分布式光伏发电系统的原理及其应用前景

朱晓晨

摘要：分布式光伏发电是一种新型能源产业，可以将其分为并网与独立两种形式。其中光伏并网发电具有低成本、高效率以及控制容易等优势，是未来光伏发电中的重要组成部分。本文将对分布式光伏发电系统的原理及其应用前景进行分析。

关键词：分布式；光伏发电系统；原理；应用前景

随着经济的发展和社会的不断进步，人们对能源的需求正处于逐渐上升趋势。目前，由于传统不可再生能源的过量开采，造成生态问题愈发严重，同时还会影响到日后的能源供给与能源安全。社会经济要想获得持续健康发展，就离不开能源供给与环境保护。进一步提升可再生能源的使用效率，大力发展太阳能发电，是保护环境、改善生态问题的必经之路。光伏发电具有一定的可再生性，不仅能够生产能源，还能有效保护生态环境。因此，加强对分布式光伏发电系统的重视程度，大力发展光伏发电，为我国社会经济的不断发展打下坚实基础。

一、分布式光伏发电系统面临的问题分析

（一）屋顶资源十分有限

在分布式光伏发电系统中，光伏组件需要安装在建筑屋顶上，这就对建筑屋顶有着很高的要求，不仅要有足够大的面积，还要具备良好的结构与一定的承重能力，但是能够符合这些要求的屋顶数量十分有限。由于建筑屋顶的结构与承重能力一般都是提前设计好的，所以能否安装光伏组件，还需要通过实地测量的方式才能进一步确定。另外，不同建筑物的屋顶情况大不相同，针对不同的屋顶，需要采取不同的测量方式，这也为光伏组件的安装带来一定的难度与挑战。

（二）项目融资较难，回报率相对较低

现阶段，分布式光伏发电是以优先自用、剩余电量上网、全电量补贴的原则，所以在对光伏发电系统进行设计时，首先需要考虑到的问题就是能够满足用户的实际需求，而对于业主的收益问题，主要来源于用户支付的电量费用。一些小型企业的用电量会比较大，所以电价也会比较高，更适合安装分布式光伏发电系统。但是，要想安装分布式光伏发电系统，还需要获得有关财政补贴，以此来确保其具有经济回报，与此同时，还需要与电网并网才能真正实现经济收益与发电效益[1]。一般情况下，投资的回报率是在9%-10%左右，对于一些资源较好的地区来说，回报率能够超过12%，但前提是需要7-8年的时间，才能完全收回前期所投入的资金。因此，分布式光伏发电系统的安装将会面临着投资多、融资难以及回收时间较长等问题，为全面推广及应用造成阻碍。

（三）政策配套比较难

虽然国家针对分布式光伏发电系统已经给予一定的补贴政策，但是在一些地方政府上，也会根据当地的实际情况出台各自的补贴政策，在具体的执行过程中，这些当地的补贴政策就容易出现一系列矛盾，之所以会出现这种情况，是因为有关部门沟通不畅、手续复杂以及监管力度不严等等，因此难以有序执行。首先，地方政府无法明确政策的实施细则，导致执行效果存在着很大的不确定性。其次，相关部门缺乏及时有效的沟通协调。最后，当前政策并不能充分吸引电力用户，使得部分具有优质屋顶资源的业主不会积极参与其中，最终容易造成缺少足够的屋顶资源。

二、分布式光伏发电系统的原理

光伏发电是一种环保型的发电方式，光伏发电主要是通过集中并网光伏电站与建筑相结合的分布式并网光伏发电为利用方式。其中关于与建筑相结合的分布式光伏发电，其最大优势就是发电近、并网近以及转换近等，且电站装机容量能够达到十几千瓦，通常会将其安装在医院、学校或中小型厂房等建筑屋顶上。

分布式太阳能光伏发电系统主要分为两种，分别是独立太阳能光伏发电系统与并网型太阳能光伏发电系统，两者之间也会存在着一定的差异性，主要体现在独立的光伏发电系统需要具有能够储能的蓄电池，并网的光伏发电系统则可以不具备蓄电池，通过直接输送的方式，就能把电能输入到电网当中，这样就能在一定程度上节省蓄电池储能与释放的过程，借助可再生能源发出的电力，不仅有利于缩减能量消耗，还有利于减少系统成本。另外，并网发电系统还能同时使用电网与光伏发电系统的电能，将其当做本地交流负载的电源，以此来减少系统中出现负载停电的可能性。与此同时，通过将光伏发电系统与公共电网并网，还能对公共电网起到调峰影响。由此可以看出，太阳能发电的主要前进方向就是并网型太阳能发电系统[2]。

对于分布式并网型太阳能光伏发电系统的主要功能原理，则是通过光伏组件半导体材料的光电效应，当有充足的阳光时，光伏组件就能将太阳辐射直接转换为直流电能，通过使用控制器，把直流电能直接提供给用户的直流负荷，同时也可以将直流电通过并网逆变器，直接输出交流电并提供给当地的交流负载，而剩余的交流电能便会输入到电网当中，使用双向计量表，来计量卖出的电量。如果是阳光不充足或是夜间的情况下，电网向用户供电，再由双向计量表算出买入电量与卖出电量。接着，再按照买入与卖出的实际电量来计算电费。

三、分布式光伏发电系统的应用前景

（一）并网难度低

关于光伏发电并网困难的问题，始终是阻碍光伏产业持续发展的一个难题。由于阳光充足且适当安装大型光伏电站的地方，通常都处于我国比较偏远的区域，所以也为并网及建设带来一定的难度与挑战，导致许多电站就算是能建成投产，也会因为不能并网，而造成已经发出的电成为费电、弃电，引起不必要的资源浪费。而分布式光伏发电系统主要集中于城市，通过将事业单位、各类企业以及家庭作为依托，只要稍微改造一下现有电网，就能实现并网发电，与此同时，还能有效解决用户本身的用电问题

[3]。

（二）投资成本降低

传统的集中式光伏发电，由于建站的地理位置等因素，往往都会具有较高的并网成本，造成发电本身所创造的收益远远比不上前期的投入成本。另外，在建设一些大型的光伏电站之前，通常都会需要具有大量的资金支持，这也会导致许多投资者止步不前。与传统的光伏发电系统在投入资金方面相比较来说，分布式光伏发电系统需要用到的投资相对较少，通过把事业单位、党政机关以及许多住宅建筑转变为大量的微型发电厂，同时还能分散在许多家庭与企业单位当中，就能有效缓解并降低投资风险[4]。

（三）硬件设施要求较低

在分布式光伏发电系统中，各个电站都是互相独立存在的，所以对供电系统等硬件设施不会提出很高的要求，另外，用户能够自行控制，也能在一定程度上减少停电事故的可能性，进而提升电网安全的稳定性与可靠性。分布式光伏发电系统还存在着操作简便以及调峰性能好等优势，由于参加运行的系统相对较小，一旦发生意外灾害，通过快速启停就能继续供电，有效弥补集中供电方式的缺陷与不足。

（四）能够大量普及清洁能源知识与措施

在分布式光伏发电系统发展的过程中，能够大量普及清洁能源知识与措施，促使人们将节能意识真正体现在实际行动中。另外，由于受到欧美市场的挤压，使得我国部分企业面临着经营困难等现状，甚至还会有公司出现濒临破产的情况。基于此，加强分布式光伏发电的推广力度，能够进一步扩展国内市场，进而有助于我国光伏制造企业摆脱困境。

结束语

综上所述，在分布式光伏发电系统的开发建设过程中，推广及应用还需要面临着一系列的挑战，但是随着政策的支持与光伏发电技术的不断创新，相信在不久的将来，分布式光伏发电系统一定会获得健康持续的发展。

参考文献

[1]吕晓洁. 基于深度学习的分布式光伏发电系统电压稳定性评估[J]. 电子设计工程,2022,30(17):114-118.

[2]陈少伟,林坤杰,陈碧琳. 分布式光伏发电系统的谐波源机理模型[J]. 浙江电力,2022,41(8):57-64.

[3]孙亚娟,焦镜泽. 户用分布式光伏-储能系统经济性分析[J]. 农村电气化,2022,(7):75-78.

[4]王利珍,范宏武,张改景. 基于潜力预测的城市住宅社区分布式光伏发电消纳方式经济性评价[J]. 暖通空调,2022,52(S1):364-368.

作者简介：朱晓晨1988.8，女，彝族，云南省红河州蒙自人，蒙自市节能监察大队，现抽调红河州节能环保产业链专班，从事红河州节能环保产业建设工作。