屋顶并网分布式光伏发电技术方案应用探讨

郭玉奇

新星石油广州有限公司    广东，广州   510000

摘要：本文对光伏发电技术的概念、特点进行了简单的介绍，并对分布式光伏发电系统的构成进行了阐述，选取了并网光伏发电技术的应用进行探讨与研究，旨在从理论层面上推动光伏发电技术的推广与应用，促进新能源产业的发展。

关键词：屋顶；分布式光伏发电；技术方案

引言：在能源问题日益恶化的背景下，传统能源结构已经难以满足当前整个社会的发展需求，再加上环境问题也持续加剧，开发与运用新能源势在必行。可以说新能源产业在未来有着很大的发展空间。就长远来看，当前中国能源结构亟待改善，例如风电、光伏发电等等。而分布式光伏发电凭借其特点，在市场中具有极大的潜力，不管是输出功率、安全性、可靠性、输出距离、占地面积、政策支持都具有突出优势。鉴于此，分布式光伏发电技术具有极高的应用与推广价值，值得我们围绕此展开深入的探讨与研究。

一、概述

太阳能光伏发电作为一种新兴的能源技术，其特点就在于能源可再生，与可持续发展理念相契合。近年来，社会各界对能源与环境问题都予以了高度重视，为支持太阳能光伏产业的发展，政府部门也针对太阳能光伏发电产业建设推出了一系列政策与规定。可以说太阳能光伏产业在未来有着非常大的市场前景。现阶段，光伏发电技术在我国的应用形式主要分为两种，即集中式与分布式。前者对资金需求、占地面积以及容量要去都比较大，并且具有比较复杂的系统，容易受到地域的限制，因此应用并不广泛；分布式光伏发电则与集中式光伏发电相反，对各方面要求都不高，且维护难度也不到，在很多地域都具有较强的适用性，尤其是在屋顶的应用比较常见。

目前，在很多工业园屋顶和厂房屋顶、办公楼屋顶，分布式光伏发电项目有着比较广泛的应用，这些项目的屋顶特点都在于面积较大，采用分布式光伏放电技术，可以使用电成本得到有效控制，并且还能够做到余电上网，创造较大收益，再加上政府的补贴，可以说整体回报率是比较高的。因此，屋顶分布式光伏技术的发展前景可以说比较广阔，在未来我们有必要针对该项技术的应用与发展进行持续探究。

二、分布式光伏发电系统构成

所谓的分布式光伏发电，就是基于对用户周边有限空间的利用，例如屋顶、建筑体以及院落等，对小容量光伏发电技术进行建设，从而实现发电。分布式光伏发电又可以被分为两类，即离网式光伏发电系统与并网式光伏发电系统。前者主要构成包括太阳能电池方阵、直流箱、控制器、储能装置与逆变器；后者主要包括太阳能电池方阵、直流配电箱、逆变器、交流配电箱以及并网设备。根据现场实际情况的不同，分布式光伏发电系统的选择也有所差异。本文主要结合屋顶并网分布式光伏发电技术的应用进行探讨与研究。

三、屋顶并网分布式光伏发电技术方案应用探讨

1.发电系统的确定

通常情况下，个人电力用户或者家庭用户对电力的消耗量比较小，在日常生活与工作中，太阳能辐射量呈谷底较高态势。针对此，对于住宅区域，在光伏发电系统的使用过程中获取的太阳能相对比较充足，并且不会承担较大的负荷。而在夜晚，住宅区域的耗电量相较于白天更大，然而这一时间段太阳能辐射量较低，此时光伏发电系统的发电量可能难以满足实际需求。而运用并网光伏发电系统，这一问题就能够得到有效解决。该发电系统拜托了对电能储备装置的依赖性，不管是个人还是家庭用户，都可以较好的满足其对电能的使用需求。鉴于此，在城市住宅区域，在选择并网发电系统时，技术人员应该充分考虑实际情况，遵循不浪费电力资源的原则对系统进行建设，确保发电系统在充发电时不会有多余的能源损耗。同时还应该充分结合现场实际情况，确定并网光伏发电系统的建设面积，充分提高其利用率，确保发电系统中电力设备的使用数量适中，从而在成本层面上实现对发电系统建设的有效控制。

2．光伏电池选择

就技术层面而言，光伏电池可以分为很多种形态，例如多晶硅、单晶硅、聚光电池以及薄膜电池等等。目前，在市场中，单晶硅、薄膜电池以及多晶硅电池属于应用比较广泛的几种光伏电池，而聚光电池的应用则比较少。在应用比较多的几种光伏电池中，单晶硅电池拥有最高的转换效率，然而这种电池系统建设对资金需求量较大，并且其制作工艺的复杂程度也比较高，此外生产能耗量也属单晶硅电池最大。多晶硅电池的特点则在于转换效率比单晶硅电池略低，但制作工艺难度较小，且生产能耗量也相对更低，因此，在光伏电池系统选择方面，多晶硅电池的市场占有率最高。相较于单晶硅电池、多晶硅电池，薄膜电池不管是转换效率、生产成本都是最低，因此在光伏电池市场中的关注度也比较高。运用薄膜电池，可以使光伏发电系统变得更加稳定，因此具有较高的应用价值。

3．光伏电池支架选择

现阶段，国内光伏电池支架主要分为两类，即跟踪式支架与固定式支架。跟踪式支架又分为四种，即水平单轴跟踪式支架、竖直单轴跟踪式支架、竖直双轴跟踪式支架以及倾斜单轴跟踪式支架。相较之下，跟踪式支架的优势在于其运行能够为发电系统带来一定的输出功率，大约为30%，当然需要注意是的是，跟踪式支架在提供输出的过程中，也会产生一定的成本，大约为0.6元/kW，并且跟踪式支架的维护工作量比较大，维护难度也比较高。然而考虑到在屋顶分布式光伏发电系统建设中，其机械设备的安装运行功率不超过千瓦级，住宅区域的电力用户对设备的维护也不怎么关注，因此在屋顶分布式光伏发电系统中，电池支架尽可能选择固定式支架。

4．组件角度设计

在光伏发电系统建设中，组件安装角度的设计非常关键，这是确保发电系统整体发电量能够达到最佳状态的重要举措。通常来讲，电池方阵安装角度主要分为两种，即倾斜角与方位角。根据季节的不同，太阳峰值产生方位有所差异。例如夏季午后，偏西位置为太阳峰值的照射位。针对此，优化组件角度设计，对于提高系统运行效率来讲意义重大，必须对此予以高度重视。

5．其他材料的确定

在并网光伏发电系统的设计过程中，技术人员制定技术方案必须严格参照国家电网单位的政策与规定。针对部分分布式光伏电网项目建设，考虑到实际情况，技术人员可以业主提供一些全过程免费服务，例如并网检测、接入发电系统技术方案制定以及设备调试等等。此外，业主也可以和当地研究单位进行沟通与交流，安排专业人员对发电系统技术方案进行完善与优化，以此提高系统运行效率与质量，为充分发挥并网光伏发电系统作用与价值提供有力支持。

四、结论

    综上所述，并网分布式光伏发电技术在屋顶具有较强的适用性，且在各方面性能具有突出优势，在很多地区都具有较高的应用价值。作为新能源技术的一种，在未来并网分布式光伏发电技术将拥有广阔的发展空间，因此值得我们围绕此展开持续的研究与探索。

参考文献：

  [1] 汪树升.并网型屋顶分布式光伏发电设计[J].电工文摘,2017,(6):20-25.

[2] 张立斌.屋顶分布式光伏发电设计[J].华北电力技术,2014,(1):13-15,19.

[3] 林洪波.屋顶分布式光伏发电技术方案的探讨[J].河南科技,2015,(2):120-122.

[4] 江林.屋顶并网分布式光伏发电技术方案应用探讨[J].电工技术,2018,(11):139-141.

[5] 李昌.分布式光伏发电的前景及面临的问题浅析[J].太阳能,2014,(12):6-8.