首页，百事注册随着国家一系列光伏发电扶持政策的，社会各界对光伏发电的项目关注度也越来越高。光伏发电作为清洁能源，将是未来的发展趋势，越来越多的光伏发电项目将并网运行。本文重点对分布式光伏项目大规模并网对电网的影响进行了初步探讨。

　　自2013年以来，高唐公司共计受理光伏并网项目22项，总计发电装机容量33.108兆瓦，占到当前全社会最大用电负荷的近12%，所占比重相对较高。其中企业并网项目4项，总装机容量33.05千瓦,时风20兆瓦、安杰5兆瓦光伏项目均已并网发电。仅2014年下半年受理居民光伏并网项目15项，总装机容量58千瓦，容量从1.1千瓦到22千瓦不等，光伏并网发电项目出现大幅增加态势。

　　所谓的光伏发电，指的是利用半导体技术来实现发电。具体来说，就是利用半导体材料的光电效应，促使太阳能在物理作用下转化为电能。因为太阳能本身是一种清洁的自然资源，其在进行转换的过程中无论是从地域特点考虑，还是从整个发电的过程，都是较为灵活的方式,因此分布式光伏发电被政府部门广泛看好。

　　光伏发电建设规模灵活，整体资本投入相对较少，运行费用低，投资优势越来越明显。此外在具体的技术实现过程中，建设周期较短，进行发电操作十分灵活，过程中一般无需增加专用高压设备，导致该发电技术实际应用中越来越容易实现。

　　目前高唐公司分布式光伏发电并网主要有两种方式，一是居民户小型光伏项目，通过低压线并网，直接接入公用配电网（如图1所示）。二是企业投资光伏项目，一般通过用户内部低压线路并网，后经用户高压专变升压后接入公用电网（如图2所示）。

　　(1)光伏发电功率受天气影响波动较为严重，瞬时功率最大变化率超过10%以上。

　　（2）小型逆变器输出谐波值随负载变化，波动大，当输出减少到额定输出90%时，谐波失线）大规模分布式光伏电源并网后，因受天气影响，其发电出力随机性较大。

　　分布式光伏并网发电过程中，会对整个电网电压的稳定性带来一定的影响。配电网一般呈辐射状，稳态运行状态下，电压沿馈线潮流方向逐渐降低。接入光伏电源后，由于馈线上的传输功率减少，使沿馈线各负荷节点处的电压被抬高.当并网点位于线路末端，且容量足够大时，可能导致一些负荷节点的电压偏移超标，其电压被抬高多少与接入光伏电源的位置及总容量大小密切相关。其次当大量并网光伏电源接入时，光伏电源对电压的影响还体现在可能造成电压的波动和闪变。由于光伏电源的出力随入射的太阳辐照度而变，可能会造成局部配电线路的电压波动和闪变，若跟负荷改变叠加在一起，将会引起更大的电压波动和闪变。

　　逆变器作为分布式光伏并网的关键设备，采用大量电力电子元器件组成，其原理是通过电子开关的快速切换，实现直交流的互换上网，在这个过程难免要产生大量谐波，特别是当同一变电台区安装有较多同一厂家型号的逆变器时，同类型的逆变器(内在电路和控制策略一致)会造成特定次数的谐波叠加，谐波超标情况更为明显。谐波对配电网络和用户的影响范围很大.通常包含改变电压平均值、造成电压闪变、导致旋转电机及发电机发热、变压器发热和磁通饱和、造成保护系统误动作、对通信系统产生电磁干扰和系统噪音，导致计量仪表计量不准确等不利影响。

　　光伏发电并网给电力系统继电保护带来许多影响。我国现有配网，多数是以单电源放射状结构为主，但是这种方式明显不适于分布式光伏发电入网模式，如果光伏系统接入位置距离故障点比较近且容量达到一定值时，很可能引起误动。如果故障点在光伏系统的下游时，流过线路保护的短路电流比未接光伏系统是反而小，此时会降低保护的灵敏性。

　　分布式光伏发电技术的使用能够改善未来电力过度紧张的问题，为适应未来大规模分布式光伏电源的接入，保证电网的安全稳定运行，提出以下对策建议。

　　随着越来越多的分布式电源接入到配电网络中，集中式发电所占比例将有所下降，电力网络的结构和控制方式将会发生改变，这种改变带来的挑战和机遇将要求电力网络从设计、规划等各方面要进行升级换代，合理规划分布式电源接入位置和容量，在最大限度的利用光伏发电量的同时，将负荷节点的电压偏移等电网安全运行指标控制在规定的范围内，引导分布式光伏有序接入电网。

　　（1）认真做好变电站、台区并网分布式电源的统计管理工作，特别是要做好台区单相并网逆变器的安装管控，确保三相并网容量平衡。因光伏发电存在随意性及快速调节特性，对低压弱电系统极易引起系统电压不稳定，根据《城市电力网规划设计导则》要求分布式电源短路比不低于10。《光伏电站接入电网技术规定》要求台区低压分布式电源并网容量一般不超台区容量的25%。

　　（2）加强光伏发电并网配电系统的电能质量监测，严格执行《光伏发电系统接入配电网技术规定》，光伏发电并网运行时向公共点注入的谐波电流等电能质量指标应满足GB/T14549-1993的要求。其次分布式光伏电源并网后将改变原配电系统的故障特征，使故障后电气量变化更加复杂，需要认真开展分布式光伏并网后保护的计算校核，确保电网保护的正确动作，故障快速切除。

　　在进行光伏发电并网过程中，要加强并网设备质量的把关，严格按照国家下发的光伏设备入网相关管理规定执行，选用国家认监委批准的认证光伏设备，坚决杜绝“三无”等不合格产品进入系统运行。严格按照国家《光伏发电工程验收规范》等相关标准，做好分布式光伏工程并网验收检查，相关安全数据试验分析工作，最大限度提高分布式光伏电源并网安全运行水平。

　　积极采用新技术加强分布式光伏并网电力系统的监控、调度，采用新的电网保护和控制技术，及时检测控制电网孤岛的发生，保证故障快速、可靠切除和及时恢复供电。

　　分布式光伏发电以其节能、绿色环保等优势，发展上升势头将不可阻挡。随着越来越多的分布式光伏电源接入到配电网中，配电网的设计、规划、营运和控制都要升级换代来适应其发展，这些都需要电力工作者慢慢研究，但是伴随着分布式光伏发电技术的日益成熟，其必将引领电力发展进入一个全新时代，智能电网正在悄然向我们走来。

　　随着太阳能光伏电站设备成本的降低和技术成熟，近年来光伏发电发展迅速，光伏装机容量逐年递增。特别是日本核辐射事故，加重了人们对安全的担忧，各国政府加大了对以光伏为代表的新能源的投资，可以预计，光伏发电将成为未来能源体系的重要组成部分。太阳能并网发电系统是利用光伏组件将太阳光转换成直流电，再通过逆变器设备逆变变为交流电，再通过升压装置升压并网。太阳能发电优势明显：无污染、绿色环保,是全世界在推广的环保能源项目。

　　并网光伏电站一般按照装机容量大小可划分为：小型（小于等于1MW）、中型（大于1MW并小于等于30MW）和大型（大于30MW）。

　　目前国内大中型并网光伏电站建设进度非常快，新增装机容量历创新高。虽然随着技术更新、市场竞争，光伏系统主要设备价格走低及施工成本降低，目前建设光伏电站的成本比之前降低了许多，但是还要在8.5~10元/W，每度电成本还是比较高，光伏电站属微盈利行业。单个电站的投资额巨大，如何保证其稳定运行，如何提高发电量，提高电站运行效率，是每个光伏企业在整个行业竞争力的重要来源。

　　太阳能光伏技术是将太阳能转化为电能的技术，光伏发电系统是由光伏电池板、汇流箱、逆变器、变压器等构成的发电系统。太阳能辐射能量有光伏电池板直接转换成电能，通过电缆和其它电气设备的转换并入电网。

　　太阳能光伏发电的过程没有机械转动部件也不消耗燃料，并且不排放包括温室气体在内的任何物质，具有无噪声、无污染的特点；太阳能资源没有地域限制，分布广泛且取之不尽，用之不竭。因此，与其它新型发电技术(风力发电与生物质能发电等)相比，太阳能光伏发电是一种具可持续发展理想特征（最丰富的资源和最洁净的发电过程）的可再生能源发电技术，其主要优点有以下几点。

　　1、太阳能资源取之不尽，用之不竭，照耀到地球上的太阳能要比人类当前耗费的能量大6000倍。并且太阳能在地球上散布普遍，只需有光照的当地就可以运用光伏发电系统，不受地区、海拔等要素的限制。

　　2、太阳能资源到处可得，可就近供电。不用长间隔保送，防止了长间隔输电线路所形成的电能损掉，也节流了输电成本。这还也为家用太阳能发电系统在输电不方便的西部大规划运用供应了前提。

　　3、太阳能光伏发电自身不运用燃料，不排放包括温室气体和其他废气在内的任何物质，不污染空气，不发生噪声，对情况友爱，不会蒙受能源危机或燃料市场不变而形成的冲击，是真正绿色环保的新型可再生能源。

　　4、太阳能电池组件构造简略，体积小，分量轻，便于运输和装置。光伏发电系统建立周期短，而依据用电负荷容量可大可小，便利灵敏，极易组合、扩容。

　　在可研设计阶段，优化电站设计，使得光伏电站的设计做到最佳，提高电站的发电效率。如：选择最佳倾角，确保全年接受的太阳辐照量最大；优化光伏电站组串数，目前电站大多为20块组件一串，其实这个设计并不是最佳，根据实际情况，在青海地区，可以选择在22块，这样提高了逆变器的输入直流电压，可以使逆变器早晚多工作一段时间，通过以前的对比，至少可以比20块的每天多工作20分钟；优化厂区布置、汇流箱布置、电缆走经，确保损耗降到最低；确保逆变器室通风，这个关乎逆变器工作效率及逆变器寿命，从多个电站的实际运行来看，逆变器的通风散热对逆变器工作影响很大，对提高发电量至关重要。

　　要提高电站的发电量，设备性能一定要可靠，质量要过硬，电站设备要是经常出故障，停机，对光伏电站的影响特别大，发电量很容易损失。订货阶段，要对设备供货厂提出高标准、严要求。如组件,需要组件厂家，尽可能提供同一批次的组件，包装时尽可将电流统一的包装在一起，这样串联在一起，效率最大；汇流箱、逆变器、箱式升压变、开关柜等要提出适合青海高海拔运行要求，要考虑电气设备的高海拔降效，同时也要考虑青海的特殊天气情况，温差大、紫外线强、风沙大等因素。从设备的可靠性上，确保光伏电站正常发电，提高发电量。

　　好的设计、好的产品、最终要靠施工来实现他的功能。在施工阶段一定要严把施工质量观、严格按照设计图纸施工、施工质量符合规范要求。使得光伏电站整个系统能够有效的运行起来，从施工阶段的高质量、高标准要求来确保光伏电站以后的稳定运行，从而保证发电量。

　　电站的运行管理至关重要，如果前面几个阶段都控制的很好，而在电站的运营上疏于管理，很容易使前期工作前功尽弃，所以做好光伏电站的运营管理至关重要，以下是如何提高运营管理的一些建议和意见：

　　首先要建立全面完整的技术文件资料档案，并设立专人负责技术文件的管理，为电站的安全可靠运行提供基础数据支持。电站的基本技术资料包括：设计方案、施工与竣工图纸、验收文件、各设备的使用手册及工作原理、技术参数、所有操作开关、设备安装规程、设备调试步骤、所有操作开关、按钮、手柄以及状态和信号指示说明、启动设备运行的操作步骤、电站维护的项目及内容、维护日程和所有维护项目的操作规程;、电站故障排除手册，包括详细的检查和修理步骤等。

　　利用计算机管理系统建立电站信息资料，对电站建立数据库，数据库内容包括两方面：一是电站的基本信息，主要有气象地理资料、交通信息、电站的相关信息(如电站建设规模、设备基本参数、建设时间、通电时间、设计建设单位等);二是电站的动态信息，主要包括电站供电信息(用电户、供电时间、负载情况、累计发电量等)，电站运行中出现故障和相应处理情况的描述与统计。

　　记录和分析电站运行状况并制定维护方案。当电站出现故障时，电站操作人员要详细记录故障现象，并协助维修人员进行维修工作，故障排除后要认真填写故障记录表，主要记录内容包括出现故障的设备名称、故障现象描述、故障发生时间、故障处理方法、零部件更换记录、维修人员及维修时间等。电站巡检工作应由专业技术人员定期进行，在巡检过程中要全面检查电站各设备的运行情况和运行现状，并测量相关参数。并仔细查看电站操作人员对日维护、月维护记录情况，对记录数据进行分析，及时指导操作人员对电站进行必要的维护工作：同时还应综合巡检工作中发现的问题，对本次维护中电站的运行状况进行分析评价.最后对电站巡检工作做出详细的总结报告。

　　南碛蟹岣坏奶阳能资源，全岛年日照时数达到1750～2550h，光照率为50%～60%，太阳总辐照量5100～6300MJ/m2，热带海洋气候带来的阵雨可经常清洗光伏电池板并为电池板降温，保证稳定的光伏发电效率，降低维护成本[1]。在海南发展太阳能光伏发电具有得天独厚的自然优势，但是光伏发电需要大量的土地资源，成为海南发展光伏发电的制约因素。鉴于此，海南的部分光伏电站引入了“农地种电”“一地两用”的建设方式，寻找将农业种植和光伏发电有机结合的方式。光伏和农业结合是近几年光伏发电领域的一个重要方向，目前，各地均出现了以光伏发电和农业大棚结合的探索和实践[2-8]。赵雪[9]等研究了光伏日光温室夏季光环境及其对番茄生长的影响，结果显示光伏日光温室内非晶硅电池组件有助于夏季降温，同时其室内光环境可满足番茄的生长。“农地种电”型光伏电站主要是提升光伏组件的安装高度，以此在光伏组件的下部获得农业种植可操作的空间和区域，也能在一定程度上改善光伏组件下部的光环境参数，为农业种植提供可操作的可能。上部发电，下部种植，发电与种植均需要光照资源，寻找光照资源的合理分配方式，是实现发电和农业种植两不误的高效、立体土地利用模式的关键。目前该类型光伏电站在海南缺乏相关的实测研究，因此亟需研究相关的环境因子，检测光伏组件下部种植区域是否能够满足种植的基本要求。

　　本文通过对“农地种电”型光伏电站进行相关环境参数测试，分析其空间分布规律，为该类型光伏电站的农业种植规划提供理论基础，同时也为其他进行该类型光伏电站建设或改进的机构提供参考。

　　25日对位于海南省东方市（北纬19°08′，东经108°52′）某供试的“农地种电”型光伏电站进行了相关的实地测试，对“农地种电”型光伏电站光伏组件下部的光照度变化情况进行了连续的观测。该光伏电站规划装机容量为50MWp，总占地面积约2000亩（133.3hm2）。光伏组件单排水平投影宽度为3.8m，间距为1.35m，光伏组件的倾角为15°，下坡檐的净空高度为2m，上坡檐的净空高度为2.9m，支撑光伏组件支架的高度与传统的光伏电站相比有所提高。试验选取整个电站东部已建成的区域进行测试，光伏电站尺寸参数及测试点布置如图1所示。在光伏组件正下方布置a、b、c三个点，光伏组件间隔区域布置d、e、f三个点。每个测试点在垂直方向上分别在20、50、80、110、150cm的5个高度上布置测试点。光伏组件为南北布置，东西走向，a测试点位于测试区域的南侧（S），f测试点位于测试区域的北侧（N）。采用德国德图（Testo-545）照度计每小时观测1次各测试点的光照度。光照度测试点间距为900mm，根据预试验测试温度在这样的间距中无差值（仪器分辨率0.1℃）或差值仅为0.1℃。考虑到仪器精度和较小差值对要研究内容无影响，本试验仅对光伏组件下面中部的b点与间距处中部的e点不同高度处的温湿度进行了测试。采用日本TANDD（TR-51S）自动温湿度记录仪采集和记录测试点b、e（50?110cm高处）温湿度。选取位于测试的光伏组件旁10m处无遮挡的空地测试光伏组件以外的光照度和温湿度。测试时间段均为8：00～18：00。

　　对试验期间空地处测得光伏组件以外10h平均光照度范围对天气情况进行分类，选取晴间多云（平均光照度47995lx）、阴间晴（平均光照度39369lx）、晴转阴（平均光照度31915lx）、阴间小雨（平均光照度27212lx）等4种天气情况对各测试点6h累计的平均光照度进行分析（图2）。a、b、c、f测试点的平均光照度受外界条件影响较小，a、b点的平均光照度在5000lx左右，c、f点的平均光照度在8000lx左右，a、b、c、f测试点的平均光照度均随高度的增加减少；室外光照强度以及高度对d、e点的平均光照度影响明显，除阴间小雨天气以及阴间晴天气条件下20cm及50cm高度外，d、e点的平均光照度均能达到20000lx以上。

　　把不同天气条件下每个测试点不同测试高度测试值的平均值进行比较分析（表1）。测试点d、e光照度的平均值大于20000lx，达到21677.37lx与31730.88lx，与室外平均光照度比较，透过率达到43.77%与64.08%。

　　d、e点的光照度能够满足大于4000lx光补偿点的6h累计平均光照度不小于20000lx的采光设计标准[10]，保证日光温室强光型蔬菜正常生长发育。而a、b点各高度的光照度均不能达到上述标准，仅适宜于部分光饱和点较低的阴性（观叶类）花卉或药材等作物生产，c、f适宜于阴性蔬菜（叶菜类）[11]等作物生产。

　　上述分析可以看出：在光伏组件正下方，a点的平均光照度最低，d点的平均光照度最高，且a、b、c、d点平均光照度呈递增关系。所以对典型位置a点和d点的20cm处和110cm处数据进行对比分析（图3、图4）能够反映光伏组件正下方光照度在高度和水平方向上的变化趋势。a点不同高度处的光照度受天气情况的影响较小，在不同天气情况下光照度的数值相差不大，变化趋势相同。a点20cm高处在不同天气的情况下，光照度大于5000lx的时长为4h，a点110cm高处的光照度均小于5000lx，这种现象与该区域的光照度均来自于散射光有关。d点正上方无遮挡，以太阳直射光为主，光照度的变化与天气情况密切相关，且在20cm与110cm处光照度的变化不大。在测试的天气情况中，d点各高度光照度大于20000lx的时长在5h以上，最高可以达到65000lx。

　　分别选取测试点a与d在晴间多云和阴间小雨2种典型天气情况下，对比其在20、50、80、110、150cm不同高度处的光照度，分析光伏组件下部光照度在高度方向上的变化规律（图5、图6）。

　　2个测试点在2种天气情况下光照度均分别表现出相同的变化规律。在a点，高度越高，光照度越弱，且出现3组典型的层次关系，即20、50cm处的光照度差别不大，可划分成第一组，80、110cm可划分为第二组，150cm处可划分为第三组。第一组的光照度明显优于第二组，第三组的光照度最弱。按此规律，在此类型的光伏电站下部进行农业种植，以选择冠幅在50cm以内的作物为主，保证作物有相对强的光照度。在d点，由于处于垂直上方无遮挡的状态，其高度方向上的光照度变化不明显，但由于间隔两边的光伏组件影响，也反映出与a点恰好相反的变化规律，即高度越高，光照度越强。

　　分别选取各测试点20cm与110cm高处在晴间多云和阴间小雨2种典型天气情况下，对比其从南到北（abcdef，图1）的光照度，分析光伏组件下部光照度在水平方向上的变化规律（图7）。在晴间多云、阴间小雨2种典型天气情况下，光照度在水平方向上分布不均匀：d、e处光照度最高，a、b处光照度最低，f、c处的光照度略高于a、b处。光照度的水平方向的从低到高变化关系为e、dc、fb、a。

　　通过分析各天气情况下b处，e处和露地的平均温湿度（表2），光伏组件下部（b）的温度低于光伏阵列之间（e）的温度，露地温度最高，三者之间的最大差值为2.4℃，其降温效果与温室外遮阳的降温效果类似[12]。这是由于该类型的光伏发电站仅顶部采用了光伏组件覆盖，由于光伏组件的遮荫，在一定程度上降低了光伏组件下部周围局部的温度，而四周通透又使得气流流动性好，所以相互之间的温差较小。

　　顶部的光伏组件的覆盖对室内相对湿度也有一定影响，光伏组件局部的相对湿度高于露地的相对湿度。阴雨天时由于温度低、雨水多的原因使得组件局部与露地的相对湿度相差较小。

　　6个测试点（a、b、c、d、e、f）的光照度变化较大，反应出光伏组件下部光照分布极不均匀，从各点光照度的平均值来看，d、e点的光照度最大，c、f点次之，a、b点的光照度最小。a、b、c、f四点的平均光照度随高度的增加而减少，光照度表现出与光伏组件高度的正相关性；d、e点的光照度随高度的增加而增加。

　　在外界平均光照度在15000～80000lx的情况下，a、b点仅能保证6h的平均光照度大于4000lx，c、f点能保证6h的平均光照度大于7500lx，这些测试点区域的光照度与作物的光饱和点相差较大，仅能种植喜阴或耐阴的蔬菜、花卉、药材；d、e点6h的平均光照度大于21000lx，能够保证强光型蔬菜的生长。

　　光伏组件下部可种植区域的范围内光照分布不均匀，光伏组件下檐口至中部的范围内的为弱光照区。结合光照在垂直方向上的分布规律，增加支架的高度可有效提高弱光照区的光照度。

　　根据赵雪等[9]研究结果，日光温室前屋面覆盖材料采用阳光板与非晶硅电池组件按1：1比例间隔铺设时，光伏日光温室内非晶硅电池组件有助于夏季降温，同时其室内光环境可满足番茄的正常生长，表明光伏组件不连续安装可显著增加弱光照区的光照强度。

　　增加光伏组件的高度、光伏组件的不连续安装的方式与提高光照度和光照均匀度的关系还需进一步研究。

　　[1]刘明贵.海南发展太阳能光伏发电正逢其时[N].海南日报，2012-07-10（A06）.

　　[3]宁夏光伏温室种蔬菜会发电[J].长江蔬菜，2011，31（17）：48.

　　[4]甘肃嘉峪关建成国内首座示范性光伏温室[J].农业工程技术（温室园艺），2012，32（05）：87.

　　[5]辽宁阜新借力太阳能光伏大棚发展食用菌[J].农业工程技术（温室园艺），2012，32（08）：91.

　　[6]王丽娟，汪树升.宁夏地区光伏发电温室的设计与建造[J].太能，2013（01）：56-59.

　　[7]魏晓明，周长吉，丁小明，等.光伏发电温室的现状及技术前景研究论文集[C]//中国农业工程学会.中国农业工程学会2011年学术年会论文集，2011：910-915.

　　[8]刘辉，沈国正，傅巧娟，等.杭州市薄膜光伏太阳能大棚应用现状及发展对策[J].浙江农业科学，2012（06）：782-787.

　　[9]赵雪，邹志荣，许红军，等.光伏日光温室夏季光环境及其对番茄生长的影响[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2013（12）：93-99.

　　[10]周长吉，王洪礼.日光温室的采光设计[J].石河子农学院学报，1996（03）：14-20.

　　[11]邹志荣，邵孝侯.设施农业环境工程学[M].北京：中国农业出版社，2008：25-27.

　　*项目支持：海南省自然科学基金项目（20153058）；海南地区光伏大棚环境特性及棚内作物适应性研究项目（HD-KYH-2014118）。

　　在光伏发电系统设计中保证太阳能电池板充分吸收太阳辐射的能量是提高太阳能发电效率的有效方式之一，实现的方法是设计自动跟踪式太阳能光伏发电系统。自动跟踪式独立光伏发电系统的开发设计与应用，能够促使太阳能的发电成本得到有效降低，进而推动太阳能在工业及民用生活中的的积极推广和有效应用。自动跟踪式光伏发电系统根据太阳一天内不同时刻的高度角，对太阳电池板的偏转角度进行适当调整，用以保持太阳电池板与太阳入射光线之间的始终处于垂直状态，要求设备具有始终能跟踪太阳的运行轨迹的能力且具有高的精确度，关键技术在于对太阳光照强度的测定及机电控制转动设备的研发。

　　光伏电站建设中完整的光伏发电系统设计要求对光伏电站的实际运行效果进行监控、评估，监控和评估是是通过一些重要参数，如：光照强度、环境温度、阵列电压、蓄电池充电电流、电压、组件功率，发电效率、每小时发电量等的显示来反映电站运行状况的，对系统的监控和评估是保证光伏电站运行质量的重要措施。目前大部分电站的运行监控系统主要是由供电站维护人员通过控制室的液晶屏显示获取到相关参数，对系统的整体运行状况进行有效把握，并负责调整与维护系统，在一些野外光伏电站或远距离电站的监控中，这种方式局限性明显，维护人员必须到控制室现场才能得到数据，严重影响了电站的运行效率和质量。而借助无线通讯网络实行光伏电站运行数据的传递，并通过远程或网络监控系统，快速地分析与诊断每个站点的具体运行情况，根据所得数据，制定相应的处理方案，这有助于推动光伏电站的使用效率不断提升。

　　光伏电站监控无线通讯系统的设计，可以采用工业总线或CAN总线，推动下位机与监控主PC机之间成功实现通讯；也可以借助调制解调器（Modem）或公用电话网络来实现；或者可以将互联网与前两种方式相结合来实现；还可以利用GSM/GPRS无线移动通讯网络，成功实现数据的远程监控。是借助中继卫星和地面移动基站网络实现的远程无线技术。它具备很多方面的特点，例如，数据传输率高，最高可达115kbps；抗干扰性能强；信号覆盖面广；在线时间长；所以对于传送监控信号而言非常适用。本文即基于GSM/GPRS无线移动通讯技术设计一种无线网络监控光伏发电系统。由于以GSM/GPRS的数字信号为基础的远程传输数据具备保真度高、不受时空影响等方面特征，因此以GSM/GPRS无线网络为基础的光伏系统，能够成功实现在线整体系统结构设计

　　无线网络光伏系统的组成部分有很多，包括：光伏发电装置、GPRS网关、电站中的数据采集等系统。数据采集系统中的数据传感器收集发电装置中的各种运行状态参数，如：蓄电池电压、蓄电池充电电流于电压、日照强度、交流电压于电压输出、温度环境、光伏阵列电压等，以TMS320F2812微处理器（单片机）的系统每隔五分钟，对光伏电站的运行数据进行定时采样，并将采样过程所得模拟信号，通过模数转换器实现数字信号的转化与存储；在系统的存储器中，当总站控制机要求回传存储器中的数据时，单片机把存储器中的数据通过集成了Zigbee协调器模块、GPRS模块和串行通讯模块的系统的通信枢纽GPRS网关（无线通信网络）将数据传回远程监控中心，操作人员通过在中央控制室远程监控中心中操控台监控设置以GPRS网关数据为依据，同步设置了光伏发电站GPRS网关时钟数据，同时操作并控制光伏发电。当光伏电站出现运行故障时，管理人员可以发出切断电源的命令，电站也可以进行自动断开，防止故障蔓延，维护发电系统的正常运转。

　　系统采取三层结构。第一层为数据采集层，现场的采样设备将各种传感器所获取的系统数据收集至现场单片机或PC机中，按照实际需求对信号进行数字转换。第二层属于网络传输层，借助无线网络系统实现向中央控制室数据的远程传递。第三层属于状态分析与控制层，工程师们在中央控制室中，借助现代计算机与数字信号相关技术，分析与处理所收集到的数字信号，并评估诊断设备的运行状态，得出相应结论。此外，借助远程网络实现太阳能发电系统的远程监控，确保整套系统处于稳定运行状态。图1所示为具体的结构设计框图。

　　系统软件部分的功能主要在于借助计算机科学技术处理光伏电站的相关数据，整个系统包括很多部分，例如，数据采集程序；数据传输程序；检测控制程序三部分。

　　第一部分数据采集，以TMS320F2812微处理器（单片机）的每隔五分钟系统定时对光伏电站的运行数据进行采样，主要完成将太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器及DC转换器电路的输出电压信号和输出电流信号以及电站所在位置检测的实时天气气象信息经传感器输入电脑中，利用计算机数据库系统实现数据信息的有效存储，然后进一步分析与处理这些数据。光伏能源监控系统中，在采集光伏电站运行数据的过程中，借助传感器实现信息的电信号转换，经调制电路（A/D转换）调制转换后，电信号被送至处理器进行处理来实现一次完整的数据采集和处理的。

　　第二部分是数据传输，模拟信号通过模数转换器转换为数字信号存储在系统的存储器中后，总站控制机在提出回传存储器中的数据要求时，单片机将存储器中的相关数据通过Zigbee协调器、GPRS以及串行通讯等集成模块系统的通信枢纽GPRS网关（无线通信网络）将处理后的数据通过终端机送至现场处理系统和GPRS模块进行远程通讯。

　　第三部分是检测控制程序，该部分在整个程序中处于核心部分，监测系统软件的功能主要包括两个：第一部分属于初始化系统元件环节，对CPU、GPIO等提供初始化服务。第二部分属于执行环节，执行实时显示、驱动控制、远程通讯、现场维护等。包括实现采样数据的LCD的实时显示，实现两路PWM脉冲的产生，命令的解析与执行，操作人员在中央控制室远程操控现场系统的过程中，就需要借助监控中心计算机输送各种命令代码，获取并解析相关数据信息。

　　太阳能作为一种新能源，具备可再生、分布广泛等特点，已经被我国所广泛利用，但光伏电池目前存在转换效率偏低、发电成本高等缺陷，对光伏发电产业的进一步发展形成了重大阻碍。本文以远程与网络监控、无线通讯网络为基础，力求设计出一套光伏电站远程监控系统。这套系统在无线网络系统的作用下，实现了光伏电站组件中蓄电池电压、太阳电池阵列运行电压等运行数据的远程监控；并且实现了当地日照强度、温度等环境参数的成功采集与传送，为综合评价光伏电站运行性能的提供了相关可靠依据。此外，在传递数据信息的过程，采用无线网络系统，使得监控范围得以扩大、运行成本也有所降低，增强了应用价值。

　　[1]唐磊.基于无线网络光伏电站计算机监控系统设计[D].电源技术研究与设计，2013（02）.

　　[2]王锡凡.电力工程基础[M].西安：西安交通大学出版社，2009：156-178.

　　[3]徐静.自动跟踪式独立太阳能光伏发电系统研究[D].杭州：杭州电子科技大学，2009：1-10.

　　目前，光伏监测的共同方案是配置一套局部监测，功能相对较弱，只有实现对各电厂的单独监控，不能使集团投资者及时和全面的了解投资和建设所有电厂信息。电站运行统计数据缺乏，统计数据往往以电子文档形式提交管理者，不利于管理者直观分析。传统电站监控系统还无法及时、准确地发现电站故障信息，通常由运维人员从本地监控平台上读取、申报，人力成本投入高、故障响应速度慢，严重影响光伏系统发电收益。一些光伏电站建设地点偏远、运维人员经验不足、运维操作不规范，易引发安全事故[1]。

　　基于光伏运维云平台的光伏电站运维管理系统―――iSolarCloud将云存储与大数据相结合，引入到电站的管理终端中，可实现100GW+电站接入，便于对所有电站进行集中管控。iSolarCloud不仅可以建立一个完整的管理平台，规范电力设备管理系统，使用平台构建和发展规范化的操作和维修团队，提高电厂的运行效率，降低发电成本（能源levelizedcost，LCOE），和促进电力设备资产管理的透明度，实时控制发电站的地位，对电厂运行数据进行深度挖掘，支持决策，电力光伏电站，证券化，提高光伏发电厂的资产价值[2]。

　　从时间、空间、设备、多维监控、维护、管理、报警、分析、判断、评价、一体化的电厂运行，光伏电站绩效评价指标来达到分析的目的，可以实现[3]：

　　2）自动体检，及时发现隐患，及时向业主对光伏发电厂的健康状况进行报告，分析并确定故障的类型和位置。

　　3）由于地理环境、气候特点的光伏电站，电站规模利用收集到的数据来预测发电量，以确定最佳的阻塞程度和耐受性的除尘方法的发展，最好的经济周期、成本等，实现收益的最大化。

　　4）结合未来网络信息共享，利用周边光伏电站信息结合当地的气象数值预报数据，通过数字信息、互联网、云计算等技术，实现局地瞬时功率预测，准确预测未来时间的发电量，使能量调度更精细化。

　　5）给运行人员、检修人员、管理人员等提供全面、便捷、差异化的数据和服务。

　　6）为今后优化光伏电站设计建设、电站设备规划、新设备接入、维护、更新、系统部件运行最佳匹配、故障早期预判提供依据支撑。

　　1）数字化光伏电站。第一是对目前的光伏发电部分进行智能化、集中化改革，使常规逆变器不仅仅是一个发电部件，而是一个综合电力变换、远程控制、数据采集、在线分析、环境适应能力等为一体的智能控制器，成为电站的传感末梢与区域集控中心；第二，基于现有的RS485低速传输通道的升级，整个电厂形成一个融合的语音和视频通信，快速灵活的部署和维护的免费高速互联网，信息高速公路铺设站流量；最后，采集了电站的完整信息上传到云存储，利用大数据分析和挖掘引擎，实现了电站的智能化管理和对电站性能的连续优化[4]。

　　2）让电站更简单。真正的逆变器直流母线箱冗余系统设施，没有保险丝，风扇等易受伤害的部件，实现简单和标准的电源输送；电站的各个部分可以满足砂、盐雾、高温、高湿度、高海拔等环境复杂，25年免费维修，对质量的要求，运行可靠，施工操作和维护更加容易，最大限度地保护客户的投资。

　　3）全球自动化运维。除了最初的投资和关注的金额，随着电厂存量的规模的增加，越来越广泛的电厂分布，25年的电厂运行和维护生命周期的重要性逐渐增加。数字化光伏电站平台能够为智能光伏电站提供解决方案，提供面向全球的、全流程的智能化管理和运维手段，提升运维效率，降低运维成本，使全球化的运作和维护逐步实现，充分发挥手术效果的规模。全数字发电厂、发电厂，使更简单的操作和维护自动化等创新理念，创造“智能光伏电站智能化、高效、安全可靠的解决方案，最大限度地提高电力控股和管理客户价值[5]。

　　国家政策，以促进国内光伏市场的快速增长，对规模化，规模化，智能化的方向，加剧了对光伏发电厂技术创新的需求。结合新技术、新材料、新设备、新方案和多技术的融合，使未来的智能光伏发电厂日新月异，今天的法律是明天的现实。

　　[1]许映童.以数字信息技术助力打造智能光伏电站[J].太阳能，2014（08）：9-12.

　　[2]智能光伏电站解决方案技术白皮书[J].太阳能，2014（08）：31-33.

　　[3]钟建安.基于组串逆变器的智能大型光伏电站解决方案[J].电气制造，2014（09）：29-31.

　　“太阳能屋顶计划”欲拯救光伏产业太阳能光伏技术运用及发展分析分析太阳能光伏发电技术及应用建筑屋顶太阳能光伏发电项目的分析研究太阳能光伏屋顶与幕墙经济性分析研究太阳能光伏太阳能光伏产业发展面临的挑战及解决浅析太阳能光伏发电技术及应用浅谈太阳能光伏发电技术及应用太阳能光伏发电技术及应用普及常州太阳能光伏产业转型策略分析浅谈太阳能光伏电站投资分析太阳能光伏电站设计影响因素分析太阳能光伏技术与建筑应用分析太阳能光伏发电技术及其应用分析太阳能光伏发电的设计应用分析关于屋顶光伏太阳能并网发电系统的探讨小户型太阳能瓦片屋顶光伏发电系统研究我国太阳能光伏产业投资风险及对策分析我国太阳能光伏发电应用的现状及前景分析常见问题解答当前所在位置：l专访李仙德：中英能源合作将如何发展？

　　本文为江苏省社会科学基金课题：“江苏战略性新兴产业创新驱动及路径研究”（批准号：13EYD024）；南京工程学院大学生科技创新基金项目：“江苏省新能源发电市场研究”（项目编号：TB20160819）成果

　　从国民经济生产的角度分析，能源消费与GDP是一种投入与产出的关系。从数据上看，2008～2014年江苏省GDP由30，981.98亿元增加至65，088.32亿元，年均增幅达12.14%。与之对应的是，电力消费量由3，118.32亿千瓦时增加至5，012.54亿千瓦时，年均增幅6.84%。从总量上看，江苏省GDP与电力消费量均位列全国前列，国民经济保持平稳快速发展。从发展趋势来看，2000～2007年江苏省GDP年均增长13.5%。同时能源消费年均增长13.3%。能源消费增幅明显放缓，单位地区生产总值能耗持续下降，能源消费与经济发展的协调性进一步加强。在一定程度上缓解了江苏省能源供应压力，达到了绿色发展、可持续发展的要求。江苏省工业发展起步较早，发展相对稳定，经济体量在国内遥遥领先。目前全省工业化和城市化发展所需的一次能源主要依赖外地输入；未来全省要在有限的不可再生资源和环境承载力基础上继续推进经济社会的持续发展，必须改变传统的发展模式与能源利用方式。

　　（一）光伏发电。2008年，江苏省新能源产业实现产值889亿元，光伏产业产值达780亿元，占比高达87.74%。光伏产业已成为江苏省新能源领域的支柱产业，总产量和产能在全国均遥遥领先。其中，太阳能电池产量占全球总产量的25%，全国总产量的70%，达1，580MW。同时，各种利好政策不断助推光伏发电市场。经过多年的发展，产业链条已日臻完善，技术水平不断进步。形成了300余家相关企业从高纯度多晶硅、硅片、太阳能电池、组件、集成发电系统设备到光伏应用产品的一条龙产业链，并不断向上下游进行延伸。无锡尚德拥有自主知识产权的Pluto单晶硅电池，其光电转换率已达19%，居世界第一位。徐州中能公司生产的多晶硅成本低至每公斤25美元，处于国际领先地位。江苏省光伏企业正不断加快自身国际化进程和国际市场竞争力，在国际光伏产业中发挥主导作用。然而，受2009年国际金融危机的影响，国际光伏市场迅速萎缩，海外订单锐减，国内行业产能严重过剩，企业发展面临严重困难。部分企业陷入生产成本高、生产效能低、负债压力增大的窘况。

　　目前，江苏省的光伏产业竞争非常激烈，而光伏板的生产属于资本密集型产业，往往需要十亿级的资金量，令很多中小企业望而却步。这些企业转而投资于光伏电站建设。值得注意的是，类似于房地产开发的“代建-收购”模式得以发展。中小企业有技术却苦于没有资金，投资者有资金却主要热衷于收购电站。在市场竞争日益激烈的背景下，如何进一步引导资本与技术相结合，促使中小企业做大做强，是一个值得思考的重要问题。

　　（二）风力发电。江苏省拥有954千米海岸线平方公里，而且每年仍持续向外淤涨。占全国滩涂总面积的25%，位居全国沿海各省区市之首，近海风电可开发量达18，000MW，风能资源丰富，风能资源利用难度低。利用多方有利条件，江苏省成为全国风力发电装备制造大省。风电整机制造能力高达100万千瓦，风电装备成套机组制造企业数量在全国遥遥领先，风力发电机和高速齿轮箱、回转支承等关键零部件国内市场占有率达50%。江苏风电生产在进行自主研发的同时引进消化，有力提升了兆瓦级风电机组整体设计与制造技术、重要支撑部件制造技术，从而使产业规模和技术水平均在国内遥遥领先。风力发电1.5兆瓦机组形成批量生产，2兆瓦机组试制成功，3兆瓦机组研制进展顺利。下一步应结合江苏省风能资源、地理条件、土地资源状况以及社会经济发展水平，有序发展沿湖滩涂、丘陵山区与地广人稀地带分散式低风速风力发电，就近接入电网，加快实现分散的风能资源就近分散利用。

　　（三）生物质能发电。农村经济社会的高速发展，导致农村能源消耗量持续增加。在此背景下，生物质能作为一项极具应用前景的新能源，其开发利用是解决能源紧张形势下农村能源供应问题的有效举措。以农作物、木材及其废弃物和动物粪便为主要内容的生物质能源，广泛分布于各农村地区。在生物质能有效转化方面，生物质发电排放的二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等污染物远少于燃煤发电，特别是生物质从生长到燃烧总体上对环境不增加碳排放量，生物质气化更是对环境不产生任何负面影响；垃圾焚烧发电工程对消除生活垃圾对环境的影响，科学有效地处理生活垃圾，提高环境质量，使垃圾达到无害化、减量化和资源化处理起到了关键作用；农村沼气工程属于清洁生产的重要措施，使农民能够有效转化各种有机废弃物从而得到资源化利用，对农村环境保护和可持续发展具有极其重要的作用。为了顺应生物质能利用技术状况和江苏省经济社会的发展，江苏省生物质能利用以生物质制气、生物质发电、固体成型燃料为重点，积极推广生物质燃气，有序发展生物质发电，加大步子，又好又快推进生物质成型燃料产业化进程。

　　（四）核能、水电、地热能。江苏省的核能产业以田湾核电站为代表，装机容量212亿千瓦，年发电量140亿千瓦时。作为中俄两国最大的经济技术合作项目，田湾核电站已投产运营十余年，为江苏省提供了大量清洁电力，有力助推了江苏省经济的发展。核电能带来良好的经济效益，但前期巨大的投资使很多企业望而却步。面对广阔的市场，如何进一步激发投资者活力，引导民间资本参股核电项目，成为广大新能源民企共同关心的问题。

　　江苏省地处长江中下游平原，地势低平，水能资源并不丰富，但河网密布，水量充沛，可利用这一优势进行抽水蓄能电站建设。已建成的宜兴抽水蓄能电站年发电14.9亿千瓦时，为“削峰填谷”保障电网安全以及节约能源做出了重要贡献。

　　江苏省位于东部沿海地区高热流地热异常带，为江苏省提供了丰富的地热能源。为充分利用地热能资源，江苏省拟开发以温泉和中浅层地温热能资源为主的商业模式。

　　1、建设成本。对于商用光伏电站而言，施工建设并持续运营的条件是社会资本的不断注入。光伏电站建设成本高，中小企业难以独自承担。其中，投资机构、电源生产商和发电集团都有通过售电而赚取超额利润的诉求，对我国光伏发电运营模式提出突破性挑战。对于随着薄膜发电技术的应用和储能产品的进步，对于自发自用的用户来说，投资成本在不断降低但仍处于较高水平。这部分用户一是有较高节能意愿的家庭；二是对供电可靠性要求较高的单位；三是装机规模较大的工商企业。

　　2、运维成本。相较于建设成本，光伏发电的运维成本低廉。光伏发电设备的全寿命周期约为25～30年，每年的运维成本约占投资额的0.5%～1%。

　　1、经济效益。光伏电站一旦建成往往能带来良好的经济效益。对投资企业来说，运营光伏电站能带来良好的现金流，同时有10%以上的投资回报率。对于自发自用用户来说，满足自身能源供应后，多余的电力还可以并网出售，享受国家每千瓦时0.42元的补贴。在青海省等偏远地区，商业用电电价高达每千瓦时4元，采用这种模式无疑能给用户带来巨大的经济效益。

　　2、社会效益。对于山区、高原、西北等我国电网欠发达的偏远地区而言，太阳能无疑是最方便、廉价的能源。一个光伏电站或屋顶太阳能发电设备成为了解决用电问题的最佳方案。光伏发电设备能极大地提高当地居民的生活水平，为当地提供了生产力进一步发展的可能，并为转变传统生产生活模式逐步脱贫致富提供了思路。符合国家产业政策和可持续发展战略，且相应国家“十三五”脱贫攻坚计划，具有良好的社会效益。

　　3、环境效益。利用屋顶、湖面、荒地等闲置空间建设的光伏发电机组不占用土地资源，在运行过程中不产生任何噪音。以一个3KW家用分布式并网发电机组为例，在全寿命周期中，除自用外，还可为电网提供清洁电能近10万度，可节约标煤35.1吨，减排二氧化碳91.62吨，减排二氧化硫0.29吨，减排氮氧化物0.25吨，以及大量灰渣的排放，从而改善了大气环境，具有良好的环境友好性。

　　（一）新能源产业仍不能满足绿色发展的需求。经过多年的产业结构转型升级，江苏省的经济发展已向建设资源节约型经济体系和消费方式迈出了坚实的一步，在单位GDP能耗、二氧化硫排放量、碳排放量、氮氧化物排放量、化学需氧量等许多领域已处于全国领先水平。但仍未完全走出“高投入、高能耗、低效率”的粗放型发展模式，面临经济发展和环境治理双重压力。可持续发展的能源战略不仅重视节约能源，还要注重开拓能源特别是新能源的供应渠道，提高能源的利用效率。

　　（二）新能源产业区域发展不平衡。地区差异是江苏省新能源产业的一个明显特征。一方面以无锡为代表的苏南地区在新能源，尤其在光伏产业的市场中占绝对优势；另一方面苏北地区光伏产业起步较晚，以多晶硅和硅制品等原材料生产为主，技术性和创新性不强。在光伏发电领域，应根据江苏省太阳能资源、地理条件、土地资源以及国内光伏产业发展情况，以规模化与分散化相结合。构建以并网光伏电站项目为主、分布式光伏发电项目为辅、渔光互补光伏发电项目为示范，太阳能光热利用为补充的利用格局。不断扩大太阳能应用规模，为区域产业协同发展提供市场空间。

　　（三）注意产业链延伸，开拓海外市场。新能源基础设施建设投资量大、建设周期长，往往由政府或大型国企主导。与此同时，很多新能源中小企业依靠政府补贴生存，呈现出畸形发展的现状。在经济下行的压力下和转变经济增长方式的要求下，如何让新能源中小企业有独立造血的能力就显得尤为重要。

　　发展新能源，很大程度上是对环境保护的需要，但在某些地区却是刚需。如我国的偏远地区和非洲、东南亚等经济欠发达地区，电网覆盖率低。在没有电网覆盖的地区，新能源发电就成为解决用电问题的唯一方法。此类新能源工程以光伏和风电为主。为了解决发电不均衡，尤其是夜间和无风天气的用电问题，新能源发电设施往往要配合储能产品使用。产业发展有待提高，储能产品所发挥的作用对新能源产业至关重要。而目前我国储能产业较为混乱，缺乏统一的标准和指导。一方面在发达国家，“新能源发电――储能产品储电”模式已成为绝大多数新能源用户的标配；另一方面我国这种模式尚处于起步阶段，市场潜力巨大。在传统市场竞争日益激烈，需求趋于饱和的今天，应鼓励新能源企业延伸其产业链，着力研发高端储能产品。如发展化合物薄膜、晶硅薄膜、锂离子、钒液流、钠硫等电池储能技术。向新能源成套装备研发领域转型，积极顺应国内外需求。

　　（四）提升新能源企业整体质量，注重行业品牌建设。依据国家最新出台的新能源装备制造业相关准入条件，对现有企业逐一进行审查，坚决淘汰不符合准入条件的企业。引导企业提高现有产品技术水平，加快研发新型技术产品，鼓励现有企业通过兼并重组、强强联合、引入战略投资者等方式做强做大。鼓励现有优势企业对规模小、无知名度、无研发能力进行兼并，提高产业集中度；支持现有优势企业间开展战略合作，强强联合，优势互补；鼓励现有企业引入全球知名的新能源企业作为战略合作伙伴，利用知名企业的产品、技术、品牌、营销、管理等方面优势壮大自身。

　　（五）严格落实环评制度，杜绝以环保的名义破坏环境。新能源项目的建设往往能提供大量的清洁能源，不排放污染物和温室气体，而且可显著减少煤炭消耗和火力发电的水资源消耗，带来良好的生态效益。因此往往会忽略项目本身的环保性。光伏硅片的生产会消耗大量能源，风电装置建设占用一定的土地资源，风力发电机旋转的风机叶片可能会对靠近居民区的地方产生噪音污染，生物质能发电尤其是垃圾焚烧发电如果烟气处理不当，会严重破坏环境、不利于充分发挥地热能，同时会破坏土壤周围生态系统。随着海外市场，尤其是欧盟对产品环保性的要求日益严苛，产品的环保性往往成为开拓海外市场的瓶颈。因而，需要加强重视施工前做好环评及地质勘探等工作。新能源开发及使用过程严格遵守国家环境保护的有关法律、法规及规定，采取相应环保措施，不对环境产生负面影响。这既有利于保护生态环境，也有利于推动新能源企业“走出去”。

　　大力发展新能源是江苏省进一步落实科学发展观、争当生态文明建设典范的重要内容，也将为江苏省构建现代产业体系做出重要贡献，其新能源发电市场广阔，优势独特。结合当下电力体制改革，新能源发电行业市场前景广阔。加大新能源开发、利用力度，有利于减少常规能源消耗，对于弥补资源短缺、增加能源总量、调整能源结构、满足供应需求、实现绿色经济都具有极其重要的作用。新能源企业应以自身实际为基础，以市场需求为导向，打造自身核心竞争力。政府应对投资者，尤其是民间资本加以适当引导，把握电力体制改革的历史机遇，把新能源产业做大做强，打造江苏省经济新的增长极。

　　[1]王当龄，朱健.江苏能源利用的现状与问题分析[J].能源研究与利用，2005.1.

　　[2]姚晓霞.江苏新能源产业发展现状及路径[J].江苏商论，2010.3.

　　[3]江苏省人民政府.省政府关于印发江苏省新能源产业调整和振兴规划纲要的通知（苏政发[2009]74号）[E].江苏省人民政府公报，2009.5.2.

　　[4]刘媛，许迎.江苏新能源产业发展研究[J].当代经济，2014.14.

　　经济的发展离不开能源的支持，而石化能源是目前能源应用的主流，粗放的开采和使用对环境造成了严重的污染，人类的生活环境日益遭到破坏，同时也制约了经济可持续发展。因此，人们急需新型的无污染能源实现经济的可持续发展，太阳能作为一种无污染，并且可再生的资源，是当前能源短缺背景下化石燃料最佳的替代品。光伏l电是目前光能的主要利用形式，随着光伏发电技术的不断发展，光伏技术逐渐在世界上取得了广泛的应用，规模越来越大，对经济的发展起到了不容忽视的作用。

　　从现阶段全世界范围内分布式电源的发展情况来看，光伏发电有着广阔的发展空间。这是因为世界范围内出现了严重的能源危机以及电力危机，故而集中发电已经造成电力系统严重不足的现象，其无法满足电力供应要求以及电力供应质量，所以，分布式光伏并网系统出现。所谓的分布式电源，实则就是在用户的附近，进行发电，从而使得电能可以就地利用。并且，以10kV及其以下的电压接入到电网当中，其中主要表现为对能源的综合利用。大电网系统以及分布式电源系统的相互结合，构成了现阶段我国电力应用的现状，也是未来我国电力系统发展以及智能电网建立和完善的主要发展方向。

　　分布式光伏发电在我国的应用现状，是非常值得分析和探讨的。光伏发电主要是将太阳能作为主要的能源，并且这样的发电方式可以有效利用能源，且不受地理位置的限制。既不会造成土地资源的浪费，安装起来也相对灵活，符合可持续发展的相关要求。尤其在近些年来，能源危机问题越来越严重，且环境保护的要求也越来越高。这就直接促进了我国分布式光伏发电的不断发展，使得其逐步成为影响世界电力格局变化的主要方向。

　　分布式光伏并网在不断发展过程当中，对配电网本身产生了较为明显的影响。首先，分布式光伏并网的快速发展使得配电网当中的电能质量出现了变化。由于分布式光伏并网采用的是高频调制，很容易产生谐波。因此，因其所输出的功率会具有一定的不稳定性，容易造成电网电压的快速波动及其闪动变化。配电系统最初是由相对单一并且能够进行分配的角色，逐步转变成为对电能进行收集，以及传输和分配的一系列交换系统。因此，针对于此，就会直接造成电能受到谐波污染，或者是因为电压不断波动而出现严重的闪变现象。

　　分布式光伏并网系统还会对配电网的正常运行产生较为严重的影响。这是因为大规模的光伏并网发电，可以有效对太阳能进行利用。但是往往光伏发电也会因为太阳强度的不同、环境差异以及温度变化等众多原因，造成并网之后功率出现严重的变动，存在一定的不确定性。许多用户在使用光伏发电系统之后，会使得相关的电力人员更加难以对电网的实际负荷情况进行掌控，进而在进行系统调度以及整体计划的时候，易出现问题。

　　除此之外，分布式光伏并网发电系统在接入公共电网之后，往往也会造成配电网当中的电源点数量有所增加。而电源点因为过于分散，所以单点规模相对较小，这也为后续电源协调控制带来了很大的困难。传统的常规调动并不能够满足当前的用电要求，尤其在用电高峰阶段，会直接对电压的稳定性、安全性带来很大隐患，确实增大了电网运行的控制难度。

　　若电力线路出现故障，或是因为需要停电进行维修而导致断电时，各个用户端分布式光伏电源便可能同附近负载形成电力公司无法控制的供电孤岛，即孤岛效应。伴随着分布式光伏并网系统应用范围的持续扩大，形成孤岛效应的几率也随之增加。孤岛效应的形成往往对用户正常用电以及配电网形成如下负面影响：第一，存在孤岛效应的区域，无论是供电电压还是供电频率，均不稳定。第二，供电恢复过程中，由于相位之间不同步，有可能导致电网受到冲击。第三，光伏供电系统出现孤岛现象之后，则用原有配电网之间相互分离。如果原供电模式为单相供电模式，便有可能使配电网发生三相负荷不对称的问题，进而降低其余用户的用电整体质量。第四，当配电网切换至孤岛方式，仅仅依靠光伏发电系统供应电能，若该供电系统当中部分并未安设储能构件或是储能元件容量不足，均有可能令用户的负荷出现电压不稳定或是闪变的问题。

　　通常情况下，各个光伏电站的并网方式之间并不相同，彼此各有特点。究其原因，在于光伏电站受到电网架构的影响。因此，建议企业按照各个光伏电站本身的特点，为电站装设对应的安全自动装置。安装过程中，企业工作人员应遵照如下基本原则：若情况较为紧急，建议工作人员自系统内切除光伏电站，仅仅保留系统本身，以确保电力系统运行的稳定性以及安全性，从而建立完善第三道防线选择局部式光纤差动保护

　　基于一般微机保护容易受到分布式光伏电站并网的干扰，且受到的干扰较为严重，建议企业在条件允许的前提下，应用局部式光纤差动保护作为应对措施。如此一来，企业无需将光伏发电因阳光照射而受到限制纳入考虑范围当中，同时也避免出现因助增电流而致使保护灵敏度降低等问题。

　　作为一种近年来逐渐广泛应用起来的新型发电技术，分布式光伏电源接入到配电网会对传统配电网产生巨大的影响，不仅影响到配电网的潮流分布，同时也会使其电能质量获得极大的提升。目前分布式光伏电源仍然处于发展阶段，其在接入配电网后仍然存在较多的问题有待解决，因此必须明确光伏式电源对于接入配电网对配电网的影响。该文主要对光伏式电源接入配电网的相关问题进行研究，对于解决分布式光伏电源接入配电网的问题具有一定的借鉴意义。

　　[1]张忠林，罗卫华，施毅斌，等.分布式光伏并网对配电网的影响及解决措施[J].供用电，2013（4）：20-24.

　　[2]陈黎军.分布式光伏发电并网对配电网安全的影响分析[J].电力安全技术，2014（8）：13-17.

　　[3]袁志坚.分布式光伏并网对配电网的影响及解决措施探讨[J].科技展望，2016（20）：94，96.

　　光伏发电指利用太阳能电池发电。目前主流太阳能电池是晶体硅电池，其产业链包括从硅料提纯、铸锭切片、电池片制造到组件制造的装备制造业，以及下游发电系统集成安装、发电运营等发电业。根据欧洲光伏协会(EPIA)统计，2011年全球光伏新增装机30GW，累计装机容量达到70GW。目前全球光伏累计装机前5位国家为德国、意大利、日本、美国、西班牙。

　　我国光伏发电2009年以前一直增长缓慢，主要用于偏远地区或特殊供电领域。随着政府陆续出台金太阳工程和特许招标等鼓励政策，尤其是2011年10月正式公布光伏标杆电价，我国光伏发电迅速发展，2011年新增装机陡增到2GW，累计装机达到3GW，成为世界第6大光伏装机国。与之相反，我国光伏装备制造行业发展迅猛。2007年至今我国光伏装备制造产量一直居世界首位；2010年后电池产量超过全球总产量的50%。2011年我国光伏电池产能已经超过35GW，当年产量达16GW；预计2012年我国光伏电池产能将超过40GW。SolarBuzz公布2011年全球光伏产业10强企业依次为：FirstSolar(美国)、尚德(中国)、晶澳(中国)、英利(中国)、天合(中国)、茂迪(台湾)、晶显(台湾)、新日光(台湾)、阿特斯(中国)、SunPower(美国)；其中中国大陆有5名，中国台湾有3名。

　　自2010年10月起，全球光伏装备行业进入了下行周期，产业链从硅料、硅片、电池片到组件四个环节的价格至今下跌均在60%以上。2012年以来价格下跌趋缓。近期，由于美国双反制裁导致美国市场对非中国制造电池片的需求增加，引起电池片价格小幅反弹，但不具可持续性。本轮周期带来了行业震荡。2011年底至今，EvergreenSolar、Solon、SolarMillenium、Odersun等海外光伏巨头相继宣告破产，曾经世界最大电池片生产商Q-Cells于2012年4月递交破产申请。国内也接近全行业亏损，尚德、英利等亏损严重，LDK甚至出现运营困难；大量中小光伏企业减产、停产甚至倒闭。但总体来说由于国内生产成本较低，行业情况相对好。

　　1.产能过剩引起价格下跌。本轮价格下跌是由产能严重过剩引起的。2011年全球光伏新增装机29GW，而组件产能近50G，过剩严重。与常规能源及风能、核能等平价上网的清洁能源相比，光伏发电成本高，尚不能实现平价上网，市场发展严重依赖各国的补贴政策。随着德、意、葡等欧洲传统光伏大国的补贴减少，新增需求减速，进一步加剧了产能与需求的矛盾，导致了价格持续下跌。

　　2.国内光伏产业凸显制约因素。(1)光伏产业投资过热，供需失衡，产能过剩。(2)主要硅料和关键设备依赖进口，电池和组件90%以上销往国外，两头在外极易受国外政策干扰。(3)很多企业研发能力和投入不足，缺乏核心竞争力。(4)多数中小企业集中在产业链中下游劳动密集和盈利能力薄弱的环节，抗风险能力差。

　　1.产能过剩将持续。2011年底，全球多晶硅产能已超过30万吨，可转化为近50GW电池产能。Solarbuzz预测，2012年全球组件产量将达53GW、新增库存约10GW；与欧洲光伏协会(EPIA)预测的2012年全球最乐观40GW新增装机相比，产能仍处于过剩状态。

　　2.国内光伏市场启动，欧洲市场增速降低。2012年2月工信部《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》；国家发改委也明确了光伏的上网政策目标，2015年累计装机达到15GW。在一系列政策刺激下，2011年国内光伏市场爆发式增长。业界普遍预期2015年中国累计装机容量可能达到近20GW。受欧债危机及光伏装机价格下降影响，欧洲各国补贴政策大幅减少，市场增速将放缓。EPAI预测2012年在乐观情形下欧洲光伏新增装机约为21GW，略低于2012年的装机量。

　　3.成本下降与平价上网。过去5年欧洲光伏装机成本已下降50%，2011年最低装机成本达1.85欧元/瓦。预计到2022年装机成本有望再下降35%-51%。过去3年光伏组件成本下降超70%，2011年平均水平为1美元/瓦，预计2012年将再下降13%。2011年，意大利、塞浦路斯等光照条件好的国家已实现居民用户平价上网。预计2012年德国、西班牙等大部分主流光伏国家都将进入居民用户侧平价上网。2013年到2015年，中国、意大利等主流光伏国家将大规模进入工商业用户平价上网的时代。

　　1.坚定不移地支持光伏产业发展。太阳能是可再生清洁能源，是未来能源产业发展方向之一。预计随着光伏系统成本的不断下降，可很快实现平价上网，光伏市场前景广阔。而在全球高科技电子领域，中国光伏产业是为数不多具备核心竞争力的产业。新型产业发展一般经历以下历程：(1)科技创新；(2)产业导入；(3)快速发展；(4)产能过剩、技术提升、成本下降；(5)行业整合集中；(6)持续健康运营。目前价格下跌是光伏产业发展的正常现象，有利于行业集中度提升和技术进步。金融系统应继续坚定不移的支持产业发展，帮助企业转危为机。

　　2.选择性支持重点企业，促进产业整合集中。金融机构内部应建立完善的风控机制，可参考“名单制”管理的方法，选择性支持目前已形成一定规模优势与品牌效应的重点企业，支持其利用先进产能在市场中扩大优势地位，促进产业的整合集中。

　　3.严控新增产能，重点推动技术升级改造提升。金融机构应完善光伏信贷政策，除极少数先进技术改造项目外，严控新增光伏产能贷款，防止行业继续盲目扩张。同时在具体操作中，利用信贷工具，引导企业加大研发投入，做好技术储备，不断提升核心竞争力。

　　4.重点支持光伏企业下游电站建设，拓展全产业链。为应对行业过剩危机，金融系统当前应重点支持有实力的光伏厂商向下游拓展，投资建设太阳能光伏电站。一方面可通过终端系统建设拉动其组件、电池产能的消化，为其产品提供市场保障；另一方面电站作为具有稳定收益的投资，也可在一定程度上改善光伏企业的收入结构，提升光伏企业的盈利水平。

　　5.近期加大流动性支持，提升企业“造血能力”。目前在光伏业全面亏损的情况下，可加大对重点企业流动性支持，帮助其提升“造血能力”，渡过难关。

　　自1839年发现“光生伏打效应”和1954年第一块实用的光伏电池问世以来，国外太阳能光伏发电取得了长足进步。单晶硅电池的实验室效率已经从20世纪50年代的10%提高到目前25%，多晶硅电池的实验室效率也达到20.4%，非晶硅薄膜电池实验室效率达到10.1%，碲化镉太阳能电池实验室效率达到16.4%，铜铟镓硒太阳能电池实验室效率达到20.3%[1]。以美国SunPower和日本Panasonic为代表的高效电池组件制造商的光伏产品效率已达到24%。日本的太阳能光伏发电系统形成了成熟的技术和产业体系，尤其是住宅建筑的太阳能光伏发电系统，已成为最大的太阳能光伏发电系统的设置用户。目前高效单晶组件产品的成本已低于传统单晶组件产品，但还高于多晶产品，高效电池技术在全球范围内蓄势待发[2]。

　　目前，世界光伏技术呈现的特点是经济越发达的国家对光伏产业越重视，其技术发展也就越先进。在欧洲，德国、法国的光伏技术处于领先地位;在亚洲，日本走在前面，尤其是福岛核电站事故后，绿色可再生能源成为日本发展的主流，日本的太阳能光伏发电系统已形成了成熟的技术和产业体系，户用电源系统发展迅速，已成为太阳能发电的重要组成部分。中国也紧跟发展步伐，分布式电站和户用电站将成为我国的主要支持方向。

　　我国光伏电池的研究始于1958年，自1981年开始，光伏电池及其应用开始列入国家的科技攻关计划，通过“六五”到“十一五”六个五年计划，在光伏电池器件及应用技术方面取得了可喜成绩;2000年之后，国家科技部启动了国家863计划和973计划，分别对光伏发电的产业化技术和基础性研究给予支持，尤其在晶体硅电池领域，重点加强对单晶硅电池技术、多晶硅铸锭技术、高效电池技术、晶体硅电池产业化技术以及特殊太阳电池组件的开发[3]。目前，单晶硅电池的实验室效率最高24%，产业化单晶硅电池的最高效率已经超过20%;多晶硅电池的实验室效率最高达19.5%，产业化多晶硅电池的效率已经达到18.5%。

　　在世界光伏市场拉动下和国家队发展新兴产业的支持和促进下，我国光伏制造业从小到大、从弱到强，已经成为全球太阳电池和组件的最大制造国。总体看，一是我国晶硅电池/组件在性价比上具有国际竞争优势;二是多晶硅材料不具有晶硅电池/组件那样的竞争优势，特别是成本处于劣势。我国现有一部分多晶硅制造企业由于成本高于国际平均水平而不得不停产，因此针对提高多晶硅性价比的技术是我国多晶硅的奋斗目标;三是在原辅材料及设备制造方面，有些材料，如封装玻璃、切割液、密封胶等，基本满足了国内的市场需求。但有些材料，如组件封装材料EVA和背板材料TPT等与国外还有一定差距。我国光伏设备制造为满足国内需求做出了重大贡献，但高端设备与国际相比还有一定差距。高端原辅材料及高端设备制造技术水平的全面提升是我国光伏产业的重要战略任务之一。

　　河北光伏产业起步较早，具备较好的产业基础和竞争力。目前，河北省光伏产业水平和规模在全国处于“第一梯队”。由《河北省高新技术企业统计报表》可知河北从事光伏产业的高新技术企业有30余家。虽然河北省有一些在全国具有较大影响力的光伏企业，比如晶龙集团、英利集团，但河北光伏行业也存在着各光伏企业科技发展水平总体差异较大的现实情况。

　　2012年行业危机对河北省光伏产业形成严重冲击。资料显示，当年河北省太阳能电池产量3321.4MW，同比增长26.69%;主营业务收入累计200.11亿元，同比增长-33.48%，利税总额-27.24亿元，增产不增收，亏损额逐月加大，部分以光伏产业为电子信息领域发展重点的地市亏损局面较为严重。即便如此，主营业务收入占河北省光伏行业近30%的晶龙、英利集团等一批太阳能光伏重点企业，在2012年的行业危机中却逆市上扬。

　　河北以晶龙集团和英利集团为代表的光伏企业在国内外技术和市场方面都占有重要地位。晶龙集团以生产单晶硅和单晶硅太阳能电池见长，英利集团在多晶电池及多晶硅铸碇方面发展迅猛。

　　晶龙集团旗下子公司晶澳公司开发了许多高效率、低成本的量产工艺和技术，打通了电池和组件量产中的技术环节，率先将所有产线上单晶电池（P型）效率提高至19.5%以上，单晶组件功率提升至270W以上，多晶电池效率提高至18.0%以上，多晶组件功率提升至260W以上。由于较好的产品品质、有竞争力的生产成本，在欧盟“双反”背景下，晶澳能够获得超过50%的欧盟进口配额（晶硅电池）。从2010年开始，晶澳研发N型电池技术（Bycium，倍秀）已有4年基础，目前Bycium实验室批量效率达20.5%，最高到20.9%。凭借业内领先的制造技术水平以及优秀的电池技术研发能力，为低成本、高质量、高功率N型单晶产品的规模化量产提供富有竞争力的解决方案。

　　英利集团的Panda（熊猫）电池源于ECN的n-Pasha电池，熊猫电池量产后电池光电转换效率在19.5%～20.0%，组件功率在270W～275W，开创了国内N型太阳能电池的新发展方向。但熊猫电池为了为了平衡成本，未采用特别复杂的流程。其与传统P型单晶电池技术主要差异如下：需要以少子寿命较高的N型硅片作为衬底，前表面进行硼扩获得PN结结构，需要应用前表面钝化技术和背表面钝化技术，背面需要金属Ag栅线收集电流，流程相对复杂、辅料成本较高。

　　多晶硅原材料、硅片的制备、高效太阳能电池制备等几个关键领域的技术发展情况是：

　　改良西门子法加低温氢化技术是目前全球多晶硅原料的主流科技方向，在提高效率、降低成本特别是降低电消耗方面效果显著。我国90%以上是改良西门子法，改良西门子法加低温氢化技术是我国行业发展的基本态势。

　　3.2.1晶体硅的制备。晶体硅分为单晶硅和浇铸硅，两条技术路线年。市场的占有率与两种方法在不同时期所产生的科技进步紧密相连。浇铸硅产量大成本低，但是制备电池的转换效率相对较低;单晶硅产量低、成本偏高，但转换效率是目前光伏电池中最高的。欧洲屋顶电站最兴旺的时候，也是单晶硅在世界市场占有率最高的时候。中国光伏发电的发展初期阶段主要以地面大型电站为主，由于不受占地面积的限制，浇筑硅因其成本较低得到了长足的发展。随着分布式电站的实施，单晶硅还会重新占据上风，两条技术路线的竞争也还会长期存在。

　　在单晶硅制备中，目前全球主要采用的是P型掺硼晶硅制作，光照10小时后会产生5%～8%不可恢复效率衰减，该难题长期困扰着光伏界，河北省科学家研发低光衰掺镓硅单晶，平均消除6%光衰，成本降低6%。

　　3.2.2硅片的切割。线切割技术的问世，完全取代了内圆切割，实现了切割技术的升级换代。随着科技的不断进步，金刚线切割技术已经问世，不仅切割速度是常规线倍，而且冷却浆液无污染，避免了线切割后的砂浆废液后处理，具有很好环保效果。冷却方式的革新，推动了线切割的更新换代，金刚线切割技术是未来的发展主流。

　　高效太阳能电池的制备技术分为：碲化镉薄膜电池、非晶硅薄膜电池、铜铟镓硒薄膜电池、染料敏化柔性电池、晶硅电池。晶硅电池以转化效率高、成本低占据了市场的主流，目前的市场占有率达到85%以上，成为光伏发电的主要技术。相比而言，薄膜电池成本高、效率低，投资巨大。

　　晶硅电池的发展近几年有了突破性的进展，量产效率已超过20%，2012-2014年科技部资助的863计划把中国晶硅电池的转化效率提高到了一个崭新的阶段，达到国际先进水平。继续提高晶硅电池的转化效率，是目前光伏发电的研究的主流方向和目标。

　　背接触电池技术、二次印刷技术、大功率高效低衰减光伏组件技术是目前最新的科技动态和发展方向。

　　本部分对光伏领域的专利进行分析，从发展规模、发展趋势、主要国家技术领域和主要机构技术分布等方面考察光伏技术发展态势。研究对象为全球光伏技术的相关专利，专利数据来源于中国科技信息研究所专利分析数据库，通过关键词与分类号的组配检索下载建成“光伏产业专题专利数据库”，并基于该数据库进行相关分析。由于专利数据的延迟性，导致2010年和2011年的专利数据不完整，因此下文分析中这两个年度的内容仅供参考，不做结论。

　　20世纪60-70年代光伏技术处于发展初期，总体专利申请量较小，每年的专利申请数量基本维持在10之内;直到20世纪70年代末，光伏技术越来越受到重视，专利申请数量开始逐步增长，最高的年份是1983年，达235项;20世纪80年代中后期光伏技术发展出现波动，表现为专利申请数量开始小幅回落，这种回落的态势一直持续到20世纪90年代中期，由每年200余项降到不足百项;从1995年开始光伏技术开始进入上升阶段，稳步、平缓的发展一直持续到2001年，该年专利申请量达306项;在2002年增长速度有一个小幅回调之后，光伏技术度专利申请量出现了新一轮的、真正的高速发展期，全球专利申请数量迅猛增长，在2002年到2005年4年间，专利申请数量翻了一番，由每年近300项上升到600余项，在2006年到2009年的4年间，专利申请数量又翻了一番，由每年不到1000项增长2085项。

　　美国、中国、韩国、日本、英国、法国、德国、中国台湾、加拿大、澳大利亚这10个国家和地区拥有全球专利申请数的96.7%，其中美国和中国均占24%，日本占20.5%，韩国和德国分别占有8%左右的份额。

　　在六大技术领域中，结晶硅专利申请量最多，其次为化合物薄膜和薄膜硅，化合物结晶及染料敏化最少。其中结晶硅专利申请起始年限最早在20世纪60年代。

　　中国在光伏技术领域的专利申请量总量位于世界领先地位，在结晶硅和化合物薄膜方面研发实力强，专利申请数量超过了其他国家，而化合物结晶核方面研发能力弱，专利数量较少;美国在不同领域的技术分布态势和全球技术分布一致，专利申请量最多的是结晶硅，薄膜硅和化合物薄膜专利申请数量相近，位于其次，染料敏化方面的专利申请数量最少;日本在结晶硅和薄膜硅两个领域的专利申请数量相近，且为最多，其次是化合物薄膜专利申请数量，染料敏化方面的专利申请数量最少;欧洲和德国的光伏技术专利分布相似，它们的专利申请数量远低于前三个国家，专利申请量最多的是结晶硅，薄膜硅和化合物薄膜专利申请数量相近，位于其次，化合物结晶的专利申请数额位于倒数第二，不过在染料敏化和有机半导体方面，这两个地区存在明显差异，德国染料敏化专利数远大于欧洲，而欧洲的有机半导体专利数远大于德国;韩国在专利申请量最多的是结晶硅，其次化合物薄膜，薄膜硅和有机半导体专利申请数量相近，位于再次，最少的染料敏化和化合物结晶的专利申请数额。

　　光伏技术领域主要专利申请机构全球排名如图2，在前20位的排名中，日本机构有12家，占60%;美国机构有4家，占20%;韩国和德国分别有2家机构。其中，专利申请数量最多的3个机构分别是日本的三洋电力、佳能和三菱集。