的这个时候,也是立冬刚过,不过对于国内光伏业大佬“无锡尚德”来说还不像今天这么寒凉蚀骨。
当此之时,它在外海的同胞兼对手“天威英利”刚刚签了一个所谓的“大单子”,在国家“金太阳”示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程太阳能模组部分的招标中,悍然挤掉13家企业,最终和其他两家企业同时得标。英利报出的竞标价是每瓦1.6美元,与同期太阳能模组出口欧盟的2.6美元的报价相比,足足自降了四成身价。
尚德根本没有去凑热闹,业界已经炸开锅了:“英利的底线为什么总是那么低呢?”尚德老板施正荣对人称“价格屠夫”的英利老板苗连生极为不屑:“本事就是降价。”而英利有英利的说辞:我们要生产老百姓用得起的绿色电力。
2011年11月23日,当湖北日新科技董事长徐进明对《鄂商》记者讲起这段公案时,他的看法是“尚德错过了机会。”而此刻尚、英二家高下已见:好年景里最最风光的尚德,现在每分每秒都在刀山火海里受难。10月,美国七家太阳能电池生产企业提起申请,要求当局对中国75家光伏企业出口到美国的产品进行反倾销和反补贴调查并采取贸易限制措施。11月初,七家原告再次提请扩大调查范围,所有来源于中国的太阳能晶硅电池、组件和面板产品的制造企业被齐齐推向美国的贸易铡刀之下。
如果“双反”得以执行,长期以美国市场为主而国内布局薄弱的尚德将结结实实地中招。而在徐进明看来,英利因为更早一步转舵海内,福祸相抵,基本可以全身而退。不过,许多业内人士的共识是,在这一轮“双反”之前,因为光伏电池组件价格急剧下降,全球光伏产能过剩等一系列因素,像尚德这样倾向于出口的中国光伏企业也已经普遍“夜半临深池”。
湖北日新科技董事长徐进明对此轮光伏产业洗牌的预测是:“大企业死那么两个,中小企业死一片。”
跟英利和尚德的情节差不多:武汉“日新科技”做国内项目忙得不亦乐乎,以出口为主的武汉“珈伟太阳能”已经处于半停产状态。
今年年初,美国第三大太阳能电池板制造商长青太阳能公司(EvergreenSolar)裁员800人,千里迢迢将工厂搬到其位于武汉的合资企业“珈伟太阳能有限公司”,指望借宝地避一避风头。当时总裁MichaelEl-Hillow直言:“之所以关闭在美国马萨诸塞州的德文斯工厂是因为太阳能电池板价格暴跌。这三年来,价格已经降了三分之二,仅去年第四季度就下降了10%。从制造商角度来看,在美国维持生产是不利的。而中国制造商有中国政府和国有银行的帮助,而且制造成本低廉。”
如意算盘打得虽响,短短半年后,长青太阳能仍然没有摆脱破产宿命,给武汉珈伟剩下了2000万人民币的库存无处销售。
当珈伟正为过剩的产能心急火燎之时,大洋彼岸的美国又传来“双反”噩讯:包括长青太阳能在内的三家美国光伏公司的接连破产令美国业内将矛头直指中国,“中国制造商有政府银行帮助”“制造成本低廉”这些竞争力,被美国同行和政府捏在手里当做诉讼的根由,意欲对中国光伏企业增加100%的关税。在他们看来,中国光伏企业被本国的优惠政策所庇护,依靠低息贷款和廉价劳动力,大规模发展光伏市场,降低了光伏组件价格,严重冲击了欧美光伏制造商的利益。
此案一出,业界开始风声鹤唳,恐一旦美国“双反”得逞,我国光伏产品80%以上的出口市场欧盟会跟风双反。那时对中国大多数光伏企业来说,灾难程度势必如同灭顶。
像国内许许多多光伏企业一样,来自欧美的订单多达订单总量90%以上的武汉珈伟一时间出路全无。
两年前,武汉珈伟太阳能开发部经理王柯在接受记者采访时说:“中国GDP确实不少,但人均GDP还是很低的,短期内政府也不可能内投入过多资金来扶持光伏市场。”
在许多人看来,国内政策的利好看似遥遥无期,而海外现成的需求无时无刻不在召唤。或许是基于这种现实,中国光伏市场一直维持着高达50%的全球产量、低至2.2%的全球装机量与占总产量95%的出口比例。中国高产,欧美急需,这种看似繁荣的市场却暗藏祸端。业内早有断言,国际市场万一生变,国内光伏企业将呈现多米诺效应。
武汉市商务局总经济师兰岚在接受《鄂商》记者采访时曾说到,光伏的国外市场,大体上来看也是我们自己人和自己人的竞争。
如今,同胞之间的厮杀胜负未分,联手应敌的急势已在眼前。
中国光伏的西方“乐土”正在改变面目。
另一些可能
这场可以预见的灾难,对武汉“日新科技”的老板徐进明来说确实事不关己。
作为中国第一代从事太阳能光伏技术产品研发生产的企业,“日新科技”在当时的三岔口前选了一条如今被证明是走运的道路――减少海外布局,回马中原。
徐进明坐在《鄂商》记者对面,闲闲拍打着沙发扶手:“07年我刚调整了产业方向,08年就金融危机,算是逃过一劫,没跳楼。我调整产业方向的时候,哪里就算准了08年会爆发危机呢?”徐进明眼中带笑,“上半场人家在海外发财,我们拼不过。现在算是,弯道超越吧。”
2007年,大量光伏同行还在捞世界的时候,“日新”开始猛力缩减出口比例,将重心转向国内参与各种太阳能项目建设。因为当时国内太阳能市场还未启动,比起外销的高利润,日新赚钱的速度可谓保守,不过徐进明忍住了眼红。
今天,对于自己当时的考虑,他解释说,不管科学家还是政客,都已经同意太阳能是人类可使用的最佳能源,太阳能发电利用在欧洲国家气候已成。一直以来,由于国内太阳能发电代价大大高于传统能源,而政府补贴力度未能真正降低成本,造成国内市场对太阳能的需求远不及其发展的速度,绝大多数产能只能由国际市场消化。“但是长远来看,对于中国这样一个光伏产品的制造大国来说,将95%以上的产能输出是不正常的,这种不正常总有一天会倒逼行业洗牌,国内市场非启动不可。像‘日新’这类光伏企业,在海外拼不过德企,拼不过尚德、英利等豪门同胞,若不及时找准定位、悬崖勒马,只怕后悔莫及,调整战略是大势所趋。”
在此期间,“日新”先后承建了武汉火车站光电建筑、住建部光电建筑、黄石工业新区等并网发电项目。除此之外,“日新”通过政府招标工程将各种太阳能照明产品推出应用甚至打进北京奥运场馆。“我们国家的光伏做的一直都还是上游,安装也不做、工程也不做。就像卖萝卜,洗洗就(卖)出去了,也不切也不加工,值几个钱?到了国外人家是炒成菜卖,这GDP不都贡献出去了吗?”徐进明说。
今年8月,国家发改委正式宣布,非招标太阳能光伏发电项目实行全国统一的标杆上网电价:今年7月1日以前核准建设,并于今年年底前投产,但发改委尚未核定价格的太阳能光伏发电项目上网电价统一核定为每千瓦时1.15元,此后的太阳能光伏发电项目上网电价按每千瓦时1元执行(仍为每千瓦时1.15元)。同时,发改委还表示,今后将根据投资成本变化、技术进步情况等因素适时调整光伏发电上网电价。
这意味着,业界巴望已久却又失望已久的国内光伏市场自此全面启动,太阳能大规模并网发电成为了可以期待的未来。
然而,这个利好对于一些往“西”走太远,而在国内尚未占据寸土的光伏企业来说,似乎有些赶不上了。
按照徐进明的话说:“一些没有抓紧时间提高技术、降低成本的企业,会扛不住‘一块钱’这个标准,这些企业会倒掉。对有技术的大企业来说,‘一块钱’就有得赚。不过,等他们回来布局国内市场的时候,我们这些最早做国内市场的企业应该都已经做大了,这一轮他们就慢了一拍。”
眼下,日新科技太阳能产品的出口份额已由初始的80%,缩减到了不足20%,且主要方向是欧盟国家,并以太阳能使用大国德国居多,谈起奥巴马政府的双反,徐说:“(美国)搞不到我们,我们在美国倒也有很少一点份额,算下来连写个状子的钱都不够。不跟他们玩。”
而对于舆论盛传的“产业危机”,徐进明这样理解:“家电企业这些年倒掉多少?这个产业死了吗?”
位于湖北襄阳的追日能源以生产太阳能逆变器为主。接受《鄂商》记者采访的追日新能源有限公司总经理何华说:“追日的强项是大功率逆变器,国外主要的需求是小功率的,基于这个原因,我们的出口份额只占20%到30%,主要是给国内一些大型电站项目提供设备支持。当初来看是技术制约,往国外走难度较大,但是现在来看,因为这一点,我们反而规避了一些风险。”
但何华并不否认国际市场的重要性:“国外市场当然是重要的,我们也一直在积极探索。但是如果过分依赖国外需求来消化产能,当危机来时很容易受到冲击。比如尚德这些企业,在国内的布局就还是比较薄弱的。”
何华认为国内光伏建筑将会是未来的一个主要发展方向。公司也在利用这个“契机”,重新定位和布局市场。
武汉市商务局总经济师兰岚对《鄂商》记者说:“现在行业的影响对湖北来说还不像浙江那边那么严重,事态能发展到什么程度,这些都s还在观望。个别企业是有了危机。当然,那些及时调整方向的企业,日子确实好过一些。”
现在,由中国机电产品进出口商会牵头,英利,尚德,天合等14家中国光伏企业已经对美国“双方”调查进行了联合抗辩。
美国光伏成本从2001年的5.5USD/Wp降低到2011年的2.2USD/Wp,下降了60%,尤其是中国目前的光伏板的价格已低至6元/Wp,各国为了促进包括光伏发电在内的可再生能源的发展,实行了上网补贴电价法,(表略)是部分实施上网电价的国家,在中国大陆有公司10元/w就会开展安装业务,在当前情况下,光伏发电运行15年左右收回成本,在经过一定时期的平衡,光伏发电产业必将具有很大的潜力和竞争力。随着化石能源储量和可开采量的下降,化石能源价格必将继续上升,能量成本随着增加;但光伏发电随着技术的提升,发电效率将出现增加,设备制造成本仍有下降的空间。这样包括光伏发电在内的可再生能源的市场和竞争力都将具有巨大的潜力。德国和美国均对国内的光伏发电成本和常规能源发电价格平衡点的预测,德国认为在2017年前后光伏发电成本会等于常规能源发电,同时2005年德国也认为平衡点将在2015年前后。常规化石能源占能源消耗的比例在21世界仍将是主要能源,但占总能源的比例将出现显著地降低,光伏发电比例将增加到20%~30%。光伏技术主要用在大型发电站,由于光伏发电电站需要较大的面积,在城市很难推广,主要在海岛及荒漠中建设,如在中国西北、敦煌(10MWp)和内蒙(40MWp)等地建立了大型光伏电站;同时目前和建筑相结合的形式也被广泛采用,成为光伏建筑,如深圳国际园林花卉博览园的1兆瓦光伏屋顶。
香港进行的太阳能光伏
建筑技术的研发由于香港政府没有对光伏发电进行上网电价补贴,所以香港在光伏发电发展上相对滞后。香港在太阳能建筑的研究上建立了一些示范工程,如表2是2005~2010年新装的光伏项目。香港最大的光伏电站是550kwp的Lamma电站。香港在光伏发电方面最大的优势是并网容易,香港电网公司欢迎对小电源的并网。香港目前的电力供应主要靠煤电(>50%),其次是天然气,同时大亚湾核电站也是香港电力的主要供应方之一。推广光伏发电能够降低因为燃煤的环境污染,同时也可以实现电力自给,降低能源危机。光伏在香港的应用主要集中在建筑光伏的应用,建筑光伏的应用种类很多,包括屋顶工程、幕墙工程和楼间工程,仍需要更多的技术和研究,提高发电效率,并结合建筑美观设计。虽然香港没有对光伏政策上的支持,但政府部门已经开始推广光伏技术,也出台了并网标准。到2017年香港的光伏发电量将达到了1999年香港电力消耗的2%(710GWh/year).香港建筑光伏的发展潜力可从表2中了解到,香港的屋顶总面积为40.4km2,外立面总面积为15.15km2,计算得到屋顶的光伏发电量可为8494.8GWh/y,外立面光伏发电量也达到3148GWh/y,按照当前的电力消耗量,光伏发电可占电力总需求量的27.3%。这个目标是无法实现的,但这也说明了建筑光伏产业的巨大潜力和空间。计算屋顶式光伏发电系统的潜在能耗如5a,主要的能耗在硅片提纯和生产,达到了46%。21MWp屋顶光伏系统的潜在能耗约为20600kWh,需要大约6到7年的能源回收期。当然这个能源回收期和光伏电板的质量、光照情况和安装等有关。5b显示了21MWp屋顶系统在不同的朝向下,潜在能源回收期的差异,得到南向300回收期最短,而西向900回收期最长,达到了20年。
关键词:分布式光伏发电系统逆变器选型。
中图分类号:O472+.8文献标识码:A文章编号:1672-3791(2014)09(a)-0098-01
分布式发电[1],是指在用户所在场地或附近建设安装、运行方式以用户端自发自用为主、多余电量上网,且在配电网系统平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用多联供设施。
分布式光伏发电系统由太阳电池组件、逆变器等组成。逆变器在光伏发电系统应用中处于核心地位,它的首要任务是将由太阳能电池板接收太阳光后转化出来的直流电转化为家庭和工业能够使用的交流电[2]。只要需要将直流转变为交流的地方都需要逆变器。
1光伏逆变器的分类
有关逆变器分类的方法很多[3],例如:根据逆变器输出交流电压的相数,可分为单相逆变器和三相逆变器;根据逆变器使用的半导体器件类型不同,又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。根据逆变器线路原理的不同,还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。为了便于光电用户选用逆变器,以逆变器适用的场合不同,将逆变器一般分为三种类型:集中型逆变器、单相/三相组串型逆变器和微型逆变器[4]。
1.1集中型逆变器
集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端,集中型逆变器容量在10kW~1MW之间,最大特点是系统的功率高,适用于日照均匀的地面大型光伏电站或大型BAPV,产品成熟度较高,投资成本低廉。
最大功率跟踪点(MPPT)功能为方阵的最大功率点,且由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配,特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时,采用集中逆变的方式会使整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响而导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。且大量使用直流电缆,需要专业安装和维护,更换困难。紧急状况下拉闸断交流电,逆变器交流输出端电压为零,但是直流输入端电压仍为直流高压。
1.2单相/三相组串型逆变器
单相/三相组串逆变器是基于模块化概念基础上的,每个光伏组串(1~5kW)通过一个逆变器,在直流端具有最大功率峰值跟踪,在交流端并联并网,已成为现在国际市场上最流行的逆变器。逆变器容量在600W~10kW,组件接入形式为组件串。
MPPT功能为组件串的最大功率点,许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响,同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况,从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本,也增加了系统的可靠性。少量使用直流电缆,投资成本适中,适用于各类型地面光伏电站或BAPV
/BIPV,产品成熟度较高,安装简便,更换方便。同时,在组串间引人“主-从”的概念,使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下,将几组光伏组串联系在一起,让其中一个或几个工作,从而产出更多的电能。
1.3微型逆变器
在微型逆变器的PV系统中,每一块电池板分别接入一台微型逆变器,当电池板中有一块不能良好工作,则只有这一块都会受到影响。其他光伏板都将在最佳工作状态运行,使得系统总体效率更高,发电量更大。
微型逆变器容量在1kW以下,组件接入形式为组件。MPPT功能为组件的最大功率点,遮挡影响低,基本不使用直流电缆,安装简便,更换方便,适用于1kW以下的光伏系统。紧急状况下拉闸断交流电,微型逆变器交流输出端电压为零,直流输入端电压小于40V。较安全,且可进行远程监测。目前微型逆变器在建筑光伏系统市场的占有率中,住宅为52%商业楼宇为18.4%。但产品处在示范及应用阶段,投资成本昂贵。
2光伏电站如何选择逆变器
分布式光伏电站中,逆变器的选择应结合逆变器的安装环境、逆变器的可靠性、逆变器的效率、逆变器的附加服务与保险等方面来考虑。
2.1逆变器的安装环境
分布式光伏电站重点针对家庭、工业园区、公共设施、新农村建设等,光伏电站的规模相对来讲不大,一般可选择组串型逆变器或者微型逆变器。
2.2逆变器的可靠性
逆变器的可靠性主要与产品设计、产品控制、产品测试等环节相关。在选择逆变器时,要选择有可靠性监控、基本测试、异常测试、可靠性试验等生产和质量保障体系的产品。
2.3逆变器的效率
逆变器的效率与发电量有直接联系,逆变效率越高,损耗的直流电能才越少。越来越多的光伏逆变器的生产厂家将逆变器的效率作为主要技术优势进行研发。
2.4逆变器的附加服务(售后服务和设计服务)
不同的用户由于装机容量的不同,对应系统中逆变器的容量也会不同,此时就需要进行针对用户专门设计的逆变器,且用户对系统后期运行也很关注,因此在购买逆变器时,最好是选择有售后服务以及设计服务的厂家。
2.5逆变器的保险
光伏发电系统安装的使用寿命在25年以上,对于业主来说,分布式光伏系统需要20年的收益保障,所以保险问题必须考虑。最好选择返修率低的、有保险的生产厂家所生产的逆变器。
3结语
组串型逆变器是大型逆变器和微型逆变器的折中,具备最佳的性能价格比。分布式电站的逆变器,最好使用组串型逆变器和微型逆变器相结合的模式,既保证节省一次性投资,同时增大后期的发电收益。几十千瓦到十个兆瓦的分布式电站使用组串型小功率三相逆变器可以提高发电10%~20%,大型地面电站使用组串型小功率三相逆变器可以提高发电电量5%~10%。随着价格的不断降低,组串型三相小功率是未来分布式和大型地面光伏电站的主流产品。
参考文献
[1]赵争鸣,刘建政,孙晓英,等.太阳能光伏发电及其应用[M].科学出版社,2005.
[2]曹仁贤.光伏系统的可靠性分析[J].太阳能,2001(1).
【关键词】分布式光伏发电;示范工程;优化
前言
随着光伏电池技术的不断完善和成本的持续降低,以及国内新的“金太阳”、“金屋顶”目录的出炉和一系列光伏政策的出台,特别是《国家电网公司关于印发分布式光伏发电并网相关意见和规定的通知》和《国家电网公司关于印发分布式光伏发电接入系统典型设计的通知》两项文件的,从更高程度上加深了全社会对光伏发电产业的认知度、认同感,使个人从事光伏发电成为可能。这无疑为分布式光伏发电的发展打了一剂强心针,甚至有人提出“光伏行业的全面繁荣还靠分布式发电”的说法。
1、分布式光伏发电示范工程概况
项目建设于北戴河地区,使用275Wp太阳能光伏电池组件,1号楼配置太阳能电池组件180块,2号楼配置太阳能电池组件108块,3号楼配置太阳能电池组件90块,装机容量共计104kWp,配置20kW光伏并网逆变器2台,30kW逆变器2台,每栋建筑物楼顶配置1台配电箱,通过电缆将电能送至厂区800kVA变压器380V母排下口。
本文将以此工程为背景,提出优化建议。
2、系统优化
2.1景观效果优化
布置于楼顶的太阳能电池组件,采用了最常见的电池阵列布置方式——将电池阵列掩藏在女儿墙中。此布置方式虽然维持了建筑物的协调性,但景观展示效果不明显,无法达到宣传展示的效果,因此应突出宣传展示效果,加强示范定位。
本地区建筑多在屋顶后期建设红色尖屋顶,以适应防水的需求。结合屋顶防水要求,可以考虑多尖顶或者弧形屋顶设计方案,甚至一些造型奇特的景观设计。
光伏电池的布置也可不局限于屋顶,在建筑屋顶面积有限的情况下,可以考虑建筑的迎光面,设立玻璃幕墙,或设立透光的薄膜电池窗户、遮雨挡等设施。以上设计方案中,可通过相关设计将接线盒、旁路二极管、连接线等隐藏在幕墙结构中。这样既可防阳光直射和雨水侵蚀,又不会影响屋内采光,同时太阳能电池也不会破坏建筑美学,破坏建筑物和环境的整体协调性,达到与建筑物的完美结合。
考虑到建筑物本体的局限性,可充分利用场地内的其他区域来设置太阳能电池阵列来增加装机容量,例如走廊、停车棚、路灯,甚至封闭两楼之间的空地。由于彩色太阳能电池的存在,也可以通过巧妙的思维组出漂亮的图案,例如组成企业logo造型等创意画设计,建设于企业门前、绿化带、广场等位置来增加景观效果,同时应将汇流箱等设备与景观结合设置在隐蔽处,以维护景观协调性。
2.2系统智能化、监控及人机接口显示部分优化
2.2.1存在的主要问题
系统具备发电量、环境气象参数、功率输出、统计报表等显示功能以及设备状态获取、模式转换、防孤岛等监测、监控功能。根据采集的数据量来看,系统实现的功能还可以适当的丰富。可优化的主要问题有以下七个方面:
1)人机界面及展示功能较简单。2)系统运行调度控制功能较少。3)子系统之间的联系较少4)数据没有充分应用。5)系统缺乏智能功能。6)缺少联网功能。7)系统管理软件的能量管理思想不强
2.2.2优化方案
针对以上发现的系统问题,优化方案如下:
1)丰富人机界面,增加系统运行调度控制功能。
2)增强系统监控,实现监控功能的统一和加强。
3)加强系统与各个设备以及各设备之间的联系。
4)加强对数据的挖掘,提高系统控制的智能性。
2.2.3人机界面设想
利用软件平台进行管理,避免人工管理的失误和延迟性,从而实现高效率的管理,分为四部分:展示管理;运行环境条件管理;系统运维及调度控制管理;数据采集分析管理。
人机交互界面可满足下列要求(不局限于此):
1)仿照电气一次系统图的控制系统人机控制界面,建立分布式光伏发电系统的系统控制界面。
2)对外实现系统运行状态、设备运行状态、组件发电状态、系统潮流走向、环境情况,实时发电量,总的发电量等展示,使不了解光伏发电的人员对分布式发电的系统运行方式产生直观认识,一目了然。
3)实现系统运维人员在展示图基础上的运维控制功能,例如,关闭某个阵列的光伏组件,相应的光伏组件和逆变器的设备状态数据实时的发生变化,同时伴随着图中设备图形的形式和颜色发生变化。相应的告警、操作提示以及五防功能也可一并实现。
4)采用3D立体平台,向参观者直观的、立体的、多方位的、全面展示光伏发电系统。此展示平台的展示内容应包括电池板分布情况,电缆走向,逆变器和汇流柜的布置情况,系统运行情况,设备运行状态,光照角度、光照强度、风速、气温等运行环境条件,还应展示不同运行条件下的实时输出功率,总的运行功率,运行的天数,失压的天数及其原因,节能减排数据等情况,这些数据可通过曲线图等方式进行展示。
5)展示系统本体情况,包括展示光伏板污损情况、衰减情况,逆变器转化率,系统内部损失等情况,应具备运行维护的智能提示情况,例如巡视周期提示,巡视项目提醒等内容。
6)展示光伏系统谐波电压与电流,电压异常时的响应特性,频率异常时的响应特性等数据,并能采用曲线图等方式进行显示,可进行后台分析。
7)增加展板、视频介绍以及触碰屏等多种形式进行展现。通过这些窗口,不仅可以介绍此示范工程从无到有的建设历程,还可以介绍工程建设、并网过程中的难点及解决办法,供分布式光伏发电建设者借鉴。
3、适应配电网智能化发展
配电智能化有助于提高电网供电可靠性、系统运行效率以及终端电能质量;有助于实现分布式发电、储能与微网的并网与协调优化运行,实现高效互动的需求侧管理;有助于结合先进的现代管理理念,构建集成与优化的配电资产运维与管理系统。
分布式光伏发电示范工程应抓住配电网智能化建设和光伏发电技术日新月异的重要机遇,结合自身各方面条件,分析各个不同区域分布式电源/储能及微网发展的典型模式,完善自身,突出示范工程定位,形成有关标准。
掌握分布式发电/储能和微网系统的接入与协调控制技术,在提高电网可靠性和提升电力系统整体运行效率方面取得较大的综合效益;通过研究和推广分布式发电/储能及微网的接入与协调控制技术,深入分析对电网负荷特性以及生产运行带来的影响,正确引导,逐步扩大分布式发电/储能与微网的在配电网中的应用规模,逐步提高协调控制能力,充分发挥新型分布式发电/储能与微网技术能源利用效率高、节能减排效益明显、电热冷三联产综合效益好的优点,提高系统的供电可靠性,改善系统的峰谷特性,使其成为未来大型电网的有力补充和有效支撑。