新能源光伏电气设计 I 光伏基础知识26问

Q1:什么是光伏发电? 什么是分布式光伏发电?

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

分布式发电是指在用户场地附近建设，运行方式以用户侧自发自用为主，多余电量上网，但在配电系统平衡调节为特性的光伏发电设施。以 35kV 或以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过 20MW 的光伏发电系统。分布式光伏系统遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，充分利用当地太阳能资源，替代和减少化石能源消费。

1.什么是建筑光伏一体化?

建筑光伏一体化（BIPV）是一种将太阳能发电产品集成到建筑的屋面和墙面等围护结构上的技术。具体表现为将光伏组件作为建筑材料成为建筑有机体的集成技术，纳入建筑整体设计，并非简单叠加，使用太阳能光伏材料取代传统建筑材料，使建筑物本身成为一个大的能量来源。

2.什么是光电建材?

光电建材是将太阳能电池与建筑材料复合在一起，直接应用于建筑的屋面和墙面等围护结构。使用在光电建筑上的光伏材料是以建材的方式得以体现的，所以光电建材不仅承担发电功能，还起到建筑功能。

3.建筑光伏一体化最关键的技术是什么?

建材：建筑同寿命、场景化特性、易安装维护

安全：电气安全、结构安全、规范认证

防水：系统防水、结构防水、叠加防水

散热：通风腔、隔热层、保温层

效率：转化率、装机量、防遮挡

Q2：什么是“自发自用，余电上网"?

“自发自用，余电上网”是指光伏发的电优先供自己的负载使用，剩余的电量则可以通过电网出售或上网。当光伏的电不够负载使用时，由电网进行补充。这是一种收益更高的模式，同时减少了光伏对大电网的冲击。这种方式不仅可以降低电费支出，还能促进可再生能源的使用，减少碳排放。

对于这种运行模式一般有两块计量电表，一块是度电表，去计量光伏所发的电；另一块双向电表去计量电网上下行电量。

Q3:负载为什么会优先使用光伏发的电?

负载优先使用光伏发电的原因主要有以下几点：

根据电流从电压高的地方流向电压低的地方这一原理，当光伏发电时，并网逆变器的电压始终比电网的电压高一点（或略高），所以负载优先使用光伏发电，只有当光伏的功率小于负载功率后，光伏侧的电压下降，电网才会向负载供电。

可以用反证法，假设负载优先用电网的电，光伏的电只能流向大电网，但是同一段线路中电只能有一个方向，所以光伏会优先供就近的负载使用。

从负载端考虑，负载消耗电流是从离负载最近处获取电流源，所以光伏发电首先被负载使用。

PV 发电只能输出电能，国家电网既可以向负载提供电能也可以作为负载接收电能。光伏发电充足时，从负载上看，其电压相对电网更高。

当光伏功率小于负载功率时，储能电池和光伏一起向负载供电；当没有 PV 或电池电量不足时，如果检测到有市电，逆变器将自动切换到市电供电。

Q4:厂区停电了光伏还能不能发电?

公共电网停止供电后，若分布式光伏并网系统继续供电，就会使电网停电区部分线路仍维持带电状态，电力公司便会失去对线路电压、频率的控制，会带来一系列安全隐患和事故纠纷，危害人身安全，造成设备损坏。

所以国家颁布了相关标准，要求逆变器配置防孤岛装置，在电网电压为零时，并网逆变器就会停止工作。只有逆变器检测到大电网正常时，才会重新并网发电。

Q5:光伏电站用不了的电可以储存起来晚上用吗?

光伏发的电如果负荷不能及时消纳，就会卖给电网，再经由电网分配到其他地方；如果想多余的电储存起来继续使用，就需要配置PCS和储能电池，先把多余的电储存在电池中，晚上或需要的时候将储能电池的电释放出来供负荷使用。

Q6:安装光伏发电系统对业主有什么好处?

1、屋顶美观大方，隔热保温。屋顶上安装上光伏电站，可以很好地保护屋顶，而且在夏季，光伏板可以吸收热量，让厂房内的温度不至于过高，厂房内开空调就会更加节能。

2、屋顶光伏电站发电供工厂自用，节省电费，赚取收益，工厂的工商业光伏电站的上网电价更高，并网后电站的发电收益更高，而且光伏电站发的电优先自用的话，可以节省企业的电费支出。每年为企业节省一大笔费用。

3、盘活企业资产，提升企业的对外环保节能、绿色的形象，有利于企业的长远发展。

Q7:我这边可以装多大容量的电站，大概每年能发多少电?

屋顶安装容量跟屋顶类型以及安装方式有关，一般情况下：屋顶可装机容量=屋顶总面积x屋顶利用率x每平方米装机容量(180-200Wp)

彩钢瓦屋顶	无女儿墙可利用面积系数	有女儿墙可利用面积系数
无采光、无通风设备	70%~85%	60%~75%
有采光、无通风设备	60%~75%	50%~65%

混凝土屋顶	10°倾角 可利用面积系数	20°倾角 可利用面积系数
有设备	40%~50%	35%~45%
无设备	60%~70%	55%~65%

假设屋顶总面积为10000m2:

如果是平整的彩钢瓦，大概可安装10000*0.8*200Wp=1.6MWP如果是混凝土屋顶，大概可安装10000*0.6*200Wp=1.2MWp

至于每年能发多少电，可以用地区年等效小时*装机容量，年等效小时可以通过查表或气象数据得到。

Q8:投资光伏电站需要多少钱?多久可以回本?

电站投资成本一般受到商业模式、设备成本、施工总量等影响，这两年价格在3.6-4.0元N左右；以1MW电站为例，投资单瓦成本为3.8元N，总投资为380万。

电站的回本期一般受到辐照条件、综合电价、光伏自用比例、电站稳定性等因素影响，如综合电价为0.8元/度，100%消纳年利用小时 1200h，无贷款利息，上述电站的回本周期约为4年。

名称	占比	名称	占比
组件	65%	逆变器	6.5%
支架	4.6%	桥架	1%
电缆	4.5%	施工	6.5%
其他设备及辅材	12%

Q9:光伏每年发电量固定吗?跟什么因素有关?会不会有衰减?

分布式光伏电站每年的发电量是不固定的，一般受以下因素影响:

(1)安装地点:光照强度、温度、降水量和云层覆盖等气候因素会直接影响光伏系统的发电效率。阳光充足的地区通常发电量更高。如苏州地区的环境条件，光伏系统年利用小时数在1100小时至1300小时左右。

(2)设备性能：光伏组件的类型、质量和安装角度都会影响发电效率。高效的光伏组件在相同条件下能产生更多电力。光伏组件的安装角度直接影响光照的角度，因此影响发电效率。光伏系统的设计，包括逆变器的选择和电池储能的配置，也会影响整体发电量。

(3)光伏系统的产品质量:采用可靠、稳定的光伏系统产品，可以减少设备故障时间，提高系统利用率，从而提高发电量。核心产品包括光伏组件、逆变器等。

(4)运营维护:光伏系统的维护和清洁程度也会影响发电量。灰尘、污垢和其他污染物会遮挡光线，降低发电效率。光伏组件在表面积灰后，需要进行清洗。同时对光伏系统定期的巡检维护，可以降低光伏系统故障率，提高发电量。

另外，光伏组件随着时间的推移会出现性能衰减，一般首年衰减2.5%，以后逐年衰减率通常在每年 0.5% 到 1% 之间。组件的质量和使用环境会影响衰减的速度。

Q10:分布式光伏发电量监控数据和电表的计量数据是一样的吗?误差有多大?

逆变器通过传感器计量、计算得到的发电量和电表的发电量存在一定的误差。

一是因为逆变器的计量精度和电表的计量精度不一样，伏并网系统使用的监控设备往往是系统建设单位自己采用的设备，而电表计量设备往往是电力部门安装的设备，因此设备不同，得到的数据可能会有一些差距。

二是光伏发电在传输过程中会有不同的线损，到达并网点的电表时计量到的电能并不是逆变器输出端计量到的电能，但两者误差要控制在一定范围内，误差太大，可能是系统导致发电量偏低。

Q11:光伏安装在屋顶会不会引发火灾?

正确规范安装的光伏电站的安全性还是比较高。光伏电站起火的原因来自于：

1.光伏组件在运行过程中可能因过热、短路等原因引发火灾；

2.光伏系统与电网连接，发生火灾后可能加大灭火难度；

3.设备长期运行受光照、雨水、风沙等侵蚀，电缆和连接器等设备老化，绝缘性能下降引发火灾；

4.光伏板下方堆积物品甚至违法搭建是屋顶光伏设施火灾事故的重要原因；

5.设备故障，如组件热斑、电气线路虚接、直流拉弧、电气组件故障（熔断器或断路器选型不当、接头连接松动产生电弧）等可能引发火灾；

6.设备线路老化易产生火灾；

7.组件质量问题、防火措施失效等也可能引发火灾。

组件热斑来自于局部的阴影遮挡，只要勤运维就可以规避，直流拉弧目前也有对应的检测手段，可以检测出该类故障加以预防。雷电易诱发电站风险，要注意检测电站的接地是否良好，是否锈蚀。

分布式发电系统附近禁止堆放易燃易爆物品，此外还需要预留防火和维修通道(备用灭火装置)

Q12:光伏发电系统对用户有电磁辐射危害吗?

光伏组件本身在发电时不产生电磁辐射，光伏发电系统是根据光产生伏打效应原理将光伏转换为电能，无污染、无辐射，逆变器、配电柜等电子器件可能产生一定程度的电磁辐射，但都通过EMC(电磁兼容性)测试，辐射通常非常微弱，与家用电器相比，其辐射低于电磁炉、电吹风、冰箱等，不会对人体造成伤害，也不会对家电造成干扰。

Q13:光伏发电和市电频繁切换，会不会影响逆变器或者设备?

一般只有光伏波动性比较大或者负载波动性比较大的时候，才会频繁由市电改为光伏供电，光伏不足市电供电，光伏通过一个或多个并网点与市电相连接，基本上电的切换是无缝的，这其中不涉及到电网或者光伏的停机或者待机，只是电能的多和少，本质上供负载使用的还是电，既不会影响逆变器也不会影响负载使用。

Q14:安装光伏系统会影响厂区用电的电能质量吗?

光伏电站的电能质量由光伏发电设备和负载共同作用下产生的谐波、电压波动、闪变等，光伏逆变器本身是经过第三方检测和认证的，符合国家和电网相关标准，在绝大多数分布式屋顶是没有问题。

但是本身是非线性负荷和冲击负荷包括电炉、轧机、电气化铁路牵引电机以及大量的电力电子设备，由这些负荷引起的主要电能质量问题包括谐波电流电压畸变、电压波动、电压闪变、三相电压不平衡等问题，一般需要增加电能质量治理装置;另外精密仪器对电能质量的要求较高，多台逆变器并联在低载条件下谐波也会变高，需要进行优化或者治理，可增加一套电能监测装置。

Q15:安装光伏会不会影响功率因数，导致罚款?

安装分布式光伏电站，如果前期没有进行充分调研和合理的设计、后期电气部分不按图纸施工，那么是有可能会影响工厂的功率因数的。一旦功率因数低于0.9，供电部门就会对企业进行经济处罚。但是现在分布式光伏项目越来越成熟，有多种方案可以避免功率因数降低。

比如:一次线路改造、更换四象限无功补偿控制器、在光伏接入侧加装采样CT等。

Q16:建设一套分布式光伏电站需要多久?

建设分布式光伏电站的周期跟选择的安装方案以及安装的容量有关；一个容量为1MW的分布式光伏电站，从开始施工到最后并网，建设周期一般是2个月。

Q17:安装过程需要注意哪些事项?会不会对人身产生危险?

只要有阳光，光伏组件就会有电，所以有阳光的时候是无法切断电源的，而且由于串接电压的积累，相应的对地电压也会很高。因此，安装过程应严格遵守系统供应商提供的安装使用说明书，由专业安装人员完成。设备的接线部分均使用专业的接插件进行安装，防护等级为IP65，电器设备也均有空气开关进行保护，可防止漏电电流对人体产生危害。

a、安装时要避免被组件磕伤，被接地网绊倒，不会碰电缆正负极。

b、维护时逆变器先关交流，再关直流，切勿带电操作，尤其是在没有任何防护的前提下。

Q18:组件上的阴影或其它遮挡对发电量影响大吗?

会影响。局部的遮挡除了会损失发电量，还会导致组件形成热斑，当热斑效应达到一定程度，组件上的焊点熔化并毁坏栅线，从而导致整个太阳电池组件的报废。

Q19:可以踩在光伏板上进行清理工作吗?

不能。组件只能承受一定的荷载，组件正面荷载一般为5400Pa，所以不能踩在组件上进行清理工作，会造成组件隐裂或损坏，影响组件发电量和寿命。

Q20:能不能实时查看到我的发电量信息?

现在的光伏逆变器都自带通讯功能，可在手机上的APP或者在电脑网页端对光伏电站实现24小时监控，不仅可以查看光伏系统的实时发电量，还可以了解电站的动态信息。

Q21: 光伏发电系统由哪些部件构成？

答：光伏发电系统由光伏方阵（光伏方阵由光伏组件串并联而成）、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等部分组成。光伏发电系统的核心部件是光伏组件，而光伏组件又是由光伏电池串、并联并封装而成，它将太阳的光能直接转化为电能。光伏组件产生的电为直流电，我们可以直接利用，也可以用逆变器将其转换成为交流电后使用。从另一个角度来看，光伏发电系统产生的电能可以即发即用，也可以用蓄电池等储能装置将电能存放起来，根据需要随时释放出来使用，其系统组成如下图所示：

Q22: 阴雨天气发电效果怎么样？

答：也会发电，只是效果不太好。如果是阴天，发电量大约只有晴天的20%左右。

Q23: 家庭家用分布式光伏发电系统的寿命多长，维护会不会很麻烦？

答：一般的光伏组件寿命在25年左右，家庭家用分布式光伏发电产品寿命长达30年，售后质保期为5年，运营是25年，并且在全球范围内投了第三方质量保险，绝对没有后顾之忧。会有专门的售后服务人员定期检查维护，因为整个系统本身就有智能监测的功能，因此维护较为简单，一般就是清除光伏玻璃面板上的鸟粪、树叶等遮蔽物。此外，光伏组件都是模块化封闭的，一般不需要维修，直接更换就行了，在质保期内非人为损坏免费更换。

Q24: 冬天天冷时，会不会电力不足?怎么解决?

答：光伏系统的发电量确实受到温度影响，但影响非常小，直接影响发电量的因素是辐照强度和日照时长以及太阳电池组件的工作温度。冬天的时候，温度比较低，日照时长会短，所以一般发电量较夏天会少，这也是正常现象。

但目前分布式光伏系统普遍采用自发自用，余电上网的并网模式，与国家电网相联。所以光伏发电系统发出的被用户直接消纳，而不足部分再由公共电网补充。只要电网有电，家庭用电就不会出现电力不足和断电的情况。

Q25: 使用了家庭家用分布式光伏发电，当电网停电时我们还会有电吗？

答：光伏发电运行时有电（有光照时）。当电网停电，并网发电系统停止工作。如果需要在此情况下自发自用，您可以选择额外加装一个蓄电池等储能装置。蓄电池价格较高且寿命较短，一般不建议安装。

Q26: 怎样安装光伏？该找谁？

如果有安装光伏电站的意愿，可以咨询当地的电网公司，按电网要求提供相应材料，电网审核通过之后就可以开始安装了！别忘了，安装完毕之后电网会对电站进行检验，合格之后才可以验收并网，所以安装过程中，一定要选择靠谱的安装商。

本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将立即删除，本文只供光伏领域学习讨论之用，无任何商业用途！