居民分布式光伏电站经济效益比较

何海航+李晔

[摘 要]分布式光伏是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式。本文是通过笔者参与居民分布式光伏电站建设所得的经验，对居民分布式光伏电站做了一个简单的介绍；并通过对电站建设成本与运行所产生效益的分析做了一个比较。

[关键词]太阳能；分布式光伏电站；并网发电

中图分类号：F4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0257-02

随着能源的日益紧缺，可再生能源的开发利用逐步引起了我国各级政府的重视，国家鼓励开发利用太阳能资源。2013年初，国家电网公司下发国家电网办〔2013〕333 号文件《国家电网公司关于印发分布式电源并网相关意见和规范的通知》并编制了《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》、《关于促进分布式电源并网管理工作的意见》和《分布式电源接入配电网相关技术规范》，对供电企业服务分布式光伏电站提出了新的要求和目标。

分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它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。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并网来调节。

一、前期分析：

分布式光伏电站主要通过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电能的方式发电，日照条件直接影响了发电效率，因此分布式光伏电站的选址就显得格外重要。

以天津为例：根据国家公布的全国各地太阳能总辐射量与年平均日照表可查，天津地区属于四类地区，年日照时间为2200-3000小时，年平均辐射总量为1393-1625千瓦时/平方米。

天津市地处华北地区海河五水汇合流入渤海处，位于中纬度欧亚大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区，属于大陆性气候，冬季干燥、寒冷少雪，夏季高温、雨水集中，属于太阳能资源丰富级别，适合建设太阳能光伏发电项目；且居民生活水平较高，家用电气化程度很高，非常适合发展居民个人分布式光伏电站项目，同时因全社会用电量很大，企业建设屋面分布式光伏电站项目也非常有利于“移峰填谷”。

二、分布式光伏电站建设：

居民分布式光伏发电系统由太阳电池板（组件）、 控制器和逆变器三大部分组成。由于这三个部分主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，设备精炼、可靠稳定，而且寿命长、安装维护简便。

1、光伏组件部分：

光伏组件是由光能转变为太阳能的主要设备其太阳能电池发电的原理是光生伏特效应。 当太阳光（或其他光）照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光生电子—空穴对。在电池内建电场作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异性电荷的积累，即产生“光生电压”，就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就直接变成了可以应用的电能。

2、逆变器部分：

逆变器是光伏并网发电系统的重要设备之一，其主要功能是把来自太阳能电池方阵输出的直流电转换成与电网电力相同电压和频率的交流电，并把电力输送给电网或与交流系统连接的负载，同时还具有极大限度地发挥太阳能电池方阵性能的功能和异常或故障时的保护功能。

3、支架等配套附件：

固定光伏组件的支架、交直流汇流箱、交直流电缆等相关配套设备。

某居民利用自有屋顶建设了一个3kW的分布式光伏电站，其设备清单及价格如下：

建设一个3kW的光伏电站约为3万元左右。分布式电站就采用无人监护系统，因此无须其他发电项目涉及到运营成本。

三、并网方式的选择：

分布式电站并网发电可根据用户需求有三种并网方式可供选择：

1、发电量全部自用：分布式光伏电站所发电量全部就地消纳；

2、发电量全部上网：分布式光伏电站所发电量通过公网全部上网销售；

3、自发自用余电上网：分布式光伏电站所发电量优先就地消纳，消纳不掉的通过公网上网销售。

以上所举 3kW居民分布式光伏电站项目因考虑到白天电站发电时家中负载较轻，所发电量就地消纳能力较小，采用发电量全部上网或自发自用余电上网的方式均能很好得利用太阳能资源。

四、经济效益比较：

分布式电站建成运行后不仅有效利用了太阳能资源起到绿色环保的作用，还能由电站的运行产生较高的经济效益：

1、国家对发电量的财政补贴：

2013年8月国家发展改革委下发 发改价格[2013]1638号文件《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》，在通知中对电度补贴有了明确的规定：对分布式光伏发电实行按照全电量补贴的政策，电价补贴标准为每千瓦时0.42元（含税），通过可再生能源发展基金予以支付，由电网企业转付。

2、分布式电站产生电量所带来的经济效益：

太阳能通过分布式电站所转化电量可按三种并网方式并网，根据不同的并网方式产生不同的经济效益。

（1）全部自用方式所产生电量仅能作为家用电器使用；

（2）全部上网方式所产生电量经并网线路全部上公网，由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购；

（3）自发自用余电上网优先满足了就地家用电器的用电，未能完全消纳部分则通过并网线路上网销售。

以上文所举3kW居民个人分布式光伏电站为例：

按天津地区（三类地区）平均年最低日照小时数为2200小时为计，理论年发电量应为：3千瓦×2200小时=6600千瓦时，而实际运行中分布式电站存在自身损耗、光伏组件积灰、被浮云遮挡等可能发生的其他因素，实际运行并不能达到最大值。

通过对该分布式电站自2014年8月20日装表并网后每月发电量的记录：

可以得到在四个月的时间内总发电量为1175千瓦时，按120天发电量为1175千瓦时推算年发电量应为3573千瓦时左右，年收益约为3144元左右；按账面分析该分布式电站建设成本30900元计算，约十年时间可以收回建设成本，之后每年有3000元左右的净收入。

3、居民分布式电站建成后的建筑节能效益：

“世界可持续发展工商理事会”发布报告称，目前全世界建筑物能源消耗占全社会能耗的总量的40%，因此减少建筑物能耗是最关键的因素。夏季6、7、8月份，因为空调的开启，导致此三个月的耗电量明显较普通月份高，为普通月份的2.5倍左右。因此以上可以得出结论，夏季建筑空调制冷占据很大一部分空间，节能潜力巨大。

夏季室内温度提升主要来源于，太阳对于建筑物的辐射程度。现简析下本项目建造对于建筑物节能的效益：本项目原屋顶结构为平屋顶结构。经过居民分布式光伏建设之后，将原有屋顶的结构由平屋顶变成南坡道结构。组件阵列坡度角，因此对于屋顶产生的阴影面而减少屋顶的辐射量，进而对室内的热传导降低，从而降低了室内对于空调制冷的能耗要求。

五、居民分布式电站对电网的影响

分布式电站的发展建设能更高效地利用太阳能这样一个绿色清洁能源，但任何实物都确实存在两面性，随着分布式电站的不断建设对我们电网企业有着不小的影响。

1、对电网规划的影响：

分布式光伏的并网，加大了其所在区域的负荷预测难度，改变了既有的负荷增长模式。大量的分布式电源的接入，使配电网的改造和管理变得更为复杂。

2、不同的并网方式影响各不相同：

分布式电站的运行方式具有不确定性，不同的并网方式也对电网有不同的影响。并网但不向电网输送功率的分布式光伏发电会造成电压波动；并网并且向电网输送功率的并网方式，会造成电压波动并且影响继电保护的配置。

3、对电能质量产生影响：

分布式光伏接入的重要影响是造成馈线上的电压分布改变，其影响的大小与接入容量、接入位置密切相关。光伏发电一般通过逆变器接入电网，这类电力电子器件的频繁开通和关断，容易产生谐波污染。

4、对继电保护的影响：

我国的配电网大多为单电源放射状结构，多采用速断、限时速断保护形式，不具备方向性。在配电网中接入较大型的分布式电源后，其注入功率会使继电保护范围缩小，不能可靠地保护整体线路，甚至会引起继电保护误动作。

总之，分布式光伏发电是未来太阳能利用的重要发展方向，是国家能源战略中非常主要的一部分。居民分布式光伏发电确实对居民用户有比较大的经济、环保、实用价值。作为电网企业需要更好的服务分布式电源发展，完善电站并网管理，提高自身并网工作的服务水平，既能优质服务好电站用户又能将电站对电网的影响降到最小，保护电网的安全稳定运行。

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作者简介：何海航（1986—），男，国网天津滨海供电公司工程师，硕士。研究方向：新能源技术。李晔（1988—），女，国网天津城南供电公司经济师，硕士。研究方向：财务管理。