聯(lián)網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性，可概括為如下幾點(diǎn)：
①利用清潔干凈、可再生的自然能源太陽能發(fā)電，不耗用不可再生的、資源有限的含碳化石能源，使用中無溫室氣體和污染物排放，與生態(tài)環(huán)境和諧，符合經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
②所發(fā)電能饋入電網(wǎng)，以電網(wǎng)為儲(chǔ)能裝置，省掉蓄電池，比獨(dú)立太陽能光伏系統(tǒng)的建設(shè)投資可減少達(dá)３５％一４５％，從而使發(fā)電成本大為降低。省掉蓄電池并可提高系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間和蓄電池的二次污染。
③光伏電池組件與建筑物完美結(jié)合，既可發(fā)電又能作為建筑材料和裝飾材料，使物質(zhì)資源充分利用發(fā)揮多種功能，不但有利于降低建設(shè)費(fèi)用，并且還使建筑物科技含量提高、增加“賣點(diǎn)”。
④分布式建設(shè)，就近就地分散發(fā)供電，進(jìn)入和退出電網(wǎng)靈活，既有利于增強(qiáng)電力系統(tǒng)抵御戰(zhàn)爭(zhēng)和災(zāi)害的能力，又有利于改善電力系統(tǒng)的負(fù)荷平衡，并可降低線路損耗。
⑤可起調(diào)峰作用。
聯(lián)網(wǎng)太陽能光伏系統(tǒng)是世界各發(fā)達(dá)國家在光伏應(yīng)用領(lǐng)域競(jìng)相發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，是世界太陽能光伏發(fā)電的主流發(fā)展趨勢(shì)，市場(chǎng)巨大，前景廣闊。
各國聯(lián)網(wǎng)太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)展情況如下：
① 德國。１９９０年德國首先開始實(shí)施由政府投資支持、被電力公司承認(rèn)的“１０００屋頂計(jì)劃”，繼而擴(kuò)展為“２０００屋頂計(jì)劃”。到１９９７年，已成功地建成１００００多個(gè)聯(lián)網(wǎng)住宅光伏屋頂系統(tǒng)，每套１～５ｋＷｐ，總計(jì)安裝光伏組件３３ＭＷｐ。緊接著又于１９９８年提出“１０萬屋頂計(jì)劃”，自１９９９年１月開始實(shí)施。計(jì)劃提出，１９９９年建設(shè)６０００套，２０００年建設(shè)９０００套，２００１年建設(shè)１２０００套，２００２年建設(shè)１７０００套，２００３年建設(shè)２４０００套，２００４年建設(shè)３２０００套，累計(jì)１０萬套，光伏組件總裝機(jī)容量３００ＭＷｐ。
② 美國。美國是最早進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)光伏發(fā)電的國家。２０世紀(jì)８０年代初開始實(shí)施ＰＶＵＳＡ計(jì)劃，即光伏發(fā)電公共電力規(guī)模應(yīng)用計(jì)劃，建造了１００ｋＷ以上的大型聯(lián)網(wǎng)光伏電站４座，最大的為６ＭＷ。１９９６年在能源部的支持下又開始了一項(xiàng)“光伏建筑物計(jì)劃ＰＶ－ＢＯＮＵＳ”，共投資達(dá)２０億美元。１９９７年６月，在聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會(huì)上又宣布了一個(gè)宏偉的“百萬太陽能屋頂計(jì)劃”。該計(jì)劃的目標(biāo)是：到２０１０年累計(jì)安裝１０１．４萬套太陽能住宅包括聯(lián)網(wǎng)屋頂光伏系統(tǒng)和太陽能供熱系統(tǒng)，光伏組件的總裝機(jī)容量為３ ０２５ＭＷｐ；屆時(shí)，系統(tǒng)的建設(shè)成本可降到２美元/Ｗｐ，電價(jià)可降到７．７美分/ｋＷ．ｈ，年可減排ＣＯ２３５１．１萬噸，總計(jì)可增加就業(yè)７．１５萬人。
③ 日本。１９９４年１月開始實(shí)施“朝日七年計(jì)劃”，到２０００年安裝１６．２萬套聯(lián)網(wǎng)屋頂光伏系統(tǒng)，光伏組件總安裝容量１８５ＭＷｐ。１９９７年又再次宣布實(shí)施“７萬屋頂計(jì)劃”，每套容量擴(kuò)大為４ｋＷｐ，光伏組件總安裝容量為２８０ＭＷｐ。據(jù)日本經(jīng)產(chǎn)省的數(shù)據(jù)，到２００１年底，日本國內(nèi)已建設(shè)光伏系統(tǒng)５．２萬套，光伏組件總裝機(jī)容量３１２ＭＷｐ。日本政府提出的發(fā)展目標(biāo)是，到２０１０年光伏組件的總裝機(jī)容量達(dá)到４７００ＭＷｐ。
④瑞士。提出從１９９１－２０００年的１０年間為３０２９個(gè)村莊的居民安裝光伏屋頂系統(tǒng)。
⑤意大利。１９９８年開始實(shí)施“太陽能屋頂計(jì)劃”，５年共投入５５００億里拉約合３億美元，到２００２年光伏組件總安裝容量達(dá)到５０ＭＷｐ。
⑥澳大利亞。提出了一個(gè)光伏組件總安裝容量為７５０ＭＷｐ的聯(lián)網(wǎng)光伏屋頂發(fā)展計(jì)劃，目前正在積極推行。２０００年悉尼奧運(yùn)會(huì)時(shí)ＢＰ太陽能公司在運(yùn)動(dòng)員村安裝了６６５套屋頂光伏系統(tǒng)，每套光伏組件功率ｌｋＷｐ。
⑦印度。在發(fā)展中國家，印度于１９９７年１２月也宣布了一項(xiàng)光伏屋頂計(jì)劃，提出到２００２年在全印度將推廣１５０萬套光伏屋頂系統(tǒng)。
聯(lián)網(wǎng)太陽能光伏系統(tǒng)可分為集中式大型聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)以下簡(jiǎn)稱為大型聯(lián)網(wǎng)光伏電站和分散式小型聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)以下簡(jiǎn)稱住宅聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)兩大類型。大型聯(lián)網(wǎng)光伏電站的主要特點(diǎn)是所發(fā)電能被直接輸送到電網(wǎng)上，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。建設(shè)這種大型聯(lián)網(wǎng)光伏電站，投資巨大，建設(shè)期長(zhǎng)，需要復(fù)雜的控制和配電設(shè)備，并要占用大片土地，同時(shí)其發(fā)電成本目前要比市電貴數(shù)倍，因而發(fā)展不快。而住宅聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)，特別是與建筑結(jié)合的住宅屋頂聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)，由于具有上述的優(yōu)越性，建設(shè)容易，投資不大，許多國家又相繼出臺(tái)了一系列激勵(lì)政策，因而在各發(fā)達(dá)國家倍受青睞，發(fā)展迅速，成為主流。因此，下面重點(diǎn)介紹住宅聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)。
住宅聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，是所發(fā)的電能直接分配到住宅用戶的用電負(fù)載上，多余或不足的電力通過聯(lián)接電網(wǎng)來調(diào)節(jié)。住宅系統(tǒng)并可分為有逆流和無逆流兩種形式。有逆流系統(tǒng)，是在光伏系統(tǒng)產(chǎn)生剩余電力時(shí)將該電能送入電網(wǎng)，由于是同電網(wǎng)的供電方向相反，所以稱為逆流；當(dāng)光伏系統(tǒng)電力不夠時(shí)，則由電網(wǎng)供電（見圖11-14）。這種系統(tǒng)，一般是為光伏系統(tǒng)的發(fā)電能力大于負(fù)載或發(fā)電時(shí)間同負(fù)荷用電時(shí)間不相匹配而設(shè)計(jì)的。住宅系統(tǒng)由于輸出的電量受天氣和季節(jié)的制約，而用電又有時(shí)間的區(qū)分，為保證電力平衡，一般均設(shè)計(jì)成有逆流系統(tǒng)。無逆流系統(tǒng)，則是指光伏系統(tǒng)的發(fā)電量始終小于或等于負(fù)荷的用電量，電量不夠時(shí)由電網(wǎng)提供，即光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)形成并聯(lián)向負(fù)載供電。這種系統(tǒng)，即使當(dāng)光伏系統(tǒng)由于某種特殊原因產(chǎn)生剩余電能，也只能通過某種手段加以處理或放棄。由于不會(huì)出現(xiàn)光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)輸電的情況，所以稱為無逆流系統(tǒng)（見圖11-15）。
住宅系統(tǒng)又有家庭系統(tǒng)和小區(qū)系統(tǒng)之分。家庭系統(tǒng)，裝機(jī)容量較小，一般為１－５ｋＷｐ，為自家供電，由自家管理，獨(dú)立計(jì)量電量。小區(qū)系統(tǒng)，裝機(jī)容量較大些，一般為５０～３００ｋＷｐ，為一個(gè)小區(qū)或一棟建筑物供電，統(tǒng)一管理，集中分表計(jì)量電量。
根據(jù)光伏系統(tǒng)是否配置蓄電池，又有可調(diào)度型系統(tǒng)和不可調(diào)度型系統(tǒng)之分。配置少量電池的系統(tǒng)，稱為可調(diào)度型系統(tǒng)（見圖11-16）。不配置蓄電池的系統(tǒng)，稱為不可調(diào)度型系統(tǒng)（見圖11-17）?？烧{(diào)度型系統(tǒng)主動(dòng)性較強(qiáng)，當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)限電、掉電、停電等情況時(shí)仍可正常供電。
住宅聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)通常是白天光伏系統(tǒng)發(fā)電量大而負(fù)載耗電量小，晚上光伏系統(tǒng)不發(fā)電而負(fù)載耗電量大。將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)相聯(lián)，就可將光伏系統(tǒng)白天所發(fā)的多余電力“儲(chǔ)存”到電網(wǎng)中，待用電時(shí)隨時(shí)取用，省掉了儲(chǔ)能蓄電池。其工作原理是：太陽能電池方陣在太陽光輻照下發(fā)出直流電，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，供用電器使用；系統(tǒng)同時(shí)又與電網(wǎng)相聯(lián)，白天將太陽能電池方陣發(fā)出的多余電能經(jīng)聯(lián)網(wǎng)逆變器逆變?yōu)榉纤与娋W(wǎng)電能質(zhì)量要求的交流電饋入電網(wǎng)，在晚上或陰雨天發(fā)電量不足時(shí)，由電網(wǎng)向住宅用戶供電。住宅聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)所帶負(fù)載的電壓，在我國一般為單向２２０Ｖ和三相３８０Ｖ，所接入的電網(wǎng)為低壓商用電網(wǎng)。
典型住宅聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)主要由太陽能電池方陣、聯(lián)網(wǎng)逆變器和控制器等３大部分構(gòu)成，如圖５所示。
太陽能電池方陣是聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)的主要部件，由其將接收到的太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能。目前工程上應(yīng)用的太陽能電池方陣多為由一定數(shù)量的晶體硅太陽能電池組件按照聯(lián)網(wǎng)逆變器輸入電壓的要求串、并聯(lián)后固定在支架上組成。住宅聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的光伏方陣一般都用支架安裝在建筑物的屋頂上，如能在住宅或建筑物建設(shè)時(shí)就考慮方陣的安裝朝向和傾斜角度等要求，并預(yù)先埋好地腳螺栓等固定元件，則光伏方陣安裝時(shí)就將很為方便和快捷。
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