太陽能是大自然賜予的一種取之不盡、用之不竭、無污染的綠色能源，但它具有隨機性、間歇性的特點。據估計，地球一年從太陽獲得的能量約為7×1017 kWh，我國陸地一年所獲得的太陽能在1.3×1016 kWh左右。由於各地區在地球上所處經緯度不同，我國各地平均日照射量和日照時間有很大差別，我國平均日照射量在2.6 kWh/m2d～6.4 kWh/m2d範圍，年日照數在1 000～3 300 h。
太陽能供電系統由太陽能電池組件、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。按實際需要還可以配置逆變器。太陽能是一種乾淨的可再生的新能源，在人們生活、工作中有廣泛的作用， 其中之一就是將太陽能轉換為電能，太陽能發電分為光熱發電和光伏發電。通常說的太陽能發電指的是太陽能光伏發電，具有無動部件、無噪聲、無污染、可靠性高等特點，在偏遠地區的通信供電系統中有極好的套用前景。
基本介紹
- 中文名：太陽能供電系統
- 類別：供電系統
- 能源：太陽能
- 輸出電源：交流220V或110V
結構與功能,系統分類,特點,設計原則,供電設計,太陽能供電系統的運行,太陽能供電系統運行維護注意事項,套用領域,政策支持,
結構與功能
各部分的作用為：
（1）太陽能電池組件：太陽能電池組件是太陽能供電系統中的核心部分，也是太陽能供電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能量轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池組件的質量和成本將直接決定整個系統的質量和成本。
（2）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態，並對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項。
（3）蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池組件所供出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。
結構示意圖如下圖（圖1）所示。
圖1 太陽能供電示意圖系統分類
太陽能供電系統分為離網太陽能供電系統、併網太陽能供電系統及分散式太陽能供電系統：
1、離網太陽能供電系統主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。
2、併網太陽能供電系統就是太陽能組件產生的直流電經過併網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電這後直接接入公共電網。併網發電系統有集中式大型併網電站一般都是國家級電站，主要特點是將所發電能直接輸送到電網，由電網統一調配向用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、占地面積大，還沒有太大發展。而分散式小型併網發電系統，特別是光伏建築一體化發電系統，由於投資小、建設快、占地面積小、政策支持力度大等優點，是併網發電的主流。
特點
1) 長壽命：晶體矽太陽能電池組件的質量保證期是15-20年；
2) 高性能：晶體矽太陽能電池發電系統具有抗颱風、抗冰雹、抗潮濕、抗紫外輻照等特點，組件系統可以在零下40度到零上70度環境下正常工作；
3) 無需職守：運行中無需人員職守，像常規能源一樣能向負載供電；
4) 無間斷供電：系統設計時考慮到當地的陰雨天氣情況，將平時多餘的電能存儲在蓄電池內，可確保用戶在陰雨天仍有足夠的電能可供使用；
5) 直流無干擾電源：太陽能電池發電設備，無噪聲、電源無高次諧波干擾，特別適用於通信電源；
6) 不受地理環境影響：平原、河道、海洋、高山、雪原、海島、森林地區，任何需電的地方都可以使用晶體矽太陽能電池發電系統。
設計原則
（1） 根據安裝地點太陽能資源具體情況和負載耗電量，確定太陽能發電容量。
（2） 保證所有設備供電。
（3） 環保、經濟、實用、安全、可靠。
供電設計
（1）監控設備功率及日耗電量的確定
外場監控攝像採用高速雲台一體化槍式攝像機，輸入電壓為220VAC，最大功耗為100 W；光電轉換器的輸入電壓為24VAC，最大功耗10 W；根據監控系統對攝像機的操作要求，確定整套攝像機系統的運營平均總功耗為80W，總計日耗電量為：80w╳24h=1920wh=1.92kWh(度)電。
（2）太陽能及蓄電池組配置方案
1)主要指標要求
太陽能電池組件保證使用壽命長，設計在10年以上;蓄電池容量能滿足設備負載72h(3d)連續陰雨天供電。
2)根據系統運算確定參數
太陽能電池方陣傾角為38；太陽能電池方陣面獲得的輻射量為平面值的1.1倍;南寧地區平均每日峰值日照時數(方陣面上)為3.54h；設定兩個連續陰雨天之間最短間隔數為15d。
3)蓄電池組容量設計
蓄電池的容量對保證連續供電是很重要的。因為設備所需的電量都是由蓄電池提供的，太陽能方陣每日所發電量都要存儲到蓄電池內以供設備消耗，但每天太陽能方陣需要多發出一部分電量存儲到蓄電池內以備陰雨天使用。
因此，蓄電池的容量Bc計算公式為:
Bc=A╳ QL╳ NL ╳ T0 / Cc Ah
= 1 .4╳160╳3╳1.2/0.7 Ah
= 1152 Ah
≈ 1200 Ah
式中：
A為安全係數，取1. 1~1.4之間;
QL為負載日平均耗電量，為工作電流乘以日工作小時數;
NL為最長連續陰雨天數;
T。為溫度修正係數，一般在0℃以上取1，−10℃以上取1. 1，−10℃以下取1.2;
Cc為蓄電池放電深度，一般鉛酸蓄電池取0.70。
所以，蓄電池的選擇為12V/1200AH，選用單體為12V/200AH, 2串3並，形成24 V/600AH，總計6塊。
4)太陽能電池方陣設計
①太陽能電池方陣基本單元擬選定單組為12V,75 Wp太陽能電池板。
②需要太陽能板的數量
單塊太陽能板日發電量:
功率╳充電時間╳綜合充電效率╳損耗
= 75Wp╳4.44h╳0.7 ╳0.9 = 209. 79 Wh ≈ 210Wh
日耗電量:負載日耗電量/逆變器效率=1.92kWh/0. 9=2. 133kWh
需要太陽能電池板數量:
日耗電量/單塊太陽能板日發電量=2133Wh/210Wh=10.15≈10塊
③太陽能電池組件功率
共需要10塊75Wp太陽能電池板，2塊串5塊並，計24V/750 W 。
5)逆變電源
因為一體化槍式攝像機的輸人電壓為220VAC，光端機的輸人電壓24VAC，需配置逆變電源，將24V DC轉變為220VAC然後給負載供電。
6)智慧型型太陽能控制器
工業級晶片,過充、過放、過載保護、短路反接；微電腦時間控制器,交直流輸出.
7)採用保溫防潮濕埋地措施，即採用膠體電池等。
太陽能供電系統的運行
在太陽能供電系統中，晴朗天氣有日照時太陽電池向負荷直接供電，同時補充無日照時由蓄電池向負荷供電所放電量；無日照、陰雨天由蓄電池放電供通信設備用電。
太陽能供電系統與由市電、高頻開關電源、蓄電池組成的供電系統不同。後者蓄電池組大部分時間處於恆壓浮充狀態，且高頻開關電源具有較高的自動化功能和完善的蓄電池管理功能。當蓄電池放電後，整流器對蓄電池進行限流充電，還可根據需要定期對蓄電池組進行補充充電。隨著當地環境溫度的變化，一般整流器還可進行蓄電池浮充電壓自動補償，因此可以保證蓄電池組經常工作在充滿電狀態，有利於延長蓄電池的使用壽命。
太陽能供電系統則不同，太陽電池的發電量是無法控制的，不是按需發電。在蓄電池處於滿容量或基本滿容量狀態時，為保證蓄電池組不過充電和系統輸出電壓不超出允許電壓範圍，部分太陽電池將會被從系統中切除；而在蓄電池深度放電後，太陽電池也不會因蓄電池需要充電而多發電。因此，該系統中蓄電池的運行方式既不是浮充運行方式，也不是完全的充放電方式。蓄電池的充電既不是恆壓充電，也不是恆流充電。蓄電池的充電電流隨著日照強度的變化和太陽電池方陣的投入與切除而變化，電壓也隨之變化。
我們使用的閥控型密封鉛酸蓄電池，為保證蓄電池的使用壽命，單只蓄電池的長期充電電壓應控制在2.40V以下。
太陽能供電系統運行維護注意事項
（1）當連續陰雨天氣，蓄電池放出電量較大時，不管蓄電池組是否到達放電終止電壓，都應及時用移動發電裝置對蓄電池進行補充充電。預防在蓄電池容量未達到基本充滿狀態時再遇陰雨天氣，造成供電中斷和由於蓄電池放電後充電不及時影響蓄電池的使用壽命。
（2）由於蓄電池的運行方式不是完全的浮充運行方式，蓄電池組的使用壽命較常規供電系統中的蓄電池使用壽命短。應掌握蓄電池的容量情況，特別是在使用幾年後，應在每年的連續陰雨天氣季節來臨前，對蓄電池組進行一次容量試驗，若容量不能滿足要求，要及時採取措施。
（3）太陽電池方陣到太陽能供電組合電源的連線電纜有部分位於室外，應定期檢查電纜是否老化、連線是否完好。
（4）為更好發揮太陽電池的效力，可根據一年中的季節變化，調整太陽電池方陣平面傾斜角。
（5）應保持太陽電池方陣表面整潔，否則會影響太陽電池方陣的發電量。
（6）電池室適宜溫度為5℃～30℃、濕度≤85%RH。採用太陽能供電系統的局（站），設計機房時應注意保暖、通風。機房環境溫度也是不容忽視的因素，可採取適當的措施，如採用太陽電池逆變器，把直流電逆變為220V交流電，解決機房空調的用電。
套用領域
一、用戶太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用於邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂併網發電系統；（3）光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。
二、交通領域如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標誌燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。
三、通訊/通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統；農村載波電話光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。
四、石油、海洋、氣象領域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鑽井平台生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。
六、光伏電站：10KW-50MW獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。
七、太陽能建築將太陽能發電與建築材料相結合，使得未來的大型建築實現電力自給，是未來一大發展方向。
八、其他領域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生髮電系統；（3）海水淡化設備供電；（4）衛星、太空飛行器、空間太陽能電站等。
政策支持
財政部預撥可再生能源電價附加補助太陽能發電補貼超24億元，風力發電93.14億元，占總額的63%，生物質能發電30.55億元，太陽能發電24.33億元，其他可再生能源900萬元。從2012年至今，財政部公布了四批可再生能源電價附加資金補助目錄，共列入1704個發電項目、412個發電接網工程項目。在本次預撥的附加補助金中，太陽能補貼排名前五的地區分別為青海(14.93億元)、江蘇(3.25億元)、寧夏(2.34億元)、西藏(1.56億元)和甘肅(8830萬元)財政部要求，上述資金要及時撥付給省級電網企業、地方獨立電網企業，並專項用於收購本級電網覆蓋範圍內列入已公布的四批次可再生能源電價附加資金補助目錄內的可再生能源發電上網電量等相關支出。
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
第一條 為加強監管，切實保障光伏發電系統有效運行，最佳化能源供應方式，促進節能減排，根據《中華人民共和國可再生能源法》、《電力監管條例》等法律法規和國家有關規定，制定本辦法。
第二條 本辦法適用於併網光伏電站項目和分散式光伏發電項目。
第三條 國務院能源主管部門及其派出機構依照本辦法對光伏發電項目的併網、運行、交易、信息披露等進行監管。
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。
第十一條 國務院能源主管部門及其派出機構對電力調度機構優先調度光伏發電的情況實施監管。
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。
第十二條 國務院能源主管部門及其派出機構對電網企業收購光伏發電電量的情況實施監管。
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。
分散式光伏發電項目運營主體可以在電網企業的指導下，負責光伏發電設備的運行、維護和項目管理。
第十四條 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量和上網電量計量情況實施監管。
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。
