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离网光伏发电系统设计要点解析

离网光伏发电系统的优化设计就是要使光伏发电系统的配置能够恰到好处，做到既能保证光伏发电系统的长期可靠运行，充分满足负载的用电需求；同时又能使配备的光伏方阵和蓄电池的容量小，节省投资，具有较好的经济效益。

离网光伏发电系统优化设计总体要求

建设离网光伏发电系统非常重要的是容量设计，内容包括确定光伏方阵和蓄电池的容量，以及决定光伏方阵的倾角。在充分满足用户负载用电需要的前提下，尽量减小光伏方阵和蓄电池的容量，以达到可靠性和经济性的较好结合，避免盲目追求低成本或高可靠性的倾向。

技术条件

1.  负载性质

首先要确定是直流负载还是交流负载，是冲击性负载还是非冲击性负载，是重要性负载还是一般性负载。直流负载可由蓄电池直接供电，交流负载则必须配备逆变器。

2.  峰值日照时数

峰值日照时数是将当地的太阳辐照量，折算成标准测试条件STC（1000W/m2，25℃，AM1.5）下的小时数。太阳辐照度全天都在变化。由于太阳电池的输出功率是在标准测试条件下得到的，所以应将日照时数换算成峰值日照时数。

3.  温度影响

众所周知，在太阳电池温度升高时，其开路电压要下降，输出功率会减小。

4.  蓄电池维持天数

蓄电池维持的天数，一般是指在没有光伏方阵电力供应的情况下，完全由蓄电池储存的电能供给负载所能维持的天数。一般情况下，可以将光伏发电系统安装地点的历史连续阴雨天数，作为系统设计中使用的维持天数的参考，但还要综合考虑负载对电源的要求。

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关于2019年太阳能光伏发电和陆上风电成本的主要分析结论

1.  受技术进步、规模化经济、供应链竞争日益激烈和开发商经验日益增长的推动，在过去十年间，太阳能光伏发电和陆上风电成本急剧下降。据国际可再生能源机构(IRENA)在2019年从17000个项目中收集的成本数据显示，自2010年以来，太阳能光伏发电(PV)的成本下降了82%。

2.  2020年，尽管全世界爆发了新型冠状病毒(COVID-19)疫情，但太阳能光伏发电和陆上风电发电仍在继续增长。太阳能光伏发电和陆上风电的竞争力以及模块化水平、快速可扩展性和创造就业机会的潜力正在稳步提升，而且很多国家/地区和社区也开始评估经济刺激方案，这些都使得太阳能光伏发电和陆上风电极具吸引力。太阳能光伏发电和陆上风电可使短期恢复措施与中长期能源和气候可持续性保持一致。

3.  淘汰现有不具备竞争力的500GW燃煤发电厂，代之以太阳能光伏发电和陆上风电，每年将降低120亿至230亿美元（具体取决于煤炭价格）的系统发电成本。这500GW燃煤电厂的替代方案将产生价值9400亿美元的刺激作用，超过去年太阳能光伏发电(PV)和陆上风电部署的总价值，占GDP的1.1%。

4.  太阳能发电和风电的成本一直在大幅下降。自2010年以来，成本的下降主要是由于电池板价格和系统配套费用的降低，前者降幅达90%。在过去十年间，这些因素使得太阳能光伏发电(PV)的总装机成本下降了约五分之四。2019年，并网大规模太阳能光伏发电成本降至0.068美元/千瓦时，同比下降13%。

太阳能光伏发电系统设计的几点补充要素

1.  在设计和安装时，还要考虑温度的影响。对于光伏方阵，应尽量降低其工作温度，特别是在南方地区，要注意采取适当的降温措施，如组件之间保持一定间隔等。尤其在采用光伏与建筑一体化结构材料时，尽量不要紧贴屋面安装，应该留有一定空隙，以便通风降温。

2.  蓄电池在环境温度降低时，输出容量会受到影响。在20℃以下时，温度每降低1℃，容量要下降1%。尤其是在北方地区，冬天低温会对蓄电池容量产生严重影响，必须采取一定措施让蓄电池的环境温度保持在一定范围内，可采取加热、保温或埋入地下等措施。同时也要注意，并不是温度越高对蓄电池越好；温度过高，蓄电池的自放电会增加，极板消耗会加速。

3.  除了以上设计以外，一般还需要进行标准化设计，包括备品、备件、包装、运输、施工、竣工验收等各道程序，有时还需要进行备用电源设计。

4.  在完成设计后通常还需要进行人员培训，并提供有关文件、资料、图纸等材料，一般包括设计资料、安装手册、人员培训手册、运行维护手册、运行记录和质保承诺书等。此外还要根据需要提供备品、备件供应等。

5.  之后，还要进行技术经济分析（包括成本核算及经济和社会效益分析等）。

总之，大中型光伏发电系统的设计和施工是一项综合的系统工程，影响的因素很多，为了保证光伏发电系统可靠、合理、安全、经济地运行，在设计时必须尽量掌握现场的数据资料，采用***的优化设计方法，重视每一个环节，才能建成一个完善的光伏发电系统。

太阳能电池的分类

一、  按照基体材料分类

1.  晶体硅太阳能电池

（1）  单晶硅太阳能电池

单晶硅太阳能电池是采用单晶硅片制造的太阳能电池，这类太阳能电池发展较早，技术也较成熟。

（2）  多晶硅太阳能电池

规模化生产的多晶硅电池的转换效率已达到18.5%～20.5%。由于其制造成本比较低，所以近年来发展很快，已成为产量和市场占有率居首的太阳能电池。

（3）  准单晶硅太阳能电池

2.  硅基薄膜太阳能电池

（1）  非晶硅太阳能电池

（2）  微晶硅（μc-Si）太阳能电池

3.  化合物太阳能电池

（1）  单晶化合物太阳能电池

单晶化合物太阳能电池主要有GaAs太阳能电池。

（2）  多晶化合物太阳能电池

多晶化合物太阳能电池的类型很多，目前已经实际应用的主要有CdTe太阳能电池、CIGS太阳能电池等。

此外，还有有机半导体太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等。

二、  按照电池结构分类

1.  同质结太阳能电池

2.  异质结太阳能电池

3.  肖特基结太阳能电池

4.  复合结太阳能电池

三、  按用途分类

1.  空间太阳能电池

空间太阳能电池是指在人造weixing、宇宙飞船等航天器上应用的太阳能电池。

2.  地面太阳能电池

地面太阳能电池是指用于地面光伏发电系统的太阳能电池。

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