1.2　分布式发电模式优劣［1，2］

1.2.1　光伏发电系统的分类

光伏发电系统是指通过太阳能电池将太阳辐射能转换为电能的发电系统，主要部件包括太阳能电池组件、蓄电池、控制器、逆变器和变压器等。根据不同的应用场合，太阳能光伏发电系统一般可分为离网光伏发电系统、混合型光伏发电系统和并网发电光伏系统三种。

（1）离网型光伏发电系统

未与公共电网相联接，依靠太阳能电池供电的发电系统称为离网型发电系统，系统包括太阳能电池方阵、太阳能控制器、蓄电池组、逆变器等，根据用电负载的特点，又可分为直流系统（图1-3）、交流系统（图1-4）、交直流系统（图1-5），其中太阳能控制器对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送给直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送给蓄电池组进行储存，当所发的电不能满足负载需求时，又把蓄电池的电送往负载。防反充二极管又称为阻塞二极管，串联在太阳能电池方阵电路中，起单向导通作用，可避免太阳能电池方阵在阴雨天或夜晚不发电时或出现短路故障时，蓄电池组通过太阳能电池方阵放电。蓄电池组则负责储存太阳能电池方阵所发的电能并随时向负载供电，其基本要求是自放电率低、使用寿命长、深放电能力强、充电效率高及工作温度范围广等，设计时应根据负载大小、太阳能电池方阵容量合理配置蓄电池组，并安装一套充放电控制器，防止过充电和过放电对蓄电池的损害，尤其是使用铅酸蓄电池组的时候需要在充电和放电过程加以控制，过充会使蓄电池电解水，造成水分散失和活性物质脱落，过放电则会加速栅板的腐蚀和不可逆硫酸化。

（2）混合型光伏发电系统

光伏发电系统与其他发电系统，如柴油发电机、风力发电等结合使用，以其他发电技术作为光伏发电在没有电能输出时的备用电源的系统称为混合型光伏发电系统。混合型光伏发电系统减少了单独光伏发电系统的不稳定性，可以确保电能的持续供应，但是由于涉及多种能源应用技术，所以系统需要监控每种能源的工作情况，处理各子能源之间的相互影响、协调整个系统的运作，导致其控制系统比单一系统复杂。另外，混合型系统初期投资大、建设周期长，运维麻烦等原因决定了这类发电系统主要应用于边远无电地区且对电源要求很高的特定场合。图1-6是光伏和柴油发电混合型光伏发电系统。

（3）并网发电光伏系统

并网发电光伏系统是由太阳能电池方阵、并网逆变器、升压站等组成，太阳能电池方阵所发的直流电经并网逆变器逆变成交流电，以一定的电压等级从用户侧或公共电网侧与电网联接的光伏发电系统。并网光伏系统可分为集中式并网光伏系统和分布式并网光伏系统，其中集中式并网光伏系统所发电量全部输送到电网上，由电网把电力统一分配到各个用电单位；分布式并网光伏系统则可以根据周围电荷的消纳能力，选择“自发自用，余电上网”和“全额上网”两种并网模式中的一种。光伏电站所发电能供给负载后若有剩余，剩余电能输入电网；当光伏电站所发的电能不能满足负载的需要或光伏电站停止发电时，由电网向负载供电。并网光伏系统应确保所发电能与电网同电压、同频率，并避免对电网造成谐波污染，防止发生孤岛效应。并网光伏系统如图1-7所示。

因集中式并网光伏电站装机容量大，需占用大面积土地，受用地性质限制，场址通常比较偏远，光伏系统所发电量需要经过远距离传输，经过近几年的大规模建设，逐渐出现发电量与用电量不平衡的矛盾，特别是一些西部省份，因光伏电站所发电能既无法及时就地消纳，又不具备对外输送的电网条件，出现严重的弃光现象。与之不同的是，分布式并网光伏系统建设在用户附近，所发电能能就近消纳，因此，分布式并网光伏系统逐渐成为当下光伏系统的主流应用方式，也是本书讨论的重点。

1.2.2　分布式光伏的定义

根据《国家电网公司关于印发分布式电源并网服务管理规则的通知》（国家电网营销［2014］174号）中分布式光伏系统定义为：

第一类：10kV以下电压等级接入，且单个并网点总装机容量不超过6MW的分布式电源；

第二类：35kV电压等级接入，年自发自用大于50%的分布式电源；或10kV电压等级接入且单个并网点总装机容量超过6MW，年自发自用电量大于50%的分布式电源；

第三类：接入点为公共连接点，发电量全部上网的发电项目。

除了利用建筑屋顶及附属场地建设分布式光伏发电项目外，根据《国家能源局关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》（国能新能［2014］406号）文件中的规定，在地面或利用农业大棚等无电力消费设施建设、以35kV及以下电压等级接入电网（东北地区66kV以下）、单个项目容量不超过2万千瓦时且所发电量主要在并网点变电台区消纳的光伏电站项目，纳入分布式光伏发电规模指标管理，执行当地光伏电站标杆上网电价。

相比于大规模的地面电站，分布式光伏发电主要有如下优点：

（1）具有更大的政策支持力度。由于分布式光伏发电应用范围广，在城乡建筑、工业、农业、交通、公共设施等领域都有广阔应用前景，既是推动能源生产和消费革命的重要力量，也是促进稳增长、调结构，促改革、惠民生的重要举措，光伏扶贫效果显著，因此，各地区政府高度重视，推动分布式光伏发电应用的政策更加完善，地方对分布式光伏发电项目补贴力度更大，分布式光伏发电项目经济效益更高。

（2）分布式光伏发电应用形式灵活。可以利用满足荷载要求的建筑物屋顶资源，也可利用火车站、高速公路服务区、飞机场航站楼、大型综合交通枢纽建筑、大型体育馆和停车场的公共设施系统，或者利用废弃土地、荒山荒坡、农业大棚、滩涂、鱼塘、湖泊等建设就地消纳的分布式光伏电站，分布式光伏发电还可与农户扶贫、新农村建设、农业设施相结合，促进农村居民生活改善和农业农村发展。

（3）分布式光伏电站建设指标不受限制。对各类自发自用为主的分布式光伏发电项目，在受到建设规模指标限制时，各省级能源主管部门可及时调剂解决或向国家能源局申请追加规模指标。

（4）分布式光伏发电项目备案、并网流程更简单高效，项目建设周期短，资金流转更快。

（5）分布式光伏发电项目发展模式更多样化。项目备案时可根据项目实际情况选择“自发自用，余电上网”或“全额上网”中的一种模式。

（6）分布式光伏发电项目的电费结算和补贴拨付更为及时。各电网企业按月（或双方约定）与分布式光伏发电项目单位（个人）结算电费和转付国家补贴资金，不会出现拖欠补贴问题，确保了投资企业的投资收益。

（7）分布式光伏发电项目所发电量传输损耗小。由于分布式光伏电站建于用户附近，所发电能基本就地利用，因此，不需要长距离输送电，有效减小对电网供电的依赖、减小了线路损耗，能产生更大的经济效益。

（8）可通过组串式逆变器最大程度地增加发电量。分布式光伏发电项目由于规模较小，通常可采用组串式逆变器，组串式逆变器采用模块化设计，每个光伏串对应一个逆变器，直流端具有最大功率跟踪功能，优点是不受组串间模块差异和阴影遮挡的影响，同时减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况。

（9）分布式光伏发电站输配电结构更加简单，与集中式相比，缩短了高压直流的传输距离，更加安全可靠。

（10）投资收益更高。分布式光伏项目可通过“自发自用，余电上网”的并网模式，对于一般工商业用电，在电费打折后，加上国家补贴，收益通常高于“全额上网”的并网模式。

相对于地面电站，分布式发电模式的主要缺点表现在以下几点：

（1）分布式光伏发电项目通常规模较小，较为分散，电站建设成本较高，电站投产后管理、运维成本较大；

（2）分布式光伏发电项目通常建设在工商业屋顶上，会受到工商业屋顶的类型、朝向、建筑结构设计的影响，有可能无法以最佳朝向、最佳倾角安装，会影响对太阳能资源的利用；

（3）工商业屋顶的维护会对安装在其上的光伏电站产生影响。