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户用屋顶分布式光伏发电成本效益分析

张斌
摘要：在太阳能技术的催生下，屋顶分布式光伏发电项目应运而生。这种光伏发电项目，是利用太阳能技术，将光能转化为电能。屋顶分布式光伏发电一方面可以满足用户的日常用电需求，与此同时，这种发电模式还具备节能、清洁等多项优点。本文主要探讨屋顶分布式光伏发电项目建设的设计参数及设备选型等问题，提出屋顶分布式光伏发电系统及并网的方案，以供参考。
关键词：屋顶分布式光伏发电;光伏电池;太阳能
屋顶分布式光伏发电是目前非常常见的发电技术，属于太阳能发电技术范畴。这种发电项目，是在选择相应的发电设备的基础上，利用屋顶分布式光伏发电系统进行发电。在发电过程中，可以针对不同的环境因素，调整系统的相关参数，最终达到提高该系统对光能转化的利用率。
1.屋顶分布式光伏发电系统构成
屋顶分布式光伏发电系统一般有如下几个重要构成部分，一，控制器。在屋顶分布式光伏发电系统中，需要配备蓄电池进行蓄电和放电，控制器的作用就是来控制蓄电池蓄电和放电的过程，与此同时，控制器对公共电网的接入也可以起到控制的作用。二、逆变器。逆变器在屋顶分布式光伏发电系统中起到一种转化的作用，主要是控制直流向交流的转化。逆变器在安装之前，需要对其技术参数进行核实。三、光伏方针设计。屋顶分布式光伏发电设计系统中，想要保证光伏发电稳定性，就必须对光伏组件的串联和并联进行准确的设计。只有让每个光伏组件对应相应的功率和电压，才能最终达到发电稳定的目的。四、蓄电池。屋顶分布式光伏发电系统中，蓄电池是必不可少的。对蓄电池的选择，要保证其满足屋顶分布式光伏发电项目的发电需求。如果不能满足，就会影响到用户的使用需求，用户就不得不从公共电网中得到电能。在进行蓄电池选择时，一定要根据相应电压指标进行选择。
2.屋顶分布式光伏发电设计
2.1 光伏电池
屋顶分布式光伏发电项目建设中，对电池的设计要慎之又慎。这种项目中的光伏电池设计难度之所以较大，是因为光伏电池因为不同类型具有不同的特点，因此，在选择时，既要保证其性能符合实际应用需求，同时，又要对其进行改进设计以求达到光伏电池的完善应用。
目前，市场上比较常见的光伏电池有多晶硅、单晶硅以及薄膜电池。单晶硅电池的优势是转化率高，因此，这种电池在制造过程中，过程繁琐，投入成本较高，生产过程中耗能较高。多晶硅电池的转化率就要低于单晶硅，这种电池制造过程相对简单，成本不高，因此，其市场占有率也要高于单晶硅电池。而在目前实际市场应用中，同时优于单晶硅与多晶硅电池的是薄膜电池，这种电池虽然在电能转化率上并没有较大优势，但是其具有较高的弱光性能。因此，只要能够提高薄膜电池的稳定性，就能够在屋顶分布式光伏发电项目中实现良好应用。多晶硅及薄膜电池是光伏电池设计的较优选择。
2.2 光伏电池支架
屋顶分布式光伏发电项目建设中，电池支架一般有两种模式，固定式与跟踪式。两种模式的选择，要根据实际的应用情况进行判断。本文则以跟踪式电池支架为例，针对这种类型支架在项目建设中的设计与应用进行阐述。跟踪式电池支架的效率普遍要高于固定式支架，这是因为，跟踪式支架可以根據光照进行移动，移动一般会根据太阳光形成四种循迹，倾斜单轴、竖直单轴、水平单轴、双轴。通过移动，显著增加了太阳能资源输出量。
2.3 设计组件角度
在屋顶分布式光伏发电项目建设中，需要准确调整好对光伏电池的位置与角度，只有这样才能保证屋顶分布式光伏发电项目实现最佳的发电量。电池设计角度需要从两方面考虑，倾斜角和方位角，两种角度的最终确定，需要根据实际的情况进行确定。
倾斜角一般是指屋顶分布式光伏发电系统在一年的发电过程中，总发电量最大时候呈现的角度。而方位角是指，太阳在产生峰值时的方向位置。受经度影响，太阳在一年四季中出现的方位不一样，如冬天与夏天就会存在明显的不同，加之屋顶方位影响，所以，要准确的寻找到最佳的电池组件方向角度，使之产生最大的效用。
2.4 阵列间距计算合理
.5 设备材料符合要求
在屋顶分布式光伏发电项目建设中，设备材料的准备是一项非常重要的工作。在进行前期的设备材料准备中，一定要确保设备材料能够符合实际项目建设的要求。在屋顶分布式光伏发电项目建设中，对设备材料一般有如下几点要求：一、屋顶分布式光伏发电项目建设通常是要建在室外，这种环境下，就需要对设备材料进行保护，设计保护方案。二、对屋顶分布式光伏发电系统电缆线路的选择，要根据光伏的容量，以及并网电压决定。三、光伏电池如何规划，影响着汇流箱进线回路数的多少，汇流箱进线的安排，尽可能在现场布置，直接进行连接，这样就能尽可能减少损耗问题的出现。四、逆变器要以并网实际要求进行设计，同时要与光伏电池连接方案相结合。
2.6 并网设计
在屋顶分布式光伏发电项目建设中，并网是设计的核心。并网的作用就是使屋顶分布式光伏发电系统能够并入到电网系统中，这样才能为用户正常供电。举例来说，某单元楼屋顶平顶结构，尺寸为277.5 m×30.6 m，且周围并无遮挡物。在这个屋顶建设屋顶分布式光伏发电项目，发电系统应该设计为小容量，且并网时，与低电压等级相接，这样就能够尽量的减少并网过程中损耗。
2.7光伏建筑一体化应用
太阳能光伏建筑一体化应用，这个方面是现在的新技术，也是一个在光伏发电中比较热门的技术。在这个应用中主要包括两个方面的内容：在建筑物能够收集阳光较多的地方配置光伏器具，这样就可以实现光伏发电和电网的并联，实现了光伏建筑一体化。这种光伏建筑物一体中，使用的是光伏器具集成化和建筑物在房顶安装光伏电池板，同时在建筑物中的幕墙使用光伏玻璃幕墙来代替，这样就可以提高太阳能的有效利用，而且还实现建筑物材料和光伏发电材料同时使用在建筑物中，能够有效地控制好光伏发电的建造成本。在现代建筑物中要求外部装饰的可观性，因此在光伏玻璃幕墙中也研制出彩色的光伏玻璃幕墙，这样既能够解决建筑物美观的问题，还解决了建筑物使用能源的问题，是现在比较先进的建筑物。
3高效屋顶光伏发电及其并网系统的建设
由于在高效屋顶光伏发电的建设过程中必须要保证电网的稳定性，这就要求相应的技术人员必须要解决屋顶光伏电系统在不同类型的发电系统和要求中所出现的不均衡特点，然后将上文中多提到的DL-MPPT技术和并网逆变技术等进行综合性的应用。为了使得应用的适应性增强，在将其投入到实际工作过程之前，最好来进行仿真与实验验证。一般来讲，为了验证相应的控制策略和技术，都需要搭建10kW的太阳能发电系统实验平台，并研制出双级变流器来进行验证。实验分为两个部分，一个是最大功率跟踪实验，另一个就是双向逆变器并网实验，最终实现光伏电能并网和为储能电池充电， 并提高了系统单位功率因数运行的稳定性。
4结束语
综上所述，由于不可再生资源的总量不断下降，人们对于资源的需求不断提升，这就使得环保、可再生的资源成为了社会建设过程中必不可以少的研究对象。光伏发电技术作为一种与人们日常工作和生活息息相关产业，随着技术的发展已经能够在一定程度上有效地缓解资源的稀缺问题，只是在并网的过程中会遇到一些小的失误。因此，结合着实际的应用情况和问题来着重对高效屋顶光伏发电以及并网系统进行研究，是促进社会建设的一条重要道路。
参考文献：
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