太阳能发电系统主要形式及优缺点比较

第 1 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 太阳能发电系统主要形式及优缺点比较 太阳能发电技术介绍 1.什么是太阳能 太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出 巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应，可以维持几十 亿至上百亿年的时间。太阳向宇宙空间发射的辐射功率为 3.8*1023kW 的辐射值，其中 20 亿分之一到达地球 大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率 为 800000 亿 kW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧 500 万吨煤释放的热量。广义上 的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、 光电和光化学的直接转换。 2、什么是太阳能发电 太阳能发电有两大类型：一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电） ，另一类是太阳热发电（亦称太阳能热 发电） 。太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发 电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。 太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直 接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以 及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只 不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。 太阳能热发电因其技术的特殊性，一般规模比较大，在工程建造时的施工难度也较高，且容易造成光污染， 所以不在我们本次讨论范围内。太阳能光发电适应大中小各种规模的发电系统，是我们一般太阳能应用中的首 选方式。 第 2 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 下图为微逆变器太阳能发电系统的典型示意图： 图 1 3、太阳能发电的主要应用形式 当前主要的太阳能发电模式有两种： 1:并网型太阳能发电系统； 2:离网型太阳能发电系统; 离网型太阳能发电系统是指太阳能发电系统利用太阳能电池板在有光照的情况下将太阳能转换为电能， 通过太阳能充放电控制器给负载供电，同时给蓄电池充电；在阴天气或者无光照时，通过太阳能充放电控 制器由蓄电池组给直流负载供电，同时蓄电池还要直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电， 给交流负载供电。 离网发电系统主要是由太阳能电池组、蓄电池组、控制器等，如果系统中涉及到交流用电设备还需要 增加交直流逆变器来提供交流 220V。离网发电系统涉及到的影响较小，因为完全是由自己发电，所以考 虑其他参数少，相对更加灵活方便，但是抗风险能力和负载能力较小。 并网型太阳能发电系统是指太阳能并网发电系统通过把太阳能转化为电能，不经过蓄电池储能，直 接通过并网逆变器，把电能送上电网。太阳能并网发电代表了太阳能电源的发展方向，是 21 世纪最具吸 引力的能源利用技术。 第 3 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 并网型太阳能发电系统经过了几代的技术更新，一开始的集中式太阳能发电系统，到安全优化后的组 串是太阳能并网系统，以及目前代表未来方向的微逆变太阳能发电系统。 并网发电系统主要是由太阳能电池组、并网逆变器组、光伏电缆线，通讯型的还有必要的通讯设备 等组成。并网发电系统有集中式大型并网电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到 电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，目前还没有太大发 展。而分散式中小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积 小、政策支持力度大等优点，是目前并网发电的主流。 3.1 集中式太阳能发电系统 集中式逆变器：集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一 般功率大的使用三相的 IGBT 功率模组，功率较小的使用场效应电晶体，同时使用 DSP 转换控制器来改 善所产出电能的品质，使它非常接近于正弦波电流，一般用于大型光伏发电站(兆瓦级) 的系统中。 3.2 组串式太阳能发电系统 组串式逆变器：组串逆变器是基于模组化概念基础上的，每个光伏组串(1-5kW)通过一个逆变器，在 直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网。许多大型光伏电厂使用组串逆变器。 3.3 微逆变太阳能发电系统 微型逆变器：在微型逆变器的光伏系统中，每一块电池板分别接入一台微型逆变器，当电池板中有一 块不能良好工作时，则只有这一块都会受到影响，而其他光伏电池板都将在最佳工作状态运行，使得系 统成本更低、总体效率更高、发电量更大，也更加安全 第 4 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 太阳能并网发电系统和离网发电系统的比较 图 2 为并网发电系统的结构示意图： 图 2 从图 2 中我们可以看出典型的并网发电系统只需要三个主要部件： ① 太阳能电池板 ② 太阳能并网逆变器 ③ 光伏电缆 第 5 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 图 3 为典型的离网发电系统示意图： 图 3 从图 3 中我们可以看出典型的离网发电系统至少需要如下的五个主要部件： ① 太阳能电池板 ② 太阳能控制器 ③ 太阳能离网逆变器 ④ 蓄电池组 ⑤ 光伏电缆和普通电缆 我们从两种发电系统的示意图上我们可以看出，离网发电系统的造价要远高于并网发电系统，但是并不是 说并网发电系统就一定比离网发电系统好，它们的适用范围不一样，在本次可行性分析报告的对像是孟加拉国 的达卡市，因为应用对象是城市，城市的电力设施相对健全，所以我们首选应该是并网发电系统，如果强行建 设离网发电系统必将造成巨大的浪费，而且性价比非常低。 第 6 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 我们通过如下表格来对离网和并网两种发电系统作出对比： 对比项目 并网发电系统 离网发电系统 需要的设备  太阳能电池板  太阳能并网逆变器  光伏电缆  太阳能电池板  太阳能控制器  太阳能离网网逆变器  蓄电池组  光伏电缆和普通电缆 设备的寿命 并网发电系统的设计寿命为 20 年以 上； 离网发电系统中的蓄电池组每 2~3 年需要更换一次，离网逆变器的质 保期一般只有 1 年； 设备/系统的造价 总系统的成本低于 9 元/W ，一次投 资终身收益； 按照用户的需求不同，总系统的成 本一般不会低于 10 元/W，如果用 户需要的供电时间较长成本会急剧 上升(主要是蓄电池的数量增加)， 需要定期更换蓄电池； 主要应用范围 城市、村镇或任何有电网接入的地区； 主要使用在无电网接入，如边远的山区，草原等地区； 发出的电力是否可以共享 并网发电系统发出来的电直接送入电 网，所有接入电网的用户都可以使用； 只能自己使用，无法共享； 是否需要改造现有线路 不需要； 需要一定的线路改造； 对负载的适应性 任何可以接入电网的设备都可以使用， 不会造成负载过大带不起的状况； 无论是家庭还是工商业企业都可以安 装使用，可以适应所有类型的负载； 负载增大需要增大逆变器和电池组 数量，也会随着供电时长的增加而 需要增加更多的蓄电池； 当用户的负载是空调、冰箱或电机 类的感性负载时需要使用大于这些 负载正常工作时的功率几倍的逆变 器来支撑其启动，因为这些负载有 较大的启动瞬间功率，对工业企业 和用电较多的商业企业不适用； 使用的方便性 只需要将发电的 AC 端接入电网即可， 用户不需要为家庭或企业使用中的负 载做特别设置； 如果在城市中使用需要在市电和离 网系统两种中切换，用户需要配置 足够多的电池以保证足够时长的电 力供应，蓄电池需要定期更换； 堆叠使用 并网发电系统可以在一个系统中使用任意数量的并网逆变器； 离网逆变器不允许堆叠使用，一个独立系统只允许使用一台逆变器； 没有市电时是否可以使用 并网发电系统必须要接入电网且电网 离网发电系统无需电网； 第 7 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 需要有电力供应； 安全性 微逆变并网发电系统设备简单，应用 模型简单，使用上就像家用电器一样 方便简便，低电压工作，安全方便； 离网发电系统的设备较多，使用稍 显复杂， 安全性稍差 安装施工的简便性 设备少，安装简单，普通电工即可完成； 设备多，安装稍显复杂，需进行部分家庭线路改造； 对国家电网的贡献 并网发电系统充分利用现有的国家或 城市的电力设施，无需做任何改造， 所生产的电力全社会共享，可以很好 的平衡白天和夜晚电力使用不均的情 况； 每个系统独立使用，电力无法共享， 发电多用不完也无法共享给其他用 户，造成极大的浪费； 经济效益 投资少，电力共享，用户可以自己安 装分布式系统卖电给电网，可以创造 用户收入，可以极大的提高用户的安 装积极性，无任何资源的浪费； 投资大，需定期更换蓄电池，电力 无法共享，用户安装积极性低，会 造成极大的资源浪费和投资浪费； 太阳能微逆变发电系统与集中式发电系统、组串式发电系统的比较 1. 图 4 为 微逆变太阳能并网发电系统示意图 图 4 微逆变太阳能并网发电系统示意图 第 8 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 微逆变太阳能并网发电系统最主要的组成部分为： ① 太阳能电池板 ② 微型逆变器 ③ 光伏交流电缆 ④ 系统监控设备(可选部件) 2. 图 5 为 组串式太阳能并网发电系统示意图 图 5 组串式太阳能并网发电系统示意图 组串式太阳能并网发电系统最主要的组成部分为： ① 太阳能电池板 ② 组串式逆变器 ③ 光伏直流和交流电缆 第 9 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 3. 图 6 为 集中式太阳能并网发电系统示意图 图 6 集中式太阳能并网发电系统示意图 集中式太阳能并网发电系统最主要的组成部分为： ① 太阳能电池板 ② 微型逆变器 ③ 汇流箱 ④ 大量光伏直流电缆 4. 太阳能微逆变发电系统与集中式发电系统、组串式发电系统的比较 项目 微逆变并网发电系统 集中式并网发电系统 组串式并网发电系统 应用范围 0W~MW 级 微逆变并网发电系统适用 于各种规模的发电系统， 从家庭到工厂再到大规模 的电站； MW 级 集中式并网发电系统主要 应用于中大规模的电站； ≤100KW 级 组串式发电系统主要应用 于小规模发电系统，家庭 及分布式发电系统是它的 主要应用场景； 扩展性 扩展性极强，模块化结构， 随时随地增加或减少系统 规模，完全按需配置； 需要重新规划线路和更换 逆变器； 可扩展性稍差，有时需要 重新规划线路和更换逆变 器； 电气隔离 完全隔离 不完全隔离 热斑效应 低压工作，完全不存在热斑效应影响； 高压工作，存在热斑效应影响大； 高压工作，存在热斑效应影响大； 安全性 低压工作，安全性高，系统运行非常安全，也无需 高压工作，危险大，系统运行安全系数低，需要专业人员才可以操作； 第 10 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 专业人员即可安装； 并网方式 高频在线调制并网，凯登 专有的专利并网技术，并 网效率高； 普通的同相并网技术，并网效率低； 并网效率 100%送入电网 受其并网技术的先天性制约，并网效率比较低； MPPT 效率 非常高 微型逆变器采用多个 MPPT 追踪。 很差 集中式的是三个追踪器， 受系统中某个节点的影响 大，追踪效率低； 很差 组串式每一个串行支路一 个 MPPT，受系统中某个 节点的影响大，追踪效率 低； 整体效率 非常高 微型逆变器一板一机， MPPT 追踪效率高，转换 效率高，不同逆变器和太 阳能板之间互补影响，系 统整体效率高； 低 集中式逆变器多板串联 （汇流） ，追踪效率低， 受系统环境影响大，一块 板或一组板变化或被遮光 整个系统都受影响，系统 整体效率低； 高 组串式逆变器多板串联， 追踪效率稍低，受系统环 境影响大，一块板变化或 被遮光整串都受影响，系 统整体效率比微逆变逆变 器低； 安装 系统结构简单，普通电工即可安装； 系统结构复杂，高压工作，需要专业人员； 系统结构简单，但高压工作，需要专业人员； 运行 运行安全平稳效率高，即 使有一台逆变器故障也不 影响其它逆变器的正常发 电； 系统高压运行危险大，效 率低，逆变器故障整个系 统将不能正常发电； 系统高压运行危险大,效 率稍低，某个太阳能板故 障则整组不能正常发电； 维护 0 维护 微逆变并网发电系统几乎 不需要任何维护，配合专 门的监控系统维护更容易； 需要专业人员长期职守维护，维护费用高 监控 板端监控 一板一机，可以实时监控 每张板和逆变器的运行状 况； 集中式的监控 只能监控到系统总体状态， 无法监控每张板的运行状 态； 集中式的监控 只能监控到系统某组的总 体状态，无法监控每张板 的运行状态； 使用寿命 低压运行，故障率低，25年使用寿命设计； 高压运行，故障率高，5 年使用寿命设计； 总结 从以上分析报告中我们可以得出如下结论： 第 11 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 1. 太阳能并网和离网这两种发电系统在不同的电力设施条件下无所谓哪个更优秀，因为应用的环境不一 样，在电力设施不足的地区离网发电系统是更好的选择，在电力设施比较完善的地区并网发电系统是更好的选 择。从社会的长远发展来看，太阳能并网发电系统必将占到电力市场的主流。 2. 在电力设施较完善的地区，我们对比太阳能并网微逆变、集中式和组串式发电系统这三种形式的优缺 点可以得出太阳能并网微逆变发电系统必将会成为太阳能并网发电系统的主流选择，纵观太阳能并网发电技术 的发展历史，发展轨迹为：集中式→组串式→微逆变技术，微逆变技术弥补了前两种技术的缺点， 在太阳能 发电的应用方向来看，太阳能分布式并网发电系统作为未来最主要的发电系统形式已经得到证明，分布式发电 系统将是全球最主要的安装形式，太阳能并网微逆变发电系统也正式分布式发电系统的最佳选择。 3. 集中精力发展分布式微型逆变器发电系统，用电居民可以按需安装，有资金实力的社会组织和个人也 可以安装不同规模的微逆变并网发电系统来出售电力给城市电网而取得可观的经济效益，这些必将有力的缓解 全球电力不足的现状，随着不同规模的微逆变发电系统安装数量的不断提升，电力不足将成为历史。 第 12 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 企业介绍 东莞市凯登能源科技有限公司是一家专注于太阳能、风能并网离网全系列微型逆变器及开关 电源、电力系统电源研发、设计、生产的高科技技术企业(国家高新技术企业)。凯登公司致力于 为用户提供高品质、高可用性、低成本的产品设备，以满足用户最大化、多样性需求为追求目标。 凯登公司的所有产品都具有完全自主的知识产权，拥有数十项核心技术专利，凯登公司是全球微 逆变技术领导厂商之一，在业界率先提出并应用了多项革新性技术，是微逆变技术的重要贡献者 之一。在日新月异的新世纪，凯登人将以更大的热忱继续投身到全球新能源技术的应用热潮中， 为创造绿色地球而奋斗。 凯登作为业界领先的原始制造商，始终坚持以先进技术为根本，不断将微逆变技术推陈出新， 持续地把最新、最前沿的微逆变技术转化为实际生产力，永无止尽的为用户提供更方便、更低成 本、更高收益的新产品和解决方案。 凯登始终以独树一帜的强大研发实力为不同需要的用户提供全系列高品质的微型逆变器产品 及新能源发电系统解决方案，凯登产品一直以性价比最高、体积小巧轻便、安装方便简单、产品 更新速度快而闻名业界，凯登公司的产品线齐全、研发实力强大、产能充足，凯登人随时恭候您 的垂询！ 东莞市九重天光伏工程有限公司是一家致力于民用和企事业单位分布式太阳能并网发电系统 设备销售、工程安装施工、工程系统设计、解决方案提供以及提供并网发电系统项目申请一条龙 全包服务在内的技术型工程服务企业，九重天光伏依托凯登能源强大的技术实力为后盾，为用户 提供专业的项目设计分析服务、严谨的工程施工作业服务、周到的并网过程代理服务、高品质的 并网发电设备销售服务、细致的并网发电系统咨询服务。 九重天光伏拥有专业的设计施工队伍，资深的行业专家和技术精湛的服务团队。九重天光伏 是较早在工程项目中引进质量管理体系的光伏工程企业之一，凭着先进的技术、优良的工程质量 和完善的服务迎得了客户的普遍赞誉。九重天光伏始终把“为客户提供最优质的服务”作为企业 的首要宗旨！ 九重天光伏期待与您竭诚合作，共创绿色美好明天！ 第 13 页 共 13 页 东莞市凯登能源科技有限公司 东莞市九重天光伏工程有限公司 热线电话 :0769-8188 8842/43 传真:0769-8188 8841 网址:www.kaidengdg.com 邮箱:info@kaidengdg.com 咨询 QQ: 2049839233 Skype: KaiDengEnergy 联系方式 东莞市凯登能源科技有限公司 地址：东莞市长安镇新安麦园路 13 巷富源商务大厦 4 楼 电话：0769-81888842 传真：0769-81888841 手机：136 8604 2798 Email：info@kaidengdg.com 售前咨询 QQ：2049839233 售后服务 QQ：1472664127 Skype：KaiDengEnergy 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