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2017年7月至8月，“三下乡”暑期实践活动期间，在刘斌老师指导下，青岛大学自动化与电气工程学院的电力体制改革与光伏发电调研推广团队赶赴青岛诸地，就电力体制改革背景下分布式电源并网的条件要求，以及光伏补贴惠民政策等相关事宜进行了调研活动。 经过一个假期的调研队员们深深的感受到光伏扶贫政策给农民带来的利益与便利，也发现了现如今分布式光伏扶贫存在的一些问题，并针对性的整理出了一些应用建议。 一、 分布式电源存存在的问题 1.1对于自行投资建设的普通家庭来说投资成本过高 分布式光伏发电相比于传统光伏发电投资成本大为降低，但是对于普通家庭来说仍有较高门槛。从昌盛日电太阳能公司了解到农户安装太阳能发电设备(包括逆变器存储设备)平均每瓦投资约为8元，另外经实地调查了解到，在即墨市每安装1000瓦光伏电板需花费7500-8500元。根据国家电网分布式电源并网的要求，户式分布式电源3000w起步并网。正常情况下，建设一套光伏家庭电站的成本大概在4万到11万之间。从全国自建且已并网的家庭光伏电站来看，其项目业主通常都是“业内人或光伏发烧友”，建站的目的或为科研或为兴趣，或为环保。而对于大多数的普通居民尤其是收入偏低的农户来说，难以负担这种高成本的投资。所以，即使在国家补贴的情况下，也很难调动农户安装家庭分布式光伏电站的积极性。另外，专业性服务市场发展不完善，这种现状也抬高了家庭光伏市场的门槛，由于光伏电站建设依靠一定专业技术，大多数普通居民难以独立解决。 1.2家庭电站成本回收周期较长，不能满足农民短期收益的愿望 家庭分布式电站成本回收周期较长，由于工厂日耗电量大，收回成本时间相对较短，一般3到5年即可;以青岛地区为例，考虑进阴雨天气的诸多因素4kw的设备平均一年的发电量大约在5800度(来源：昌盛日电太阳能公司市场运营部)，自发自用余电上网的情况下每年收益5200元左右，按照每瓦8元投资预算，投资回本时间为6.15(这还是在不考虑储电设备更换条件下的计算)年。然而，大多数农民都希望在投资的短时间内获得实际利益，而目前的家庭分布式光电站不能满足农民的需求。 1.3 对政策的依赖性强 过于依赖政府政策扶持会加大光伏产业的不确定性，一方面国家对光伏行业的补贴政策预期，影响着市场对光伏产业的关注;政府政策的支持力度和电价补贴的预期时间，资金贷款发放的速度，这些仍有很大的不确定性。这也会影响光伏行业投资者的预期。另一方面，长期依赖政策驱动并非长久良策。完善政策、降低电价补贴，推动光伏发电平价上网，进而从依靠政策推动向市场化运作，是光伏企业面临的宏观大趋势。 1.4政策衔接落实步伐有待推进 分布式光伏发电事关众多主体,涉及各相关部门办理的相关项目，如备案管理、并网接入、电量计量、电费结算、补贴拨付、税务处理等具体工作，当前在不少地方尚没有明确的办法,亟需做好有关政策的配套落实工作。 1.5市场上现存的光伏板逆变器质量参差不齐 随着光伏电站越建越多，逆变器厂商和产能也在迅速增加。目前有名气的逆变器厂商已超过三十家，而大大小小涉足的企业已经超过百家。在无序竞争下，价格成为了最直接的竞争手段。在西部多个大型电站的招标中，已经有厂商的500kW逆变器报价低于0.5元/瓦。在2011年青海建成的诸多电站中，逆变器所出现的问题也已经不容忽视。 不久前，鉴衡认证中心对国内32个省市、容量3.3GW的425个包括大型地面电站和分布式光伏电站所用设备进行检测调查，报告显示建成3年以上的电站都不同程度地出现了问题。鉴衡认证中心的检测调查中，由于组件的质量问题，有些建成3年的电站设备衰减率甚至高达68%，这也证明了高品质的光伏组件是保证电站投资获得稳定收益率的重要指标，而背板、浆料等关键性材料的选择对延长组件使用寿命和降低度电成本也极为重要。 1.6太阳能发电用电在时间上的冲突 蓄电池平均寿命为3到5年，若用于家庭电站储能设备，每日充电、放电次数多，使得它的寿命大大缩减。因此，储能设备成本大大增加。若未安装储能设备，家庭分布式光伏电站仅在白天供电，普通农户通常在白天外出务农或务工，电量消耗少，而在晚上的用电高峰期，这时家庭电站已基本不起作用。 1.7蓄电池平均寿命时间短 目前用于太阳能系统的蓄电池主要是免维护铅酸蓄电池，使用寿命在2-3年，在使用时，除了环境温度外，还有2个重要指标：①过充电压值 ②过放电压值。在太阳能照明系统里，过充的时间并不多，且容易控制，而从年平均来算，往往是充电不足，各种品牌蓄电池技术指标上定的过放电压基本上都是10.5V(以12V蓄电池为例)，但它是以全充全放来设定的，也就是以0.1C的放电速率来测算的，而太阳能照明系统的放电速率一般在0.025C左右，像这种小电流放电速率，在日照条件差、蓄电池充电不足的情况下，如冬天或连续阴雨天，将会耗尽蓄电池的电量，出现严重的不可逆转的损害现象，大大缩短蓄电池的使用寿命。 1.8安全隐患 1.现场自然因素风险 光伏电站现场自然因素主要包括暴风和雷击、结冰、暴雪和冰雹、沙尘等。
 雪压过大压坏组件 2.技术风险 造成光伏电站安全隐患的技术风险主要包括电站设计缺陷，设备故障，电站系统衰减、设备老化、维护及修理技术失误等方面。设计缺陷、技术方案和设备故障是造成电站安全风险极其重要的原因。 3. 安装风险 由安装造成的光伏电站风险主要是指在光伏电站建设施工阶段，非规范化的施工造成各种电站安全隐患。
 安装错误 4.安全风险 安全风险主要包括人为造成的电击、电弧、火灾风险，人为盗窃、人为破坏以及操作人员误操作造成的电站及人身安全危险。 5.材料风险 材料安全风险主要包括光伏电站各种构成材料的选购风险及运行损坏风险
 二、针对发现问题的应用建议 2.1降低光伏电池成本，提高转换效率 光伏电池以晶体硅生产为主，薄膜光伏随后应运而生，近年来薄膜制造能力大幅提高，但制造业仍以晶体硅为主，约占市场的99%，而且至少在今后的几年内，晶体硅将继续作为世界太阳能光伏制造业的主流。 使光伏发电电池成本降低有两条途径： (1)进行短期应用研发，以降低现有工艺和制造方法的成本。光伏工业正在降低制造成本和扩大生产能力并已取得了重要成果，同时，制造商应采用更好的装配方法，实现规模经济，以进一步降低成本 (2)继续从事长期研究，开发新一代可再生能源技术，研制高效率,低成本太阳能光伏发电系统将是今后的任务。大力支持低成本，高转换效率和长寿命的晶硅太阳能电池研发及产业化，降低电池产品成本和最终发电成本，力争尽快实现平价上网。推动硅基薄膜等电池的技术进步及产业化进程，提高薄膜电池的转化效率。 2.2产业政策不断优化与调整以解决光伏产业政策依赖 1.通过短期的应用于研发来有效的降低现有的工艺成本和制造方法成本。 2.通过长期研发，以开发和创新新一代太阳能电池研制的方法降低成本。提高群众的环保节能意识 3.借鉴欧美发达国家和地区的措施，调高电价的阶梯。 2.3加强质量监管，引入第三方质量评估机构 一方面，通过国家政策的密集出台，相关部门应明确要求各发电企业定期上报所有光伏电站的发电数据，尽快在听取行业意见的基础上选定一家专业、客观和权威的第三方机构对数据进行分析整理，并定期公布，对行业最关心的光伏产品衰减开展“加速衰减测试”，以满足银行及保险公司的贷款、承保需求，“这将填补中国及世界光伏检测的空白”。尽早建立我国光伏应用端的质量标准体系和评价机制。 另一方面，完善国家能源局、国家认监委将组建光伏产品检测认证的最高机构—光伏产品检测认证技术委员会。监管部门加大对质量监管力度，提高质量标准，严禁对国外二手光伏板再利用。加强对低质量公司的监管力度，对不合格产品及时进行销毁防止再次流入市场。 2.4 认真做好相关具体技术支持和政策落实工作 各级政府和有关部门要根据自身情况制定符合本地实际情况的支持政策，明确分布式光伏发电项目的范畴，适当扩大范围，同时应简化行政审批和许可手续，为分布式光伏发电特别是居民家庭光伏发电项目提供便利。各个相关部门在备案管理、并网接入、电量计算、电费结算、补贴拨付、税务处理等方面应迅速反应，及时办理，最大限度地调动社会和市场的积极性。 2.5转变思维根据自身情况合理选择并网模式 分布式电源并网有两种 1. 采用并网发电，自发自用、余电上网的方式，白天可以自发自用，夜间利用国家电网作为补偿，在一定程度上啊可以解决发电用电在时间上的冲突，也更符合经济目的和实用特征。 2.在某些不易架设线路的偏远地区、国家电网的服务覆盖不到的区域，只能采用独立的离网发电系统，则需要配备蓄电池，将白天剩余的电量存储起来，以供夜间使用。 2.6针对安全性问题给出以下几点建议 1.光伏电站前期调研阶段 居民在选择安装地点时应考虑光照、安全等地理因素，应放在光照充足、人群不易接近、安全稳固的场所。 2. 光伏电站设计阶段 光伏电站设计阶段着重需要选择具有专业资质和经验丰富的设计单位，进行优质的光伏电站系统方案设计，选择国内外一线品牌设备，并根据项目地点实际情况，采取合理设计及措施避免光伏电站安全风险。 (1)应对现场自然安全因素采取的措施： ① 合理防雷设计：根据项目考察前期获得的项目选址地点的气象特征情况，结合场址雷电活动规律以及防护目标，详细研究防雷装置的形式及其布置，制定合理的防雷方案，将站区内光伏发电单元、升压站、综合楼等的防雷措施协调统一、全面规划。 ② 防风防腐，散热防尘：根据项目前期考察所得的项目选址地近年来的沙城暴次数，暴风强风次数及级别，合理设计支架的抗风防腐、组串及设备的散热防尘等预防措施。关键设备选型时，需要选择耐风沙、抗盐雾、抗高温高湿等恶劣环境的设备。 ③ 其他自然安全因素应对措施： 电站设计时需充分评估项目地点的冰雹，雨雪发生情况及级别，合理地对组串排布及组串承压情况进行设计，减少电站因冰雹，暴雪等自然灾害因素产生的危害。 (2)合理设计以便应对光伏电站火灾隐患。 ① 合理设计布置线路路径，降低线缆损耗，减少火灾隐患; ② 合理设备选型，防止由过电压、电弧引起的电站安全隐患; 光伏电站存在大量直流电缆及直流设备。直流电没有过零点，开关元件在断开故障电流时，电压会一直存在，电弧持续燃烧，必须拉开足够的弧长距离才能够可靠熄弧。具有较高热能的电弧使得电站存在火灾隐患， 因此光伏电站的特殊性要求前期设计时对于电气设备选型、线缆选型等设计工作需要重点考虑其直流性、阻燃性。在遵守各种设计规范的前提下，合理设备选型并充分考虑光伏发电的特殊性是消除电站火灾隐患的关键。 学校：青岛大学 学院：自动化与电气工程学院 作者：张梦平 负责人及联系方式：张梦平 17806246303 |
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