基本介紹
概念,發電原理,發電系統,系統組成,電池組件,逆變器,配電室,防雷擊,系統優點,成功案例,最新政策,調查分析,
概念
光伏併網發電系統就是太陽能光伏發電系統與常規電網相連，共同承擔供電任務。當有陽光時，逆變器將光伏系統所發的直流電逆變成正弦交流電，產生的交流電可以直接供給交流負載，然後將剩餘的電能輸入電網，或者直接將產生的全部電能併入電網。在沒有太陽時，負載用電全部由電網供給。
因為直接將電能輸入電網，光伏獨立系統中的蓄電池完全被光伏併網系統中的電網所取代。免除配置蓄電池，省掉了蓄電池蓄能和釋放的過程，可以充分利用光伏陣列所發的電力，從而減小了能量的損耗，降低了系統成本。但是系統中需要專用的併網逆變器，以保證輸出的電力滿足電網對電壓、頻率等性能指標的要求。逆變器同時還控制光伏陣列的最大功率點跟蹤（MPPT）、控制併網電流的波形和功率，使向電網傳送的功率和光伏陣列所發出的最大功率電能相平衡。這種系統通常能夠並行使用市電和太陽能光伏系統作為本地交流負載的電源，降低了整個系統的負載斷電率。而且併網光伏系統還可以對公用電網起到調峰的作用。太陽能光伏發電進入大規模商業化套用是必由之路，就是將太陽能光伏系統接入常規電網，實現聯網發電。與獨立運行的太陽能光伏發電站相比，併入電網可以給光伏發電帶來諸多好處，可以歸納以下幾點：
1、 省掉了蓄電池作為儲能；
2、 隨著逆變器製造技術的不斷進步，以後逆變器的穩定性、可靠性等將更加完善；
3、 光伏陣列可以始終運行在最大功率點處，由電網來接納太陽能所發的全部電能，提高了太陽能發電效率；
4、 電網獲得了收益，分散布置的光伏系統能夠為當地的用戶提供電能，緩解了電網的傳輸和分配負擔；
5、 光伏組件與建築完美結合，既可以發電又能作為建築材料和裝飾材料。
發電原理
太陽能光伏發電是依靠太陽能電池組件，利用半導體材料的電子學特性，當太陽光照射在半導體PN結上，由於P－N結勢壘區產生了較強的內建靜電場，因而產生在勢壘區中的非平衡電子和空穴或產生在勢壘區外但擴散進勢壘區的非平衡電子和空穴，在內建靜電場的作用下，各自向相反方向運動，離開勢壘區，結果使P區電勢升高，N區電勢降低，從而在外電路中產生電壓和電流，將光能轉化成電能。太陽能光伏發電系統大體上可以分為兩類，一類是併網發電系統，即和公用電網通過標準接口相連線，像一個小型的發電廠；另一類是獨立式發電系統，即在自己的閉路系統內部形成電路。併網發電系統通過光伏數組將接收來的太陽輻射能量經過高頻直流轉換後變成高壓直流電，經過逆變器逆變後向電網輸出與電網電壓同頻、同相的正弦交流電流。而獨立式發電系統光伏數組首先會將接收來的太陽輻射能量直接轉換成電能供給負載，並將多餘能量經過充電控制器後以化學能的形式儲存在蓄電池中。
光伏併網發電原理圖
光伏併網發電原理圖發電系統
併網發電系統分為太陽能併網發電系統和風力併網發電系統。 併網太陽能發電系統由光伏組件（方陣）、光伏併網逆變電源量裝置組成。光伏組件（方陣）將太陽能轉化為直流電能，通過併網逆變電源將直流電能轉化為與電網同頻同相的交流電能饋入電網。併網逆變電源是光伏併網發電系統的核心設備。 風機併網發電系統由風力機、風機控制器、風機併網逆變電源及計量裝置等組成。風機將風能轉化為交流電能，通過風機控制器再轉換為直流電能，經風機併網逆變器將直流電能轉化為與電網同頻同相的交流電能饋入電網。風機併網逆變電源是風力併網發電系統的核心控制設備，它將風機發出的交流電整流成直流電力，然後逆變成交流電最大限度饋入電網。
光伏併網發電系統
光伏併網發電系統系統組成
電池組件
一個太陽能電池只能產生大約0.5V的電壓，遠低於實際使用所需電壓。為了滿足實際套用的需要，需要把太陽能電池連線成組件。太陽能電池組件包含一定數量的太陽能電池，這些太陽能電池通過導線連線。如一個組件上，太陽能電池的數量是36片，這意味著一個太陽能組件大約能產生17V的電壓。
通過導線連線的太陽能電池被密封成的物理單元被稱為太陽能電池組件，具有一定的防腐、防風、防雹、防雨的能力，廣泛套用於各個領域和系統。當套用領域需要較高的電壓和電流而單個組件不能滿足要求時，可把多個組件組成太陽能電池方陣，以獲得所需要的電壓和電流。
逆變器
將直流電變換成交流電的設備。由於太陽能電池發出的是直流電，而一般的負載是交流負載，所以逆變器是不可缺少的。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和併網逆變器。獨立運行逆變器用於獨立運行的太陽能電池發電系統，為獨立負載供電。併網逆變器用於併網運行的太陽能電池發電系統將發出的電能饋入電網。逆變器按輸出波形又可分為方波逆變器和正弦波逆變器。
光伏併網發電體系圖
光伏併網發電體系圖配電室
防雷擊
為了保證系統在雷雨等惡劣天氣下能夠安全運行，要對這套系統採取防雷措施。主要有以下幾個方面：
（1）地線是避雷、防雷的關鍵，在進行配電室基礎建設和太陽電池方陣基礎建設的同時，選擇光電廠附近土層較厚、潮濕的地點，挖一2m深地線坑，採用40扁鋼，添加降阻劑並引出地線，引出線採用35mm2銅芯電纜，接地電阻應小於4Ω。
光伏併網發電系統（3）太陽電池方陣電纜進入配電室的電壓為DC220V，採用PVC管地埋，加防雷器保護。此外電池板方陣的支架應保證良好的接地。
系統優點
與離網太陽能發電系統相比，併網發電系統具有以下優點：
1.利用清潔乾淨、可再生的自然能源太陽能發電，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，與生態環境和諧，符合經濟社會可持續發展戰略。
2.所發電能饋入電網，以電網為儲能裝置。當用電負荷較大時，太陽能電力不足就向市電購電。而負荷較小時，或用不完電力時，就可將多餘的電力賣給市電。在背靠電網的前提下，該系統省掉了蓄電池，從而擴張了使用的範圍和靈活性，提高系統的平均無故障時間和蓄電池的二次污染，並降低了造價。
3.光伏電池組件與建築物完美結合，既可發電又能作為建築材料和裝飾材料，使物質資源充分利用發揮多種功能，不但有利於降低建設費用，並且還使建築物科技含量提高、增加“賣點”。
4.分散式建設，就近就地分散發供電，進入和退出電網靈活，既有利於增強電力系統抵禦戰爭和災害的能力，又有利於改善電力系統的負荷平衡，並可降低線路損耗。
光伏併網發電
光伏併網發電成功案例
羊八井光伏電站
最新政策
電網新政為光伏行業注入活力
國家電網公司規定，從2012年11月1日起，對適用範圍內的分散式光伏發電項目提供系統接入方案制訂、併網檢測、調試等全過程服務，不收取費用。同時，對分散式光伏發電項目所發的富餘電量，國家電網公司將按照有關政策全額收購。
光伏併網發電
光伏併網發電全國工商聯新能源商會秘書長曾少軍表示，國家電網在此時出台促進分散式光伏發電併網的政策，表明了政府支持光伏產業發展的態度，給困境中的我國光伏企業帶來了信心。各地電網公司已正式受理分散式光伏發電併網申請。
業界憂慮光伏併網政策執行力
國家電網公司承諾全部併網流程辦理周期約為45個工作日。“在這一政策出台後，相關企業就會採取行動找電網企業申請併網，在這一過程中，政策是不是貫徹下來了，併網是否依然碰壁，這些都還需要繼續盯下去。”南昌大學太陽能光伏學院院長周浪說。
同時，國家電網公司還規定，電網企業在關口電能計量裝置安裝完成後，10個工作日內組織併網驗收及併網調試，驗收標準按國家有關規定執行。
對此，業內人士表示：“目前，國家針對光伏發電項目已出台了設計標準和施工標準，但對併網驗收卻沒有明確的標準。國家電網公司聲稱根據國家相關標準驗收，但是到底什麼標準，現在還說不清楚。”
國家電網在政策中提出要變以往的裝機補貼為度電補貼。曾少軍表示，這一調整有利於分散式光伏發電發展，但在具體結算方法上還不盡合理。“按照政策，我們上、下網電量將分開結算，光伏發電業主給電網賣電的電價和從電網買電的電價不同，這顯然是不合理的。”
應儘快出台配套政策完善運作模式
針對上述問題，業內人士認為，國家應該儘快出台相關配套政策，確保國家電網公司關於促進分散式光伏發電併網的政策能夠執行到位，並建立起完善的商業化運作模式。
國家能源局於2013年11月26日發布有效期為3年的《光伏發電運營監管暫行辦法》，規定電網企業應當全額收購其電網覆蓋範圍內併網光伏電站項目和分散式光伏發電項目的上網電量，明確了能源主管部門及其派出機構對於光伏發電併網運營的各項監管責任，光伏發電項目運營主體和電網企業應當承擔的責任，從而推進光伏發電併網有序進行。正文如下：
第一章 總則
任何單位和個人發現違反本辦法和國家有關規定的行為,可以向國務院能源主管部門及其派出機構投訴和舉報，國務院能源主管部門及其派出機構應依法處理。
第四條 光伏發電項目運營主體和電網企業應當遵守電力業務許可制度，依法開展光伏發電相關業務，並接受國務院能源主管部門及其派出機構的監管。
第二章 監管內容
第五條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電項目運營主體和電網企業電力許可制度執行情況實施監管。
除按規定實施電力業務許可豁免的光伏發電項目外，其他併網光伏發電項目運營主體應當申領電力業務許可證。持證經營主體應當保持許可條件，許可事項或登記事項發生變化的，應當按規定辦理變更手續。
第六條 國務院能源主管部門及其派出機構按照有關規定對光伏發電電能質量情況實施監管。
光伏發電併網點的電能質量應符合國家標準，確保電網可靠運行。
第七條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電配套電網建設情況實施監管。
接入公共電網的光伏發電項目，接入系統工程以及接入引起的公共電網改造部分由電網企業投資建設。接入用戶側的光伏發電項目，接入系統工程由項目運營主體投資建設，接入引起的公共電網改造部分由電網企業投資建設。
第八條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電併網服務情況實施監管。
電網企業應當按照積極服務、簡潔高效的原則，建立和完善光伏電站項目接網服務流程，並提供併網辦理流程說明、相關政策解釋、併網工作進度查詢以及配合併網調試和驗收等服務。
電網企業應當為分散式光伏發電接入提供便利條件，在併網申請受理、接入系統方案制訂、契約和協定簽署、併網驗收和併網調試全過程服務中，按照“一口對外”的原則，簡化辦理程式。
電網企業對分散式光伏發電項目免收系統備用容量費和相關服務費用。
第九條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電併網環節的時限情況實施監管。
光伏電站項目併網環節時限按照國家能源局有關規定執行。
分散式光伏發電項目，電網企業自受理併網申請之日起25個工作日內向項目業主提供接入系統方案；自項目業主確認接入系統方案起5個工作日內，提供接入電網意見函，項目業主據此開展項目備案和工程設計等後續工作；自受理併網驗收及併網調試申請起10個工作日內完成關口電能計量裝置安裝服務，並與項目業主按照要求籤署購售電契約和併網協定；自關口電能計量裝置安裝完成後10個工作日內組織併網驗收及併網調試，向項目業主提供驗收意見，調試通過後直接轉入併網運行，驗收標準按國家有關規定執行。若驗收不合格，電網企業應向項目業主提出解決方案。
第十條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電項目購售電契約和併網協定簽訂、執行和備案情況實施監管。
電網企業應與光伏電站項目運營主體簽訂購售電契約和併網調度協定，契約和協定簽訂應當符合國家有關規定，並在契約和協定簽訂10個工作日內向國務院能源主管部門派出機構備案。光伏電站購售電契約和併網調度協定範本，國務院能源主管部門將會同國家工商行政管理部門另行制定。
電網企業應按照有關規定及時與分散式光伏發電項目運營主體簽訂併網協定和購售電契約。
電力調度機構應當按照國家有關可再生能源發電上網規定，編制發電調度計畫並組織實施。電力調度機構除因不可抗力或者有危及電網安全穩定的情形外，不得限制光伏發電出力。
本辦法所稱危及電網安全穩定的情形，應由國務院能源主管部門及其派出機構組織認定。
光伏發電項目運營主體應當遵守發電廠併網運行管理有關規定，服從調度指揮、執行調度命令。
電網企業應當全額收購其電網覆蓋範圍內光伏發電項目的上網電量。因不可抗力或者有危及電網安全穩定的情形，未能全額收購的，電網企業應當及時將未能全額上網的時間、原因等信息書面告知光伏發電項目運營主體，並報國務院能源主管部門派出機構備案。
第十三條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電併網運行維護情況實施監管。
併網光伏電站項目運營主體負責光伏電站場址內集電線路和升壓站的運行、維護和管理，電網企業負責光伏電站配套電力送出工程和公共電網的運行、維護和管理。電網企業安排電網設備檢修應儘量不影響併網光伏電站送出能力，並提前三個月書面通知併網光伏電站項目運營主體。
光伏電站項目上網電量計量點原則上設定在產權分界點處，對項目上網電量進行計量。電網企業負責定期進行檢測校表，裝置配置和檢測應滿足國家和行業有關電量計量技術標準和規定。
電網企業對分散式光伏發電項目應安裝兩套計量裝置，對全部發電量、上網電量分別計量。
第十五條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電電費結算情況實施監管。
光伏發電項目電費結算按照有關規定執行。以自然人為運營主體的，電網企業應儘量簡化程式，提供便捷的結算服務。
第十六條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電補貼發放情況實施監管。
電網企業應按照國家核定的補貼標準，及時、足額轉付補貼資金。
第三章 監管措施
第十七條 國務院能源主管部門派出機構與省級能源主管部門應當加強光伏發電項目管理和監管信息共享，形成有機協作、分工負責的工作機制。
第十八條 電網企業應向所在地區的國務院能源主管部門派出機構按季度報送以下信息：
1．光伏發電項目併網接入情況，包括接入電壓等級、接入容量、併網接入時間等。
2．光伏發電項目併網交易情況，包括發電量、自用電量、上網電量、網購電量等。
3．光伏電站項目併網運行過程中遇到的重要問題等。
併網光伏電站運營主體應根據產業監測和質量監督等相關規定，定期將運行信息上報，並對發生的事故及重要問題及時向所在省（市）的國務院能源主管部門派出機構報告。
國務院能源主管部門及其派出機構根據履行監管職責的需要，可以要求光伏發電運營主體和電網企業報送與監管事項相關的其他檔案、資料。
第十九條 國務院能源主管部門及其派出機構可採取下列措施進行現場檢查：
1．進入併網光伏電站和電網企業進行檢查；
2．詢問光伏發電項目和調度機構工作人員，要求其對有關檢查事項作出說明；
3．查閱、複製與檢查事項有關的檔案、資料，對可能被轉移、隱匿、損毀的檔案、資料予以封存；
4．對檢查中發現的違法行為，有權當場予以糾正或者要求限期改正。
第二十條 光伏發電項目運營主體與電網企業就併網無法達成協定，影響電力交易正常進行的，國務院能源主管部門及其派出機構應當進行協調；經協調仍不能達成協定的，由國務院能源主管部門及其派出機構按照有關規定予以裁決。
電網企業和光伏發電項目運營主體因履行契約等發生爭議，可以向國務院能源主管部門及其派出機構申請調解。
第二十一條 國務院能源主管部門及其派出機構可以向社會公開全國光伏發電運營情況、電力企業對國家有關可再生能源政策、規定的執行情況等。
第二十二條 電網企業和光伏發電項目運營主體違反本辦法規定，國務院能源主管部門及其派出機構可依照《中華人民共和國可再生能源法》和《電力監管條例》等追究其相關責任。
電網企業未按照規定完成收購可再生能源電量，造成光伏發電項目運營主體經濟損失的，應當按照《中華人民共和國可再生能源法》的規定承擔賠償責任。
第四章 附則
第二十三條 本辦法由國家能源局負責解釋，各派出機構可根據本地實際情況擬定監管實施細則。
第二十四條 本辦法自發布之日起施行，有效期為3年。
調查分析
在2015中國光伏大會上，工業與信息化部副部長懷進鵬重申，工信部下一步將推動光伏企業兼併重組。這是繼2014年底，工信部印發《關於進一步最佳化光伏企業兼併重組市場環境的意見》（下稱《意見》）後，政府層面再一次釋放出"抱團求大"信號。《意見》提出，鼓勵符合規範條件的骨幹光伏企業充分發揮資金、技術、品牌等優勢，對運營狀況欠佳但有一定技術實力的，以及上下游環節企業實施兼併重組，並支持跨國併購。中國光伏企業已出現較為顯著的分化現象。大企業憑藉規模、品牌和技術，訂單飽滿，產能利用率高，而中小企業接單困難，大部分為代工、或供給自身電站建設，這為光伏企業的兼併重組提供了基礎。
截至2015年底，我國光伏發電累計裝機容量4318萬千瓦，成為全球光伏發電裝機容量最大的國家。其中，光伏電站3712萬千瓦，分散式606萬千瓦，年發電量392億千瓦時。2015年新增裝機容量1513萬千瓦，完成了2015年度新增併網裝機1500萬千瓦的目標，占全球新增裝機的四分之一以上，占我國光伏電池組件年產量的三分之一，為我國光伏製造業提供了有效的市場支撐。
全國大多數地區光伏發電運行情況良好，全國全年平均利用小時數為1133小時，西北部分地區出現了較為嚴重的棄光現象，甘肅全年平均利用小時數為1061小時，棄光率達31%;新疆自治區全年平均利用小時數為1042小時，棄光率達26%.2015年光伏系統成本將下降到1.5萬元/千瓦，發電成本下降到0.8元/千瓦時，配電側達到"平價上網";到2020年，系統成本下降到1萬元/千瓦，發電成本達到0.6元/千瓦時，在發電側實現"平價上網",在主要電力市場實現有效競爭。可以預見在不久的將來，平價上網時代的到來將給太陽能光伏發電帶來巨大的發展空間。跨界合作將是未來的發展方向，2015年隨著綠色製造2025、新型農業生態等政策的發布，光伏農業、漁光互補、能源網際網路等概念已有不同企業涉獵。但未來五年是實踐的五年，光伏產業有望與農漁林業、扶貧、智慧型城市建設等形成跨界合作和生態聯動，檢驗和最佳化現行的各種跨界概念。
