分布式光伏发电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,它倡导就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的原则,不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量,同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。分布式光伏发电对如何最大限度利用太阳能、如何保证电网安全也提出了严格要求,这一过程中光伏逆变器的功能性和稳定性显得异常关键。分布式发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则,充分利用当地的太阳能资源,替代和减少化石能源消费。
光伏发电的先进性
光伏发电具有显著的能源、环保和经济效益,是最优质的绿色能源之一。在我国平均日照条件下安装1kW光伏发电系统,1年可发出1200kWh电,可减少煤炭(标准煤)使用量约400kg,减少二氧化碳排放约1t。根据世界自然基金会(WWF)研究结果:从减少二氧化碳效果而言,安装1平方光伏发电系统相当于植树造林100平方。目前发展光伏发电等可再生能源是根本上解决雾霾、酸雨等环境问题的有效手段之一。
光伏发电的潜力
地球表面接受的太阳能辐射能够满足全球能源需求的1万倍,地表面每平方米平均每年接收到的辐射随地域不同在1000~2000kWh,国际能源署数据显示,在全球4%的沙漠上安装太阳能光伏系统就足以满足全球能源需求。太阳能光伏享有广阔的发展空间,其潜力十分巨大。
分布式光伏发电应用场合
分布式光伏发电系统的适用场合可分为两大类:
1、可在全国各类建筑物和公共设施上推广,形成分布式建筑光伏发电系统,满足电力用户的部分用电需求,为高耗能企业提供生产用电。
2、可在偏远地区海岛等少电无电地区推广,形成离网发电系统或微电网。以往的农网工程大多依靠大电网的延伸,小水电、小火电等供电,电网延伸困难极大且供电半径过长,导致电能质量较差。发展离网型分布式发电不仅可以解决处于无电少电地区居民基本用电问题,还可以高效地利用当地的清洁可再生能源,有效解决能源环境之间的矛盾。
分布式光伏发电系统适用地点
1、工业园区:特别是在用电量比较大、电费比较贵的工厂,通常厂房屋顶面积很大,屋顶开阔平整,适合安装光伏阵列。而且由于用电负荷较大,分布式光伏并网系统可以就地消纳,抵消一部分电量,从而节省用户的电费。
2、商业建筑:与工业园区的作用效果类似,不同之处在于商业建筑多为水泥屋顶,更有利于安装光伏阵列,但是往往对建筑美观性有要求。根据商厦、写字楼、酒店、会议中心、度假村等服务业的特点,用户负荷特性一般表现为白天较高,夜间较低,能够较好地匹配光伏发电特性。
3、农业设施:农村有大量的可用屋顶,包括自有住宅、蔬菜大棚、鱼塘等,农村往往处在公共电网的末端,电能质量较差。在农村建设分布式光伏系统可提高用电保障和电能质量。
4、市政等公共建筑物:由于管理规范统一,用户负荷和商业行为相对可靠,安装积极性高,市政等公共建筑物也适合分布式光伏的集中连片建设。
5、边远农牧区及海岛:由于距离电网遥远,我国西藏、青海、新疆、内蒙古、甘肃、四川等省区的边远农牧区及沿海岛屿还有数百万无电人口,离网型光伏系统或与其他能源互补微网发电系统非常适合在这些地区应用。
与建筑结合的分布式光伏发电系统
与建筑物结合的光伏并网发电是当前分布式光伏发电重要的应用形式,技术发展很快,主要表现在与建筑结合的安装方式和建筑光伏的电气设计方面。按照与建筑结合的安装方式的不同,可以分为光伏建筑集成和光伏建筑附加。
光伏阵列在建筑物立面安装和屋顶安装的差异
光伏阵列与建筑物相结合的方式可分为屋顶安装和侧立面安装两种方式,这两种安装方式适合大多数建筑物。屋顶安装形式主要有水平屋顶、倾斜屋顶和光伏采光顶。其中,水平屋顶上光列阵可以按最佳角度安装,从而获得最大发电量,并且可采用常规晶体硅光伏组件,减少组件投资成本,经济性相对较好。但是这种安装方式的美观性般。在北半球向正南、东南、西南、正东或正西的倾斜屋顶均可以用于安装光伏阵列,在正南向的倾斜屋顶上可以按照最佳朝向或接近最佳朝向安装。光伏采光顶是指以透明光伏电池作为采光顶的建筑构件,美观性很好,并且满足透光的需要。但是光伏采光顶需要透明组件,组件效率较低。除发电组件透明外,采光顶构件要满足一定的力学、美学、结构连接等建筑方面的要求,组件成本和发电成本高。侧立面安装主要是指在建筑物南墙、西墙、东墙上安装光伏组件的方式,对于高层建筑来说墙体是与太阳光接触面积最大的外表面,光伏幕墙是使用得较为普遍的一种应用方式。
农业大棚、 鱼塘中分布式光伏并网系统的适用性
大棚的升温、保温一直都是个困扰农户的重点问题,光伏农业大棚有望解决这一难题。由于夏季的高温,6~9月众多品类的蔬菜无法正常成长,而光伏农业大棚如同在农业大棚外添加了一个分光计,可隔绝红外线,阻止过多的热量进入大棚。在冬季和黑夜的时候光伏农业大棚又能阻止大棚内的红外波段的光向外辐射,起到保温效果。光伏农业大棚能供给大棚内照明等所需电力,剩余电力还能并网。离网形式的光伏大棚可与LED系统相互调配,白天阻光保障植物生长,同时发电,黑夜LED系统可应用白天电力提供照明。在鱼塘中也可以架设光伏阵列,池塘可以继续养鱼,光伏阵列还可以为养鱼提供良好的遮挡作用,较好地解决了发展新能源和大量占地的矛盾。