光伏工作环境篇1
光伏发电的环境效益有目共睹，它不会污染空气和水源，不会排放有毒或有害物质，对公众安全没有威胁，然而光伏发电对局部生态环境的影响及对景观的污染也日益受到人们的重视。本文从环境影响评价的角度分析了施工期和运营期光伏发电项目对环境的影响，为从事和管理光伏发电项目的部门提供决策依据，使光伏发电项目对环境的影响减到最小。
1.施工期的环境影响分析
光伏发电项目施工期主要是土建施工、支架安装和电器设备组装调试、电缆埋设等，主要对环境的影响包括：对大气环境、水环境、噪声、固体废物、生态环境的影响。
平整场地、挖填土方，使施工场地的地表和植被遭到破坏，表层土壤，遇风可产生扬尘。土方的临时堆放会对生活区产生影响。堆放易产尘的建筑材料，如无围档，随意堆放，会产生二次扬尘。建筑材料的运输，如不采取有效的遮盖措施，会产生扬尘。在建、构筑物施工期间搅拌机搅拌混凝土和砂浆时也会造成水泥粉尘散发。施工垃圾的清理会产生扬尘。总之，施工活动将造成局部地区环境空气中的颗粒物浓度增高，尤其是在久旱无雨的季节，当风力较大时，施工现场表层的浮土可能扬起，经类比调查，其影响范围可超过施工现场边缘以外50m远。在施工前做好施工规划，尽量减小施工面，施工中对集中起尘区采取洒水抑尘，可有效减小扬尘对环境的影响。
施工期废水和生活污水来自施工用水和施工人员生活用水的排水。施工用水主要为混凝土拌和和养护、场地的降尘喷洒等。采取合理安排和严格管理用水，基本没有废水产生。施工生活区会有施工人员生活污水产生，由于人员相对较少，污水量也较少，可集中后经沉淀等初步处理洒于草地。
施工期噪声主要源自施工机械和运输车辆。主要产生噪声的施工机械有起重机、挖掘机、推土机、搅拌机、装载机、压实机、振捣棒和振捣器、砂轮锯、空气压缩机等。这些噪声源的噪声级分别在79dB(a)～95dB(a)之间。根据噪声预测结果施工边界噪声达标衰减距离最大为100m，考虑到施工对周边环境的噪声影响，施工应合理安排作业时间，对施工机械设备做好检修维护，尽量减轻其噪声影响。
施工过程中将进行场地平整、基坑开挖与回填、道路修筑及排水沟构筑等土石方的填挖，如果能合理利用土石方量，做到挖填量平衡，则不产生固体废弃物。
光伏电站建设内容主要包括进站道路、施工检修道路、光伏阵列系统基础及安装、配电装置和生活区、电缆敷设等工程，这些工程的实施均要占压地表、破坏地表植被。另一方面，施工机械和人员的活动也会对站内和附近地表土壤及植被造成扰动破坏，引起土壤侵蚀及水土流失。光伏电站水土流失重点时段为施工期，重点区域为光伏阵列和检修道路区。因此电站建设中，应按已制定的施工方案明确施工范围，避免对周边土地和植被的扰动。
2.运营期的环境影响分析
太阳能光伏发电是利用自然太阳能转变为电能，在生产过程中不直接消耗矿物燃料，不产生大气污染物、水污染物和固体废物，因此运行期间对环境的影响主要表现为以下几个方面。
运营期光伏方阵噪声主要是箱变和配电装置运行时产生的电磁噪声，一般光伏电站变压器容量小、电压低，运行中产生的噪声源强不大于60dB(a)，同时变压器布置在变压器室，方阵四周有围墙，噪声源在变压器室内传播和围墙的阻隔衰减10～15dB(a)，则在建筑外的衰减效果可达45～50dB(a)，不会对周围环境产生影响。逆变器是由电子元器件组成，其运行中的噪声很小，不会对周围环境产生影响。
运营期固体废物对环境的影响主要包括废旧器件、废油和废旧蓄电池。光伏电池板故障率约为万分之一，逆变器整机的设计寿命为25年，内部元件主要是电容等一般使用寿命为15年，在逆变器整机设计寿命内需更换一次。电气元件及变压器的设计寿命均大于25年，不存在更换情况。更换下的电容等与故障后更换下的光伏组件可返厂维修再利用处理，不产生固废。废油主要来源于主变压器，事故情况下可能会造成废油泄漏，但主变一般设有事故油池，能够满足防渗要求，防止废油渗漏产生污染。光伏电站使用的蓄电池，其正常寿命在10～15年间[2]，产生的废旧蓄电池交给有资质的单位回收处理，不会对环境产生影响。
多晶硅电池组件上表面为玻璃结构，因此会产生光污染。一般采用透光率极高的自洁防眩光涂层，透光率达95%以上，光伏阵列的反射光极少，对阳光的反射以散射为主，无眩光。合理的布置面板位置和放置角度，可以改变太阳光反射高度，不会对附近高速公路和居民住宅等产生光污染。
生态影响主要表现在改变土地的利用性质，使原荒草地变成工业用地。光伏电站建成后在站内道路边、墙根和其他不影响电站运行前提下能植草的地方种植草，恢复植被，可减轻电站对生态环境的影响。
电站经生态恢复投入运行后，可作为当地一个别致的景点。光伏发电项目在保证安全正常发电的前提下，可作为所在区域一个很好的高科技生态环保主题的旅游景点资源，将有助于当地旅游业的进一步发展。
光伏工作环境篇2
关键词并网光伏发电；净现值；单因素敏感性分析
中图分类号X37文献标识码a文章编号1002-2104(2011)04-0088-07doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.04.014
太阳能是一种清洁能源，也是一种永不枯竭的能源。以其储量的“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性、安全性以及逐渐显露出的经济性等优势，已经成为人类最为理想的替代能源。截止2008年底，全球光伏系统累计装机容量达到15Gwp，而其中90%由并网光伏发电构成［1］。我国太阳能资源非常丰富，陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1018kJ，全国太阳辐射总量达每天335-837kJ/cm2。根据我国《可再生能源中长期发展规划》，到2020年的光伏系统累计装机容量将达到180万kwp［2］。
城市作为一个人口和经济活动高度集中的区域，已经成为能源需求和温室气体排放的热点地区［3］。在过去的20多年中，我国城市化进程明显加快，并以人类历史上前所未有的速度实现了农村人口向城市的大规模聚集，导致城市化进程中城市环境与发展的矛盾日益突出［4］。太阳能发电技术在城市中的大规模应用，无疑是实现城市可持续发展的重要途径之一。
目前，从资源、技术、社会、经济、政策等方面对我国发展并网光伏发电的综合研究十分缺乏［5］，特别是从全国尺度上综合分析我国并网光伏发电系统的经济性、环境效益和政策工具效果的研究尚不多见。张希良等人以敦煌8mwp并网光伏发电项目为案例，评价了我国西部地区发展光伏的市场竞争力、社会成本效益和不同政策工具的作用效果［3］。ShafiqurRehman等人应用日平均太阳能辐射量和日照时间等气象数据，研究了沙特阿拉伯国家5mwp并网光伏系统的成本［6］。JoseL.Bernalagustn等人应用净现值和资本回收期等参数，对了西班牙并网光伏系统进行了经济和环境性分析［7］。
随着我国电力体制市场化改革的推进，适用于电力行业的环保法规体系将不断完善，环境成本纳入发电成本已是趋势。定量评估发电项目的环境成本，归纳起来，可以将评估方法大致分成三种计量原则：①以污染物造成损害的价值作为计量基础；②以污染后果的清除与损坏赔偿补救成本作为计量基础；③以预防污染发生的成本作为计量基础［8］。
为了能够明晰下面几个问题：①我国不同光照资源条件下并网光伏发电的真实成本是多少？②影响光伏发电成本的因素有哪些？影响程度如何？③不同激励政策组合的效果如何？④目前技术经济条件下，我国并网光伏发电的环境效益是多少？本文在已有文献基础上，建立了光伏发电成本的计算模型，定量评估了我国各类光照资源条件下，并网光伏发电系统的发电成本、光伏发电成本的影响因素和影响程度以及不同政策工具组合的效果，同时，定量分析了并网光伏发电系统的环境效益。最后，从推动我国整个光伏市场可持续发展的角度，提出了政策建议。
1中国太阳能资源概况
从总体上来说，我国太阳能资源非常丰富，但是存在很大的区域差异。我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°-35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云雾雨多，在北纬30°-40°地区，太阳能的分布情况随纬度而变化的规律相反，基本上太阳能辐射量随纬度的增加而增长［9］。在经济发达的东南沿海区域，属于四类地区。但自1990年代以后，地表总太阳辐射开始呈现上升趋势，变化率为13.21mJ•m-2•a-1［10］，同样具有一定的开发潜力。
2计算模型
2.1经济分析模型
为了准确分析目前我国并网光伏发电的成本以及光伏发电技术的市场竞争力，我们采用了净现值（npV）和敏感性分析工具用来评估并网光伏发电系统的经济性及其影响因素。
首先，假设所有投资者都是理性的，即追求投资的回报率最大。那么，投资者进入光伏市场的条件可以表示为：npV=-S+∑[DD(]n[]i=1[DD)][SX(](Cinput)i-(Coutput)j[](1+r)i[SX)](1)
式中，S表示初始投资额；n表示寿命期；Cinput表示第i年的流入现金量；Coutput表示第i年的流出现金量；r表示贴现率。
其中，初始投资部分可以表示为：
S=Csystem-Csubsidy(2)
式中，Csystem表示光伏发电系统初始投资额，包括光伏组件、逆变器和安装施工费用等；Csubsidy表示可得到的投资补贴额（按现在“金太阳示范项目”补贴初始投资的50%）。
目前，国内光伏并网发电项目可以分成两类：一类是自发自用型；一类是部分自用，其余电量卖给电网。因此，系统寿命周期内第i年的流入资金部分可以表示为：
(Cinput)i=(pbuy×epVconsume+psell×epVinject)i(3)
式中，pbuy表示用户从电网购电电价；epVcon表示用户自用电量；psell表示光伏发电上网电价；epV表示上网电量。
系统寿命周期内第i年的流出资金部分可以表示为：
(Coutput)i=(Co&m+Cloan+Ctax)i(4)
式中，Co&m表示光伏系统运营维护费用；Cloan表示贷款本金利息支付额；Ctax表示税费，包括所得税、城市建设税和教育税附加。
敏感性分析法是指从众多不确定性因素中找出对投资项目经济效益指标有重要影响的敏感性因素，并分析、测算其对项目经济效益指标的影响程度和敏感性程度，进而判断项目承受风险能力的一种不确定性分析方法。本文应用单因素敏感性分析法，分析了影响并网光伏发电系统发电成本的主要影响因素和敏感性程度［11］。引入敏感度系数（e），来表征项目评价指标对不确定因素的敏感程度。公式如下：
e=ΔaΔF（5）
式中，Δa为不确定因素F发生ΔF变化率时，评价指标a的相应变化率(％)，ΔF为不确定因素F的变化率(％)。
正值越大，负值的绝对值越大，表明评价指标a对于不确定因素F越敏感；反之，则越不敏感。
2.2环境效益分析模型
光伏发电系统的环境效益应为光伏发电“减排环境效益”减去“系统发电环境成本”，其数学表达式为：
BpV=apV-CpV(6)
式中，BpV代表光伏系统环境效益；apV代表减排环境效益；CpV代表系统发电环境成本。
3案例研究
3.1初始情景假定
在进行经济分析之前，要先对初始情景进行假定，作为经济分析的基础和前提。
我们假设了10mwp大型并网光伏发电系统为案例，应用pVsystV5.1光伏系统仿真设计及数据分析软件，分别计算并网光伏发电系统的最佳倾角和年均发电量等参数。表1、表2给出了项目相关技术经济、财政参数假定。
3.2光伏发电成本分析
我国幅员辽阔，太阳能资源禀赋条件时空差异巨大。本文选择我国34个省会城市（不包括台湾）作为案例，分析了初始投资无政府补贴和目前国家“金太阳项目”补贴初始投资50%条件下的光伏发电成本（见表3）。假设并网光伏系统所发电量全部并网，即epVconsume=0。根据公式（1），注：表中贷款利率参照中国人民银行公布的金融机构人民币存款基准利率。
当npV=0时，将公式（2）、（3）、（4）代入（1），Cinput和Ctax直接与电价相关，因此，方程转化为关于电价的一元线性方程。代入相关参数，解方程得到临界上网电价（单位电量发电成本）。由图1可知，在无政府补贴情况下，我国并网光伏发电成本介于155-426元/kwh之间，发电成本相差271元/kwh，差异巨大；在目前政府初始投资补贴一半的情况下，并网光伏发电成本介于083-229元/kwh之间，发电成本仍相差246元/kwh。而根据统计数据，2008年全国发电企业平均上网电价仅为0255-0423元/kwh，说明即便在太阳能资源禀赋非常好的区域光伏发电仍无法与常规能源发电竞争，仍处于市场竞争劣势地位。
3.3发电成本影响因素分析
降低光伏发电的成本是启动光伏市场成功的关键，而这需要首先明晰影响光伏发电成本的影响因素及其影响程度。根据2.1节提出模型的相关变量，光伏发电成本受到初始投资、上网电价、系统发电量（直接与区域太阳能辐射量相关）、税收政策和贴现率等多种因素的共同影响。而初始投资又受到系统初始投资额（用投资密度来表征）、国家补贴额度的影响。
另外，我们也考虑了来自于CDm项目的资金流入对光伏发电成本的影响。截止到2009年2月，在总共1424个联合国CDm执行理事会审核通过的CDm项目中，有7个是关于太阳能利用的项目［12］。目前，国际一级碳市场上CeRs（可核证的碳减排量）的成交价格在10-15欧元/吨之间变动。
由表3可知，长春市位于太阳能资源中等地区，年均太阳能辐射量接近全国的平均值。因此，本文选取长春市为案例，进行发电成本影响因素的敏感性因素分析。
由图2和表4可知，在影响发电成本的众多不确定性因素中，政府补贴额度、水平面太阳辐射量和初始投资密度敏感性最强，对发电成本的影响幅度也最大；其次是贷款利率、资本结构中的贷款比例、贴现率；最后，影响最小的是税率和CeRs价格。由此我们可以看出，在政府的激励政策中，初始投资补贴额度的变化对发电成本影响很大，贷款贴息和税收减免的影响相对较小。在项目的融资方面，初始投资密度对成本影响很大，但这依赖光伏系统组件价格的下降，短期内降低幅度有限；另外，贷款所占的比例对发电成本也有一定影响，而且随着贷款比例的增加，发电成本逐渐降低。CDm项目的收益虽然对发电成本的影响很小，但对光伏等新能源发电成本的降低能起到积极作用。
3.4不同激励政策工具组合效果分析
目前，我国并网光伏发电项目（>300Kwp）的资金来源主要有三种模式：①项目初始投资由政府补贴50%，其余部分由业主负担，商业运作，没有上网电价补贴；②投资全部由业主自筹，获得上网电价；③初始投资全部由政府补贴。
第一种模式：项目初始投资由政府补贴50%，其余部分由业主负担，商业运作，没有上网电价补贴
初始假设：
(1)利率贴息：完全贴息；
(2)税收政策：所得税、增值税、城市建设费和教育附加全免；
(3)初始投资补贴：按“金太阳示范工程”补贴初始投资的50%；
(4)CDm收益：按照CeRs价格为15欧元/t。
由表5可知，在目前政府初始投资补贴50%的条件下，即便税收优惠、利率贴息和CDm收益等政策工具全部实施，光伏发电的成本仍高达0.746元/kwh。
第二种模式：投资全部由业主自筹，获得上网电价
从全球来看，政府最常用的财政补贴方式是上网电价，一个固定的上网电价政策有助于建立长期明确的规划，让所有的光伏企业、投资者或其他参与方能明确判断光伏产业的发展前景，从而有信心进一步向这一领域投资。目前，我国还没有明确的光伏上网电价政策出台。假设所有投资者都是理性的，投资者进入光伏市场的条件是即npV≥0。由图3可知，在合理内部收益率（iRR）为10%的条件下，只有当光伏上网电价p≥2.22元/kwh时，才能保证光伏市场的可持续发展。
第三种模式：初始投资全部由政府补贴
在政府承担全部初始投资费用的条件下，并网光伏系统的度电成本只有0.16元/kwh，能够与常规能源发电相竞争。
4环境效益分析
可再生能源发电的环境效益应该是从“减排环境效益”中扣除“发电系统生命周期中的环境成本”的部分。本文光伏环境效益计算主要是基于现有排污收费标准和已有文献的结果。根据masakazuito等［13］研究结果，超大型并网光伏发电系统整个生命周期内的能量需求为30-42tJ/mw，其中采用单晶硅电池组件的光伏发电系统的能量需求为41.95tJ/mw，能量回收期为2.5年，Co2排
放量为50g/kwh［13］。按此计算，10mwp并网光伏发电系统整个生命周期内需耗能419.47tJ（相当于消耗电能1165万kwh），25年总发电量为3.15亿度。根据国家统计局有关文件规定，从2006起，能源统计中电力消费的折标煤系数统一采用当量系数0.1229，即1万千瓦时电力折合1.229吨标煤（1.229tce/万kwh）。
首先计算10mwp并网光伏发电系统的在整个生命周期内的环境成本。假设并网光伏系统在整个生命周期内的耗能都由常规燃煤发电提供，则通过计算，我们得到光光伏发电的减排环境效益是指因使用光伏发电而避免了常规能源发电对环境造成的污染。也就是说利用光伏系统每发一度电能，就可以避免常规燃煤发电所产生的Co2、So2、noX、Co等多种污染物对环境造成的损害。计算结果见表6，光伏发电系统的减排环境效益为0.026147元/kwh。因此，如果综合考虑光伏发电的环境成本和减排环境效益，并网光伏发电的环境效益为0.0165元/kwh。
5结论及政策建议
从国外发展光伏产业和市场发展的经验来看，不同的可再生能源发电技术，在不同发展阶段的价格机制和政策体系的适用性不同。目前，我国光伏市场仍主要依靠政府的激励政策。激励政策的变化对光伏市场和光伏企业的影响巨大。推动我国光伏市场向前发展迫切需要政府出台适当的、长期的激励政策。本文综合考虑了各种因素，建立了光伏成本的计算模型，在此基础上计算了我国并网光伏发电的成本，进而分析了光伏成本的影响因素，对比了不同资金来源的模式下，不同激励政策工具的效果，最后定量计算了光伏发电的环境效益。通过并网光伏发电系统的经济性和环境效益的综合分析，结论如下：
(1)在不同光照资源条件下，我国并网光伏发电的成本差异巨大。在无政府补贴情况下，我国并网光伏发电成本介于1.55-4.26元/kwh之间；在目前政府初始投资补贴一半的情况下，并网光伏发电成本介于0.83-2.29元/kwh之间。即便在光照资源最丰富的地区，并网光伏发电仍无法与常规能源发电相竞争。
(2)在政府的激励政策中，初始投资补贴额度的变化
对发电成本影响很大，贷款贴息和税收减免的影响相对较
小。在项目的融资方面，初始投资密度对成本影响很大，但这依赖光伏系统组件价格的下降，短期内降低幅度有限；另外，贷款所占的比例对发电成本也有一定影响，而且随着贷款比例的增加，发电成本逐渐降低。CeRs的价格虽然对发电成本的影响很小，但对光伏等新能源发电成本的降低能起到积极作用。
(3)通过对不同激励政策工具组合效果的分析，第二种模式(上网电价补贴)更切合实际，便于操作，出台一个适当的、稳定的上网电价能够有效的推动光伏市场的可持续发展。
(4)光伏系统发电的环境成本为0.00966元/kwh；光伏发电系统的减排环境效益为0.026147元/kwh，则并网光伏发电的环境效益为0.0165元/kwh。与常规能源发电相比，光伏发电环境效益显著，具有非常广阔的应用前景。
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economicalandenvironmentalanalysisofGridconnectedphotovoltaicSystemsinChina
SUnYanweiwanGRunXiaoLishanLiUJianYUYunjunZHUanGXiaosi
(instituteofUrbanenvironment,ChineseacademyofSciences,XiamenFujian361021,China)
光伏工作环境篇3
关键词：光伏发电系统；发电效率；分析
中图分类号：F407文献标识码：a
引言
在人们对能源需求急剧增加,而化石能源日益匮乏的背景下,开发和利用太阳能等可再生能源越来越受到重视。世界各国政府纷纷把充分开发利用太阳能作为可持续发展的能源战略决策,其中光伏发电最受瞩目。太阳能光伏发电是新能源的重要组成部分,被认为是当前世界上最有发展前景的新能源技术,各发达国家均投入巨额资金竞相研究开发,并积极推进产业化进程,大力拓市场应用。太阳能的利用虽然是无地域限制,随处可得,但目前光伏发电系统效率偏低是光伏发电大规模推广应用的瓶颈,因此如何最大限度地利用光伏阵列所产生的能量是关键问题所在。
1、概述
能源是推动世界经济发展和繁荣的车轮，20世纪至今，在世界能源体系中，煤、石油、天然气等非可再生资源成为人类社会文明进步的主要能源结构。随着社会进步历程的加速发展，人类社会对非可再生能源的需求量也不断地增加，由于人类对非可再生资源过度地开采利用以及一些不合理的维护等，致使了全球性的环境污染及资源枯竭。
21世纪的今天，人类在能源利用方面面对着巨大的挑战，这主要包括：大规模地开采及不合理地利用煤、石油、天然气等非可再生资源，造成了非可再生资源储量的锐减和枯竭；另一方面，以煤、石油、天然气等化石燃料为主的传统能源体系在人类强调走可持续发展道路的今天遇到了极大的限制。
太阳能资源是一种分布广泛、储量无限的清洁无污染能源，被科学家誉为是世界上最理想的绿色资源，是人类开发和利用新能源的首选资源。开发和利用太阳能的基本方式有：一是利用光热转换，将太阳能转化成热能；二是利用光伏阵列通过汇流装置间接将太阳能转为电能，即光伏发电。截止到今天，在开发利用太阳能的过程中，光伏发电已然成为其最主要的途径，从上世纪80年代起，光伏产业就成为世界上飞速增长的新型产业之一，随着各国不断地加强对可再生资源开发利用重视的力度，光伏这一产业的发展市场将会更加广阔。
光伏电池是光伏发电系统的核心部件，其输出电流、电压的大小和稳定情况不仅与电池本身结构等参数有关，而且还很大程度地随着环境温度、光照的改变而波动起伏。同时由于外界环境因素变化无常，致使光伏电池的输出特性表现为非线性，因而在一天当中某一特定工作条件之下，光伏电池功率输出存在唯一的最大值点。为了更有效地利用光伏电池，应当采取一定的控制技术，来确保光伏电池实时都能输出最大功率，这即是最大功率跟踪（maximumpowerpointtracking，mppt）技术。在实际光伏发电系统中，装设mppt控制装置，能够有效提高光伏电池的发电效率。
2、光伏发电存在的问题
近年来光伏发电虽然从技术和市场上都得到了飞速发展,但值得注意的是,光伏发电自身存在一些问题需要亟待解决:
1）发电效率偏低,目前我国火电机组年利用小时数一般可达500小时以上,最高可达7000小时以上,水电年机组利用小时约在3500小时左右,而光伏组件只有2000小时左右。
2）发电成本偏高,目前生产一度电,火电成本约为0.4~0.5元,水电成本约为0.2~0.3元,核电成本约0.3~0.4为元,风电成本约在0.6元以上,而光状发电成本在1元以上;从上网电价看,风电上网电价约为火电1.3倍,而光伏上网电价约为火电的2.2倍。
要提高光伏发电在可再生能源应用中的比例,必须从提高效率和降低成本两方面入手,这就需要从光伏组件的材料与制作工艺、光伏阵列的配置优化、逆变器的拓扑与控制等多方面考虑,寻找一切尽可能提高光伏发电效率与降低成本的方法。
3、效率影响因素分析
3.1、自然环境因素:光辐照资源、温度太阳福射强度指太阳投射到组件单位面积上的福射功率,这里的温度是环境温度,光伏组件的工作温度一般比环境温度高。根据光伏组件的工作特性,其输出电压和电流都会随着太阳福射强度和温度的变化而变化,因此环境因素会影响光伏组件的工作性能,从而影响光伏组件的转换效率。
3.2、光伏组件
光伏组件的光电转换效率、组件标称功率偏差、组件的光照人射率和组件初始光致衰退效应这4个方面因素影响光伏电站效率。光伏组件的转换效率越高、标称功率正偏差越大、光照人射率越高、光致衰退效应越小，光伏电站效率越高。如果光伏组件衰减越慢，电站长期效率越高。
3.3、光伏组件匹配
由于制造工艺限制，同型号的光伏组件存在制造误差。当组件构成方阵时，会产生组件匹配损失，组件串联时会产生电流损失，组件并联时会产生电压损失。组件匹配损失范围在1.5%一3％，典型值为2％。
3.4、电池温度
光伏电池的工作温度对光伏方阵的输出功率响重大影响，单晶硅电池功率温度系数为一0.5％/℃即电池工作温度上升1℃，电池输出功率降低0.5％。如果由于环境温度和太阳辐射使得电池工作温度由于标准条件工作温度35℃，使得电池功率下降17.5％，进而光伏电站效率也至少下降17.5％。
3.5、mpp损耗
mpp所造成的功率损失包括静态和动态跟踪损失。静态跟踪损失是指最大功率点跟踪算法并不能跟踪到真正的最大功率点造成的能录损失,如目前采用的的扰动观察法和电导增量法,这两种算法由是基于扰动步进行最大功率点踪,所以在最大功率点附近会产生振荡,从而造成能量损失。动态最大功率点跟踪损失是指在进行最大功率跟踪过程中,外界环境辐射强度、温度等发生变化时,最大功率点跟踪算法不能跟踪到真正的最大功率点造成的能量损失。
3.6、线损、变压器损耗
光伏发电系统内部的各个环节都需要使用电缆来进行电能传输,因此传输过程中必然存在阻抗损耗。对于大型光状发电系统,交流电能并网前需要变压器升压,其系统损耗相对于小型光伏发电系统多了变压器损耗。
4、优化
4.1、建筑物表面对光伏发电的影响
对于地面大型光伏电站,光伏阵列基本能采用最优倾角和方位角进行安装,但对于分布式光伏发电系统,尤其是建筑光伏,其朝向和倾角就有各种各样的可能,如光伏幕墙、斜屋顶等。对于建筑光伏,组件倾角和方位角朝向的选择需考虑建筑的美观度、阵列安装的复杂度以及建筑物的朝向等,因此在设计安装应在保证安装可行的基础上尽量降低建筑物对光伏阵列发电量的影响。
4.2、优选设备，特别是优选组件和逆变器。在试验电站里，对比不同组件或逆变器的发电量，进而确定最佳性价比的设备。
4.3、积极进行系统集成研发工作，主要目标是提高效率、降低成本，包括开展系统解决方案的研发和推广;新技术、新产品的跟踪和应用;光伏电
站及其环节的(效率)检测和分析;技术信息化(数据库)以及工程共性难题研究和解决。
4.4、逐步提高光伏电站设计技术水平，能够根据地理位置、气候条件、污染情况、客户需求、风险控制和生态环境等条件设计最佳的光伏发电系统。
4.5、加强光伏电站效率检测和工程评价工作。构建电站效率检测、优化方案研发、示范电站测试、工程项目推广等环节组成的循环机制，不断提高光伏电站性能。
结束语
光伏电站发电系统其自身的特点,沿用传统跟踪模式会使建设成本攀高,甚至提高的发电效率还不足于弥补建设成本的升高,本文分析了光伏发电系统效率的提高的相关方面,但是其还是有需要不足，需要进一步的研究采取相应的措施。
参考文献
[1]刘伟铭.光伏发电系统最大发电量的研究[D].辽宁大学,2013.
光伏工作环境篇4
关键词：光伏技术管理特点问题对策
1.引言
1.1研究背景
进入21世纪以来，在资源有限和环保要求的双重制约下发展经济已成为人类实现可持续发展的一项重大挑战。其中，传统的化石能源所带来的环境污染、温室效应使得全球环境不断恶化。为了解决上述问题，科技的进步使得人类转向清洁能源的研究和应用，太阳能以其独特优势必将在本世纪得到长足发展。
近几年，中国江苏省出台了一系列推进太阳能光电技术研发应用的相关政策，将把无锡建设成世界级太阳能产业基地。如今，无锡的光伏产能产量已居全国首位。据统计，2010年无锡的太阳光伏企业电池产量2600mw左右，占全国产量的28%，全球产量的16%。
为了让使用太阳能发电更具吸引力，自2011年开始，中国政府对生产制造厂商提供保证价格。如今，中国光伏企业，尤其是无锡这一大型太阳能光伏产业基地目前面临美国出口重大压力以及欧洲市场的疲软不振，对转向国内市场的需求更为紧迫，而转战市场最大的挑战就是依靠技术进步来降低成本。因此，太阳能光伏企业的技术管理变得尤为重要。
1.2研究方法
本研究以中国太阳能光伏企业为研究对象，以中国太阳能光伏企业技术管理为研究重点，基于企业研发管理理论及技术组织管理等理论分析太阳能光伏产业技术管理所存在的问题进行研究。
根据太阳能光伏相关产品生产企业自身特点，结合中国本土及无锡本地情况，并参考有关文献资料、研究报告等理论著作，通过多种途径获取关于有利于太阳能光伏产业发展的理论性资料；利用理论与实际相结合的方法，对国内太阳能光伏企业的技术管理进行讨论。
1.3研究意义
该研究针对中国，特别是无锡市太阳能光伏企业进行研究，并专门讨论太阳能光伏企业的技术管理相关问题，以适应经济大潮下的新型竞争形势。
无锡市太阳能光伏产业规模大、基础好，为中国太阳能光伏产业的发展提供了夯实的基础。在此基础上，本文意在通过进一步优化企业技术管理结构，使无锡太阳能光伏产业顺利度过艰难时期，完成企业技术管理结构的优化升级，力图使企业占据产业链的上游。
1.4文献综述
财政部、科技部、国家能源局于2012年5月初公布了2012年金太阳示范项目目录。三部委确定2012年金太阳示范工程总规模为1709mw。
何丰伦、戴劲松等专家呼吁高度警惕新能源发展的五大误区，同时提出太阳能相关企业发展所要注意的问题；却秦在太阳能冬日物语中提出由于太阳能产业的高成本特点，要求企业改变商业模式或调整企业战略。
2009年全球光伏产业发展研究报告总结了2008年全球光伏产业的总发展态势，同时预测了德国、美国、西班牙、日本以及中国今后的光伏产业发展趋势，并指出中国是潜在的光伏重要市场，2020年中国太阳能光伏产业装机容量将超过日本。
2012年Bp世界能源统计显示：2011年太阳能发电容量增长了73.3%，达到了自1996年的最快增长速度。总容量达到63.4Gw。产能在过去的5年增加近10倍。eupDResearch在《电网平价》一文中指出：若想使光伏行业真正获得竞争力，应将关注点由组件制造商转移至光伏价值链上的其他部分。
2.太阳能光伏技术的特点及其企业管理特点
2.1太阳能光伏技术的特点
2.1.1规格标准明确
太阳能光伏发电的关键设备有：太阳电池组件、太阳能储能设备、太阳能控制器、太阳能逆变器等。虽然随着技术进步太阳能光伏发电关键设备的标准将会不断完善，规格将会不断提高，但在当前的技术环境下，太阳能光伏发电关键设备的规格标准是很明确的，不会存在较大的争议。
2.1.2专业性要求高
太阳能光伏发电组件设备的生产及装机应用涉及到物理、化学、计算机及气象等多领域技术的开发与应用，专业性极强。在太阳能光伏电站的设计中还需运用管理学中peSt环境分析法。因此，太阳能光伏企业既要支持每一领域的技术研究，又要完成各领域技术的有机融合，突破技术瓶颈，为企业赢得更大的经济效益，同时获得更大的社会效益。
2.1.3资源投入大
太阳能光伏发电站的建设需要大量的人力、物力、财力的投入。不论是太阳能光伏发电电站前对技术环境的分析，还是电站施工过程中和日常维护中技术工程的应用，都需要很大的资源投入。从一定程度上来说，太阳能光伏发电电站的建设是一项不可逆的工程，一旦投入各种资源，就必须将整个工程进行下去，否则之前的投入便不能收回。从另一方面来讲，电站设计之前的各项评估工作尤为重要。在技术环境评估中，需要分析国际、国家和地方技术标准和规范，如光伏并网接入规范、光伏系统技术标准等；光伏系统关键设备，如光伏设备满足项目的供给能力以及光伏设备对系统的影响等；具有国际合作基础条件的大型、超大型项目需要分析项目技术、原材料、人才、市场的国际化。
2.1.4技术应用性强
在国内太阳能光伏发电技术领域中，所追求的是提高转化效率和降低生产成本两大方向。转化率的提高可以使太阳能资源的利用率提高，设备的使用效率提高，降低生产成本则可以为企业直接提供更多的收益。因此，领域内的技术进步可以迅速投入生产和建设进行检验，可行的技术将会创造更多的效益，推广之后将更有利于技术的进一步发展，如此良性循环，可不断推动太阳能光伏发电技术的进步。
2.2光伏企业技术管理特点
2.2.1研发环境要求高
太阳能光伏发电企业的技术产品研发属高技术产业研发领域，其产品研发技术提高受多方面因素影响。表2-3为运用空间面板计量模型的研究方法对研发技术影响各因素进行回归分析的结果：
2.2.2技术选择多样化
国外的太阳能光伏行业技术的发展是多样的，有晶体硅技术、非晶硅等其他技术。而在国内，晶体硅技术几乎占据垄断地位，并且各大晶体硅技术的厂家几乎全部是p型晶体硅技术这一分支，因此国内整个产业将来技术进步的方向选择上比较少。
例如，无锡尚德，南京中电等国内最早使用Se技术的电池厂家，电池转化效率大大领先于行业中其他竞争对手。可以说，如果国内太阳能光伏发电设备生产企业能够拓展其技术发展分支，其竞争力将会大大提高。
2.2.3与企业所在产业链位置联系紧密
太阳能光伏企业的技术管理要与与企业所在的产业链位置相适应。从表2-4可以看出我国太阳能光伏产业的两头在外中间在内的发展模式，根据图2-5光伏产业链各环节资源需求情况，我国太阳能光伏企业的技术管理应向硅材料提纯、硅片生产倾斜。
国内第一大的晶体硅太阳能电池制造商无锡尚德通过并购的方式实现了产业链的垂直整合，这也一定程度上证明了产业链低端企业没有技术外泄的后顾之忧，为提高自身技术水平可以适当向产业链高端攀登。
2.2.4产品市场定位较单一
以当前的技术水平来看，同时基于成本的考虑，太阳能光伏产品只能用于独立光伏电站、风光（柴）互补电站等光伏电站及航空航天领域。随着技术的不断提高，太阳能光伏产品可能还会应用在交通、通信、石油、海洋、气象、汽车、家庭电源等领域。
3.国内光伏企业技术管理存在的问题
3.1人才资源缺乏
3.1.1光伏企业运作风险大对人才发展极其不利
光伏企业投资大，由于市场需求不确定性等一系列经营风险，光伏企业运作的风险、融资等成本会高于一般企业。这使得大部分光伏企业无法提供优厚的薪资福利来吸引人才，更难留住人才。
3.1.2光伏企业大部分处于创业阶段，缺乏留住人才的企业文化
无锡市光伏企业大都处于初创阶段，且科研与管理团队大部分来自海外，包括国际知名科学家、技术开发工程师等组建的精英技术研发团队等，本土优秀光伏人才未必受到重用，不利于留住和培养人才。
3.1.3高端人才缺乏，缺乏相关培养机制
光伏电专业人才紧缺，是无锡光伏产业快速发展的瓶颈问题之一。许多企业除了一名主要创业者（总经理）外，连招聘一个同类专业的帮手都相当困难。另外，在无锡高校普遍没有开设光伏电专业。
3.2研发周期长
太阳能光伏发电产品属知识、技术和劳动密集型产品，其生产组织形式多样，所需的研发周期较长。而太阳能光伏产品因光伏发电项目类型多、技术要求高、光伏发电项目周期长、以客户需求为驱动、知识继承度低、信息处理方法复杂等特点而使得太阳能光伏发电产品研发周期较长。
3.3研发环境较差
资金是进行光伏发电产品研发的前提和基础。政府和企业是两个最主要的科技资金来源。一些企业也从收益中抽出一部分投入到自己的研发机构中，但是由于光伏产品研发的高风险，政府对太阳能光伏产品生产企业研发拨款所占份额较低，这也给企业筹集资金造成很大的困难。
中国在世界光伏发电制造领域占据着极其重要的地位。中国的光伏发电制造企业的规模，如无锡尚德，在世界同行业企业中名列前茅。然而由于国内企业基本采用引进技术、引进设备、引进原材料，产品绝大部分出口国外，属典型的“两头在外"式生产。国际上许多大型企业都会将越来越多的资本投放到这一新能源产业中来，这对我国光伏制造企业来讲既是机遇，也是挑战。行业内大部分企业在没有建立完善的产品开发体系，也没有开展有效的产品开发活动，生产技术严重落后，技术研发环境较差，核心竞争力严重不足。
3.4技术转化率小
太阳能硅电池的主要原料――多晶硅材料的提纯属于高技术高产业投资环节，而我国的技术能力有限，硅提纯产业门槛相对较高，生产晶体硅的企业属于少数，并且技术落后于国外，差距很大。在技术水平有限的情况下，由于对太阳能光伏发电产品应用的投入非常大，新技术的应用风险很大，新技术转化为生产力的比率非常小，因此只有非常成熟的技术才可能在实际生产得到应用。
4.国内光伏企业技术管理对策
4.1大力培养太阳能光伏高级人才
4.1.1加强人才引进与培养
充分挖掘国内人才资源，根据产业发展的特点，建立一套行之有效的人才激励机制，大力引进国际顶尖光伏人才，巩固技术带头人和高级管理人才队伍，稳定技术骨干与管理人员以及关键岗位工人。通过职业教育、继续教育和岗位培训等多种形式，多方位培养技术与经营管理人才，为光伏产业发展提供强有力的智力支撑。
4.1.2整合教育资源，打造光伏产业人才培养基地
鼓励高校开设光伏电专业，鼓励大学院所与企业联合培养光伏等新能源高级人才，支持企业建立光伏等新能源教学实习基地和博士后流动站，调整专业结构，构建光伏产业人才培养体系，打造光伏产业人才培养基地，为国内，特别是世界级光伏产业基地――无锡提供源源不断的优秀光伏人才。
4.1.3政策支持光伏高端人才发展
对光伏电企业是否能尽快列入国家和省级高新技术企业，企业的领军人是否能申报列入“国家”和“省”，都需要政府予以适当的政策倾斜。同时，既要为高层次人才提供创新创业环境，也要解决一般人才实际困难，实现人才服务的全覆盖。
4.2优化产品技术研发环境
国内太阳能光伏企业在研发技术实力较弱的情况下，应选择产学研合作的创新模式。高校和科研院所可以培养大量学科及综合高级人才，适合开展基础科学研究和结合产业中关键技术进行攻关。其中，基础研究是高校的优势所在，对光伏发电产品的开发有重要的支持和先导作用。而企业拥有对于市场准确的把握，可以对研发项目的市场前景做出较为准确的评价和判断。其次，通过建立信息沟通渠道，加快建立光伏产业商情信息网络，科研单位和企业通过参加贸易展销会、洽谈会、贸易团出访、接待来访等机会获得市场信息。
4.3鼓励技术创新，提高技术转化率
企业的技术创新可以从企业文化入手。国内光伏企业应建立以技术创新为核心，统一在技术创新指导思想和经营哲学之下的企业文化，为企业管理人员和技术人员提供共同方向的意识精神和日常行为的指导方针。
企业可建立管理技术创新与转化的专门小组，一方面可以有效激励技术创新，另一方面对新技术进行产权保护，并加快新技术进行实际检验后投入产品生产环节。
5.结论
太阳能光伏产业作为一项新兴产业，具有发展其他能源产业所不可比拟的优势，一方面可以解决能源短缺问题并缓解使用化石燃料对环境的污染，另一方面可以促进光伏技术的发展，为产业地来更大的经济效益。因此，本文对我国的光伏产业技术管理特点作了介绍，了解现阶段我国光伏产业发展中技术管理的相关问题，弄清问题所在及应对方法。
我国的光伏产业发展因金融危机爆发受到了很大的冲击，究其原因还是因为技术水平有限，仅靠劳动密集型光伏产品的大量出口而获利。随着国家政策的关注，会有利于新能源发展的举措出台，由国家的政策保障，企业与高校的结合培养高技术人才，资金、技术、人才问题便能够解决，我国太阳能光伏企业一定会通过提高自身技术，优化技术管理而摆脱窘境，获得更大的经济效益。希望本文可以为中国太阳能光伏企业的发展提供参考。
注：本文部分研究成果来源于江南大学大学生创新训练计划项目。（项目编号：20122217）。
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光伏工作环境篇5
2017年全球的光伏新增装机规模达到100Gw（中国装机规模超预期驱动全球规模较年初预期增加近20Gw）。其中，中国为最大光伏市场，装机规模占全球比例45%。中国光伏装机量，2017年光伏新增装机达到53.06Gw，再度刷新历史，同比增长53.62%；截至2017年底，并网装机容量累计超过130.25Gw（1.3亿千瓦），其中新装装机连续5年位居全球首位，累计装机也连续3年位居全球第一。
2017年，宝应县正式开展申报部级生态渔业光伏发电“领跑者”示范基地工作，11月30日成功入围2017年光伏发电领跑基地名单。整个项目共500mw（广洋湖镇100mw，射阳湖镇200mw，柳堡镇200mw），占地面积分别为3615亩、7075亩、5971.8亩。基地预计6月30日全部开工建设，12月31日全部容量建成并网。
一、基本情况
区位优势。宝应县地处淮河下游，江苏省里下河西部，根据国家气象局风能太阳能评估中心划分标准，我国太阳能资源地区分为四类，宝应处于二类地区（资源较富带）：全年辐射量在5,400～6,700mJ/m2，相当于180～230kg标准煤燃烧所发出的热量。我们县域总面积为1467km2，人口近100万人，全年日照时间为2188.9小时。
创新举措。同时宝应由于湖荡多，水域面积大的特点，借鉴渔光互补模式中智能化立体养殖经验，探索发电-养殖-旅游新模式，有效整合资源，整体提升经济社会发展。
政策环境。根据工信部的符合《光伏制造行业规范条件》企业名单，共244家企业上榜，而江苏就有89家，占到36.5%。江苏发达的经济水平、强大的消费能力。
发展前景。江苏省电力来源：火力发电96.26%，水电2.79%，风电0.76%，光伏发电0.17%，进步空间仍然很大。目前，宝应县社会用电量约为19亿千瓦时，其对电量的需求和消纳能力较强，光伏发电所生产的电量将有一大部分用于自身“消化”。
目前现状。全县光伏发电总装机容量超800兆瓦，建成并网发电225兆瓦以上，已经先后吸引续笙新能源、上海晶科、华电集团等一批央企国企、行业龙头来宝投资合作，光伏应用与制造产业已成为宝应实体经济创新发展、转型升级的重要增长点。
二、重要意义
宝应县光伏基地建设充分利用当地自然优越条件，采取渔光互补的发电模式，上层光伏发电，下层水产养殖，因地制宜地利用土地资源，提高了单位面积的利用价值，提升了经济效益。
1、巨大的投入产出。领跑者基地共500mw，可产生36亿元以上固定资产投入，年均上网电量达6亿千瓦时，全部建成投产后，可实现年开票销售5亿元以上，税收产出7500万元以上。目前，宝应县已建成总装机容量300mw，并网发电200mw，以及近期新获批的500mw，再配套实施10亿元的装备制造项目8~10个，到2019年，我县开票总量至少达200亿元以上，2~3年内将形成新能源产业规模集群，到2020年工业开票总量预计将超1000亿元，有效推动宝应经济的快速发展。
2、有效的产业拉动。光伏发电涉及电池组件、电线电缆、逆变器、支架等多种产品，需要一整套配套的产业。据统计，江苏共有297家光伏企业（苏南占63.2%、苏中占32.5%、苏北占4.3%），2017年总产值2846.2亿元。其中苏州2017年光伏产业产值就达551.5亿元，接近宝应GDp570亿元。目前，宝应光伏发电领跑基地建设吸引了北控、中广核、国家电力投资等多家上市公司、行业龙头来宝投资落户，同时正重点打造规划光伏制造产业园，以光伏产业为基础，吸引上下游产业，形成密集产业链集群，通过技术创新、优化资源配置等方式降低成本，倒逼高污染、低技术含量企业的转型和升级，从而带动制造业、旅游业、教育、物流等相关行业的全面发展。
3、形成地方辐射效应。一是改善基础设施。光伏基地的建设完善了农村道路交通设施，工程预计修缮乡村道路近20公里，而燃气、供水、绿化等配套工程在乡村将得到实质性保障。二是增强投资创业热情。成功入围光伏发电领跑基地建设名单，其未来形成的光伏产业链将吸引更多的企业家来宝投资和创业，更多的人才和资金将流向宝应。三是提高农民收入。在获得清洁能源的同时，农民通过流转土地获得租金，通过水产养殖增加收入，同时也可以通过入股政府基金获得项目分红，预计每年可获得1000万元以上的分红受益。
4、增强环境治理力度。太阳每年送给地球的能量相当100亿亿度电，相当120万个三峡电站（840亿度/年）。作为全国绿化模范县、国家生态县、国家卫生城市，宝应在环境保护和开发利用上取得了显著的成绩。光伏基地的建设将进一步平衡环境保护和开发利用工作，打好组合拳，提高清洁能源的利用率，减少煤炭等传统资源的使用。据测算，150mw光伏发电每年可以减少二氧化碳排放12.2万吨、二氧化硫排放0.5万吨，通过基地光伏发电，宝应每年可节约标煤20万吨，折合原煤27.9万吨，这对优化生活环境起到了巨大的作用。
光伏工作环境篇6
关键词：光伏并网船舶总体设计应用
目前船舶运输行业中，柴油机是船舶的主要动力源，近些年来船舶柴油机无论从技术还是产量方面都取得了较快地发展；化石能源总存储量的局限性迫使船舶必须寻找新的动力能源和新能源动力设备才能满足日益增长的能源消耗需求，新能源的开发利用与新能源船舶的研究设计便成为亟需研究解决的问题。其中太阳能船舶是新能源船舶中的领头羊，将太阳能作为太阳能船舶的辅助或主要动力源，既能节约化石能源的消耗，又可保证船舶的正常航行。
1.太阳能光伏发电系统概述
当前太阳能光伏发电是船舶利用太阳能的主要方式，通过接收太阳辐射，太阳能船舶将辐射能量转化成光伏电能输送到船舶电网上或在储能装置中储存起来以供船舶利用。太阳能光伏发电系统主要包括：太阳能光伏电池组件、光伏逆变器、光伏控制器以及蓄电池等部分。
太阳能光伏电池组件是光伏系统的核心部件，由太阳能光伏电池组件根据系统的实际需要经过串并联组成，能将太阳的辐射能量转变为电能供负载使用。如图1所示。
光伏逆变器是将太阳能光伏电池产生的直流电转换为交流电的必须设备，直流电转变为交流电之后方可供交流负载使用。
光伏控制器负责监测太阳能光伏电池组件的各项参数并参考负载容量对蓄电池进行充放电控制。控制器伴随着太阳能光伏技术的进步将发挥日益重要的作用，监测系统、控制系统及逆变器三者集成一体化将是未来控制器的研究和发展方向。
蓄电池是太阳能光伏发电系统的能量存储部件，当辐照强度过低或者太阳能电池组件产生的电能无法满足负载的实际需求时，蓄电池便将其中存储的能量输送给负载使用。目前普遍跟太阳能光伏发电系统配套使用的是铅酸类型的蓄电池。
太阳能光伏发电系统的基本工作原理：太阳能电池组件在太阳光的照射下将产生的电能经由控制器输送给蓄电池组或者在满足负载具体要求的情况下直接供电给负载。当太阳能光照强度过低时，产生的直流电可经由蓄电池直接供电给直流负载；而当太阳能光伏发电系统包含交流负载时，需通过逆变器的逆变作用把直流电变为交流电。
2.船舶光伏并网发电系统的设计方案
船舶太阳能光伏发电系统一般分为光伏离网发电系统、光伏并网发电系统两种。这里只阐述船舶光伏并网发电系统。
2.1船舶光伏并网发电系统的设计原理
船舶光伏并网发电系统指的是由光伏发电系统转化成的电能可以直接并进船舶公共电网的电力系统。当太阳能光伏电池板接收到太阳光照射时，该系统把太阳能转化成电能并经过逆变器的作用，将电流逆变为与公共电网相同频率和相位的正弦交流电。光伏并网发电系统按照有无蓄电池作为储能设备可分为不可调度式系统和可调度式系统两种类别。其中可调度式光伏并网发电系统有较强的灵活性，可随时根据船舶的实际需要选择性地将太阳能光伏发电系统并入或者切出电网，并且在公共电网出现断电故障时，仍能保证系统的正常独立运行。可调度式船舶光伏并网发电系统如图2所示。
2.2光伏并网发电系统的关键技术
最大功率点跟踪控制技术：一方面，由于光伏发电的最佳工作点会随着太阳辐射强度的变化而变化，另一方面，太阳能电池组件的电压与电流呈现出负相关的关系，因此此过程中存在着能够获取最大功率的最佳工作点。在电压和电流的变化过程中，将太阳能电池组件的工作点保持在最大功率点的位置，系统便能够得到太阳能电池组件的最大输出功率，解决这个问题的过程我们称作最大功率点跟踪控制技术。针对太阳能光伏电池完成最大功率跟踪的过程，一般是通过升压电路来完成工作电压的控制的。
直交流逆变及并网技术：太阳能光伏电池和蓄电池向外输出的是直流电，需要逆变器的逆变作用将直流电转变为交流电后才能供给船舶电网使用。逆变器一般可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能光伏发电系统，专门为独立负载供电。并网逆变器主要用于并网运行的太阳能光伏发电系统，将所产生的电能并入公共电网。并网技术涉及到船舶电网的电压、频率稳定度等问题，是目前船舶光伏并网发电领域需要克服的重要难题。
2.3船舶光伏并网发电系统的设计思路
船舶光伏并网发电系统的设计主要包括船舶光伏系统的整体构设、系统的模型搭建以及仿真计算分析、光伏电源的性能测试、并网后船舶主电网的安全供电等。图3为船舶光伏并网发电系统的整体设计方案和大概思路。
3.光伏并网发电系统在船舶上的应用及问题
3.1光伏并网发电系统在船舶上的应用
2008年，太阳能光伏发电系统出现在由日本生产的“御夫座领袖”号上，该系统能满足该船6.9%的照明需求或0.2～0.3%的动力需求。其电能输出功率为40Kw，“御夫座领袖”号是首次直接大规模的以太阳能发电作为整只船舶主电网的新能源船舶。如图4所示。
2010年上海世博会的高科技展示船“尚德国盛号”高约7米，吃水深度2米多，长度为31.85米，宽度为9.8米。如图5所示，该船是国内首艘使用太阳能、柴油机组和锂电池等多种混合动力能源的高科技船舶。在船舶航行过程中，船体可根据辐照强度的大小通过调整太阳能和柴油机组间的功率分配来满足船舶的稳定运行。
2014年，工信部高技术船舶科研项目设计的“中远腾飞”号滚装船正式投入运行，该船舶可以通过“太阳能”照明（多余的电量也可以提供动力），每年节约85万元燃油费。如图6。
3.2光伏并网发电系统在船舶上会遇到的问题
光伏并网发电系统在船舶上的应用范围日益广泛，但也存在以下无法忽视的问题。
（1）复杂的水上工作环境。船舶太阳能光伏电池的电力输出特性尽管与陆用型不存在本质上的区别，但其复杂的水上工作环境对它的电力输出特性还是会有相当程度的影响。
水上环境更加复杂多变且难以预测，不同水域的气象环境各有特点，即使是同一区域的太阳辐射强度、环境温度和空气湿度等参数也会在短时间内发生较大变化。气体污染物、固体颗粒、盐层覆盖、强风、浓雾、雨雪和冰雹等都是影响太阳能光伏电池输出特性的水上环境影响因素。
船舶是一个水上移动平台，其航行过程中会出现不规律的机械运动，机舱内各种动力旋转机械在运行过程中会产生低频振动问题。也就是说，目前一些船舶上所使用的随着太阳光照射角度的不同而对其进行调节跟踪的太阳轨迹跟踪系统对提高光伏系统的能效并不具有明显的效果。复杂的水上工作环境主要体现在灰尘和盐粒等颗粒物的遮光效应，覆盖层的热斑效应，污染气体和灰尘的侵蚀作用等方面。图7为海水蒸发后覆盖在太阳能电池板表面的盐层。
（2）孤岛效应。在太阳能光伏并网发电的过程中，由于太阳能光伏发电系统与电力系统并网运行，当电力系统由于某种原因发生异常停电时，此时如果太阳能光伏发电系统不能随之停止工作或与电力系统脱开，则会向电力输电线路继续供电，我们把这种运行状态称为“孤岛效应”。
特别是当太阳能光伏发电系统的发电功率与负载功率平衡时，即使电力系统断电，光伏发电系统输出端的电压和频率等参数不会过快地随之变化，使光伏发电系统无法正确判断电力系统是否发生故障或中断供电，因而极易导致“孤岛效应”现象的发生。如若处理不当，“孤岛效应”会对系统造成严重的后果。当电网出现故障或者发生供电中断的事故后，此时因为光伏发电系统仍会继续往电网送电，电力系统和工作人员的安全会有很大的安全隐患，甚至发生安全事故。不仅妨碍了检设备的正常恢复，并且会给配电系统及负载设备造成一定的伤害。因此当电力系统停电时，必须保证太阳能光伏系统停止运行或与电力系统自动分离。
4.结束语
太阳能资源在地球上分布广泛，是现今化石能源最清洁的替代品，太阳能技术的发展关乎着当今社会的可持续发展和人类的生息繁衍。当前太阳能光伏发电技术在非船舶环境中已经有了可观的普及度，但在船舶上的应用却还在起步阶段，要将其发展成为船舶的主要动力能源还有一段很长的路要走。当前阶段，将太阳能光伏发电与船舶自身电网相结合，将太阳能光伏发电技术作为船舶的辅助动力是一个很有前景的研究课题。
参考文献：
[1]石匡.船舶光伏并网发电系统运行特性研究[D].武汉理工大学，2014.
[2]许献岐.船舶光伏发电并网及其关键技术的应用初探[J].电气传动.2015（08）.
光伏工作环境篇7
【关键词】：光伏电站；工程场地设计；复杂地形
【前言】：目前，我国整体资源规划已经逐渐进入到了市场化发展的阶段，光伏电站的建立已经成为电力市场化建设的标志。随着光伏电站工程数量的增多，其工程设计中的质量问题也逐渐凸显出来[1]。场地设计作为光伏电站工程的前期重要工作，其重要性不可同日而语，尤其是基于复杂地形光伏电站场地设计对光伏电站工程施工、未来应用等均具有重要的影响。因此，进一步深入对基于复杂地形光伏电站场地设计进行研究探讨，具有重要的工程价值和实践意义。
1.基于复杂地形的光伏电站工程场地设计流程
为进一步掌握基于复杂地形光伏电站场地设计流程，对其进行分步骤分析，针对三个具体的设计流程分析如下：
1.1建厂条件分析
根据工程施工场地所在的地理位置、光照条件、水文条件、生态环境条件实施评估，进而从外部条件上保障电站建厂的整体安全性和质量型[2]。此外，建厂条件分析的过程中还包含电站的接入条件和电站场地条件的评估，进而全面的结合复杂地形的特征构建合理的基于复杂地形光伏电站场地设计方案。
1.2场地设计
场地设计主要是利用复杂地形周边的店面径流以及天然水体等实施改造和加固，在不破坏地表形态、不破坏地面径流又能够保障区域生态环境的基础上完成基于复杂地形光伏电站场地设计的场地图绘制，完成初步基于复杂地形光伏电站场地设计的场地方案构建[3]。
1.3战区总平面规划
战区总平面规划主要是根据基于复杂地形光伏电站场的基本不知特点，在原场地自然地貌的基础上完成光伏组件的最佳矩阵排列，利用不规则地形优化，设计最佳战区总平面，进而完成基于复杂地形光伏电站场地设计方案的确定[4]。
2.基于复杂地形光伏电站场地设计案例分析
2.1工程简介
本次案例工程选择的是河北省邢台市柏乡县，介于东经114°36′-114°47′，北纬37°24′-37°37′之间，为河流冲积、洪积扇组成的山麓平原，地势西高东低，95%以上为平原，海拔在29―40米之间，项目总占地面积为1667070o。
2.2建厂条件分析
进一步对该项目的建厂条件进行分析，其中地理位置具有较为便利的交通条件，便于光伏组件的进场。其中光照条件，全年光照总辐射量为5123.69mJ/o，群年日照2528.8小时左右，全面平均日照的百分率在70%以上，符合光伏电站场地建设的日照条件需求。整体生态环境主要是依靠近几年政府的水土流失治理支持，而区域水文条件中水域占地面积为1.5%。此外，针对该工程电站接入条件和场地条件来看，其中电站接入条件确定通过1回35KV线路为基准电网进入，至110KV石墙站，至335KV侧北宿站。确定场地东西长160m～1500m，南北宽为250m～970m，占地面积约为77.05ho。
2.3场地设计
按照确定的以建厂条件结合人与自然和谐相处的生态条件进行场地设计环节，设计场地简图如图1。
图1场地设计简图
根据图1中能够看出该工程项目主要分为六个区域，在施工期间根据不同区域内的地表形态实施针对性的工程施工。并且按照区域施工顺序完成光伏组件的入场和组装。
2.4战区总平面规划
实施战区总平面规划，确定将太阳板沿着地面坡度分为30个单元组件进行集中场地布置，并且1mwp为单元，利用地形不规则形实现特殊单元特殊构建，就能可能的发挥光伏组件矩阵的效能。此外，在架空线路连接总平面规划中确定从东南侧的110KV石墙站位起点，站撤出的交流、直流配电装置为35KV电缆，并且埋置户外。最终，完成整个工程的战区总平面规划，保障基于复杂地形光伏电站场地设计。
3.基于复杂地形光伏电站场地设计原则
3.1生态原则
基于复杂地形光伏电站场地设计的特殊性在其场地设计的过程中必须遵守当地的生态环境规则，进而在满足区域环境需求的基础上进行场地设计方案的构建。且近几年随着我国生态理念的逐渐深入，生态功能建设已经深入人心，光伏电站满足生态节能，更应该加强其场地设计的生态原则性执行。
3.2效用原则
效用原则主要是指基于复杂地形光伏电站场地设计的过程中在满足当地生态需求的基础上，应该最大限度的发挥场地设计方案的经济效用，从成本、施工难度、施工工期等角度出发，全面的建设具有高效能的基于复杂地形光伏电站场地，为我国光伏电站的整体效能优化提供保障。
3.3利润原则
利润原则主要是指基于复杂地形光伏电站场地设计是为了实现电能的运输，在满足人们生活需求的同时，从中获取经济效益。因此，在基于复杂地形光伏电站场地设计的过程中必须在给定的土地内最大限度的保障太阳辐射总量最大化，进而最大限度的提高基于复杂地形光伏电站的电能，为其创造更高的利润价值。
总结：基于复杂地形光伏电站场地设计是保障光伏电站生态，优化经济效能，提升利润价值的关键。在实际基于复杂地形光伏电站场地设计的过程中应该遵循生态原则、效用原则、利润原则，严格按照建厂条件分析、场地设计、战区总平面规划三个基本流程对其进行具体的设计，进而保障基于复杂地形光伏电站场地设计方案的合理性，为我国光伏电站的整体发展提供参考建议。
【参考文献】：
[1]宋春艳，高补伟.复杂地形光伏电站工程的场地设计研究[J].中国电力教育，2013，27（01）：238-240.
[2]周L友，杨智勇，杨胜铭.北坡场地光伏电站阵列间距设计[J].华电技术，2013，06（05）：14-16.
光伏工作环境篇8
关键词：光伏建筑一体化、BipV
中图分类号：tB857文献标识码：a
一、光伏发电
1、光伏发电简介
1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel）发现，阳光照在半导体材料上会产生电位差，这个物理现象后来被称为“光伏效应”，由此诞生了可应用的光伏发电。在世界能源日趋紧张的状况下，太阳能作为清洁、可再生能源，光伏发电应用被电能专家密切关注，再加上政府的扶持，光伏工业得以飞速发展。光伏发电作为一种新能源开发的技术应用,对环境保护、经济发展发挥着巨大作用。
2、光伏发电的技术特点
光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、无需燃料、故障率低、维护简便、可无人值守、建设周期短、工程规模大小随意等许多优点，是常规发电方式所不能比拟的。该技术已经在不少领域的设备供电上得到成功应用，但由于其发电量较小、光电转化率低、建设成本高、受气候条件制约等缺点又制约了该技术普遍应用。
3、光伏发电产业发展状况
欧洲光伏工业协会（epia）预测，到2040年，光伏发电将占总电力的20％以上，到本世纪末将占到60％以上。我国光伏发电产业从地区分布来看，主要集中在浙江和江苏地区，装机容量分别达到66.3和62.4兆瓦，全国光伏发电应用占比分别为37.6%和35.4%。从应用形式来看，主要是光伏发电与建筑集成的形式，总装机容量达到162.7兆瓦，在该地区光伏发电应中占比为92.3%。在国际市场拉动和国内政策的扶持下，我国的光伏产业链已基本形成。
从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，可以解决小规模系统设备用电，而小型的光伏发电系统集成于建筑物中，直接为建筑内的负荷供电，将是这种常规能源补充的一种有效应用形式，是未来光伏产业推广与应用的一大发展方向。
二、光伏建筑一体化应用
1、光伏发电技术在建筑上应用
光伏发电在建筑上的应用,不仅缩短了输电线路环节,同时减少了土地占用，具有明显的社会效益与经济效益。业内对光伏发电与建筑一体化应用称为BipV(Buildingintegratedphotovoltaics)。由于太阳能光伏方阵所产生的是直流电，且随着太阳光强度的太小而变化，为了得到稳定、可靠的交流电，采用逆变器、滤波器及控制装置形成稳定可控的交流电源，除向负荷供电外，还可将多余的电能向电网反馈，系统应用示意图如下:
2、光伏方阵与建筑的集成方式
光伏方阵与建筑物的集成方式有两种：一种是将封装好的晶硅型电池组件置于建筑屋顶组成光伏方阵（见下图左）；另外一种是将非晶硅型光伏方阵与建筑的集成化（见下图右），即将光伏电池制作成玻璃幕墙、防水卷材等形式，既是光伏发电的电池组件，又是建筑的幕墙、防水材料，集发电与装饰为一体，是今后的光伏建筑一体化发展的主要趋势。当然,将以上两种方式综合利用也是可行的，光伏发电系统其余的备安装于建筑内。
三、BipV应用系统设计
（一）设计前分析
1、气象统计、分析
光伏发电系统若要成功应用到建筑上，先决条件是该建筑物所在地要有充裕的阳光，这就需要对该建筑所在地的气象进行统计、分析，计算该建筑所在地区的年日照时间，同时分析其经济性，得出该建筑是否有必要应用光伏发电系统。
2、安全性分析
光伏发电系统是以建筑作为载体，是依附于建筑物的，光伏发电系统与建筑集成化应用的安全性涉及以下三方面：
（1）光伏组件本身的结构强度是否能承受恶劣气候（飓风、雷电、冰雹、大雪等）的冲击，在恶劣气候条件下是否能正常工作，这些因数必须考虑，在选型时要求光伏组件厂家出具相关测试报告，必要时还要再进行试验，符合要求后才能在工程上应用；
（2）光伏组件及相关设备安装在建筑上后，对建筑结构、消防是否有影响，应进行评估；
（3）光伏发电系统对建筑物内的人员安全、其它设备正常运行是否有影响也应进行评估。
3、环境分析
光伏发电系统应用到建筑物上，环境影响分析主要从建筑内、外两方面进行，应对光伏组件及相关设备装置对环境是否造成污染进行评估。
4、经济分析
BipV的成本最主要是受光伏组件价格影响，按照前2年的市场价格，单（多）晶硅电池组件的价格一般在30～35元／w范围内，非晶电池的峰瓦价格在23～28元／w范围内。再加上逆变器、蓄电池、控制器、仪表、输电线路等其它费用，单（多）晶硅电池组件发电成本大约在50～70元／w范围内，非晶硅电池组件40～60元／w。随着光伏发电系统技术的不断革新，其系统成本也将随之降低，可以粗略估计，到2020年，光伏系统的成本将降低1/3，其成本降低走势如下图：
此外，阳光日照时效也是影响BipV供电成本的主要原因之一，以我国i类光照的西北地区为例，以年峰值日照时数2200小时为例，单晶硅光伏发电系统每峰瓦成本按32元计算，每千瓦时供电成本约1.4元；非晶硅光伏发电系统每峰瓦成本按26元计算，其供电成本约1.25元；对于一些要求比较高的光伏发电系统，每峰瓦成本在60元左右，其单位供电成本在3.7元左右。
光伏供电成本还与系统的电能损耗、工程建设费用有关，这些因素综合决定了BipV供电成本的高低。
5、与建筑整体协调分析
光伏发电系统应用到建筑后，作为建筑的一部分，需与该建筑的装饰效果协调一致。如光伏组件的比例尺度、颜色应与建筑整体风格相吻合，与建筑的其他部分相协调统一。
6、工程实施分析
光伏发电系统和建筑是两个不同使用功能的系统，若将这两个系统有效结合，在建筑的设计方案、初步设计、施工图设计、施工组织设计中进行详尽分析。
（三）BipV设计
1、建筑方案设计
对于应用光伏发电的建筑物,在设计过程中要合理确定光伏系统各组成部分在建筑中的位置，并满足其所在部位的建筑防水、排水等功能要求，同时便于系统的维护和更新。建筑物的体型及空间组合设计应为光伏组件接收更多的太阳光创造条件，光伏组件的安装部位应
避免受景观环境或建筑自身的遮挡，并宜满足光伏组件冬至日全天有3h以上建筑日照时数的要求。
在新建建筑上安装光伏系统，建筑结构设计时应事先考虑受光伏方阵及相关设备传递的荷载效应；在既有建筑上增设光伏系统必须进行结构验算，保证结构本身的安全性。
2、BipV光伏系统设计
根据BipV系统应用原理，在系统设计中，配套设备、部件的型号根据工程需要进行选择。
（1）方阵设计
光伏方阵在设计时，应考虑到建筑排水问题，不应造成局部积水、防水层破坏、渗漏等情况。还应考虑光伏方阵应采取必要的通风降温措施，以抑制其表面温度升高。一般情况下，置于屋顶的光伏组件与安装屋面之间设置50mm以上的空隙，组件之间也留有空隙，会有效控制组件背面的温度升高。光伏组件不得跨越主体结构的变形缝，应采用与主体建筑的变形缝相适应的构造措施。
在光伏方阵与建筑集成应用时，这对于本身不透光的晶体硅太阳电池而言，调整电池片之间的间隙来调整建筑的透光量，如光电幕墙和光电采光顶。同时要考虑与建筑整体效果相匹配，如颜色、尺寸大小等。光伏组件选择时应注意，目前市场上大部分的光伏组件规格相对比较单一，要适应建筑多样化的要求，需要进行专门的设计与生产。
（2）光伏组件选择
目前可供选择的光伏组件有单晶硅、多晶硅、薄膜电池等，其优劣性如下，设计者可根据工程需要进行选型。
1）单晶硅电池的光电转换效率约为15%左右，最高达到24％，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，且坚固耐用，使用寿命一般可达15年，但成本很高，未广泛使用。
2）多晶硅电池的光电转换效率约12％左右，使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短，但成本比单晶硅电池要底，现在工程应用较多。
3）薄膜式太阳电池的光电转换效率约为10％左右，主要优点是在弱光条件也能发挥光电转换作用，硅材料消耗很少，电耗更低，工艺过程大大简化。但其缺点是光电转换效率偏低，且不够稳定，随着使用时间延长，其转换效率会衰减。现工程上应用还未普遍，不过随着技术的革新，这种高性价比的电池材料在将来会大显身手。
（3）光伏方阵的结构设计
光伏方阵与建筑主体结构的连接和锚固必须牢固可靠，设计时必须经过验算来保证连接的可靠性及安全性。建筑的设计寿命一般在50年左右，而光伏组件的使用寿命大概只有20年左右，方阵与建筑结合时，根据光伏组件的连接方式，充分考虑在使用期内的多种最不利情况。进行结构强度验算时，不但要校核安装部位结构的强度和变形，而且需要计算支架、支撑金属件及各个连接节点的承载能力。
（4）光伏汇流箱设计
在较大规模的BipV系统，为了光伏组件串与逆变器之间接线少、方便维护、提高安全性，需要在光伏组件与逆变器之间增设光伏汇流箱，小规模的BipV系统可不设光伏汇流箱。光伏汇流箱将若干个光伏组件串进行并联接入（汇流），再通过防雷器与断路器后输出，接入到逆变器。光伏汇流箱技术要求如下：
1）工作温度范围：－25℃--65℃，环境湿度：95％；
2）可以满足室外安装要求，防水等级要求为ip65及以上；
3）箱内要求有与光伏组件串数量相等的正、负极防反二极管，对接入的光伏组件串有防反功能；
4）配有光伏专用防雷器，汇流的正、负极都具备防雷功能；
5）具有智能监控装置，是对光伏组件串的电压、电流进行监控。
（5）逆变器选择
由于光伏组件输出的是直流电，而我国建筑中很多负载需要交流220V电源。不管是独立式BipV系统，还是并网式BipV系统，都需要逆变器将直流电转换成交流电，BipV系统对逆变器的技术要求如下：
1）输出的电压、频率稳定，且在一定范围内可以调，电压波形中谐波成分尽量小；
2）具有125%-150%的电压过载能力，有短路、过载、过热、过电压、欠电压等保护功能和报警功能，自动开关及断路保护；
3）工作环境温度范围：－15℃--55℃，湿度：85％；
4）转换流损失小，逆变效率高，逆变率一般应在85%以上；
5）快速动态响应、启动平稳，启动电流小，运行稳定可靠；
6）最大功率点跟踪（mppt）控制，自动电压调整，防止单独运行；
7）输入的直流电压、电流及输出的交流电压、电流显示。
（6）控制器选择
这里所说的控制器是指对光伏发电系统的直流充电、交流逆变进行控制的设备，控制器应具有以下功能：
1）逆变器、蓄电池故障报警及保护；
2）蓄电池最优充电、放电显示、控制；
3）具有输入高压（HVD）断开和恢复连接的功能，输出欠压（LVG）发出声光告警信号；
4）具有负载短路保护、充电短路保护、蓄电池极性反接保护、雷击保护；
5）工作环境温度范围为－15℃--55℃，空气湿度不得超过90％；
6）继电器输入输出开关以或moSFet模块。
（7）控制器选择
目前太阳能光伏发电系统中最大的能量损失在于蓄电池。虽然现在市面上蓄电池琳琅满目，但很多不适合用于BipV系统,目前较适合BipV系统的蓄电池有铅酸蓄电池，铅酸蓄电池具有性能稳定、寿命长、容量大、价格低等优点。光伏蓄电池的几个主要技术指标要求如下：
1）电压：每单体蓄电池标称电压为12v，实际电压随充放电的情况而变化；终止电压一般不能低于1.8v；
2）容量：处于完全充电状态的单体铅酸蓄电池的电池容量不得低于100ah；
3）放电时间：放电时间视放电电流的大小而定，正常情况下为10小时；
4）使用寿命：在-15℃-40℃使用环境下，正常使用，铅酸蓄电池浮充寿命一般要求在10年以上；
5）内阻：电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断地变化，内阻愈小的电池性能愈好。
（8）其它设备选择
光伏发电系统除了上述装置外，还需变压器、配电箱柜等设备，这些设备可根据相关规范进行选型与设计。
四、结束语
BipV系统现还处于初步应用阶段，这是由于光伏组件的光电转化率还比较低，该技术的瓶颈未得以突破，但其具有无可比拟的优越性被广乏看好，在电力领域有着巨大的发展潜力。在光伏产业技术革新的过程中，若要加速其发展速度，除了企业自主创新外，还跟各级政府的政策优惠和财政支持、配套措施辅助密不可分，相信在不久的将来，光伏技术必将在我们的生活和工业生产中发挥着重要的作用。
参考文献：
[1]《2011-2012年中国光伏产业发展研究年度报告》中国可再生能源发展项目办公室主编2012.3
[2]《太阳能光伏建筑一体化工程设计与案例》李现辉、郝斌主编著2012.3
[3]《光伏建筑一体化工程》中国建筑工业出版社杨洪兴周伟编著2009.1
光伏工作环境篇9
国家和上海都高度重视产业结构调整和经济转型工作，部署推进新能源产业发展，促进产业能级提升及资源节约型、环境友好型社会建设。同时，上海积极关注国内外光伏产业态势，与兄弟省市共同推进我国光伏产业发展，成效显著。以下是本刊记者采访上海市经济和信息化委员会主任李耀新的访谈录。
财经界：光伏产业是一个新兴的产业，请李耀新主任简单介绍一下世界光伏产业发展的历史变化及其发展特点和前景。
李耀新：太阳能光伏发电是新能源产业的重要领域，上世纪以来，美日欧等国家和地区加大光伏产业推进力度，2000-2008年全球光伏市场年均增长50%，2008年后特别是2012年来，全球光伏产业进入调整期。国内外光伏产业发展的主要特点有：
1、发达国家加强光伏产业规划和政策支持。美国自1974年起陆续颁布推动能源可持续发展的法令，1997年起实施“百万太阳能屋顶”计划；2010年奥巴马政府对绿色能源制造业提供23亿美元税收优惠，发放给132家企业183个绿色能源制造项目。日本1993年制定“新阳光计划”，2003年出台可再生能源配额制法；2006年颁布“新国家能源战略”，提出到2030年的能源结构规划。德国1990年、1998年分别提出“千屋顶计划”、“十万屋顶计划”，2004年《新可再生能源法》规定了光伏发电上网电价，推动光伏产业快速发展。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国也纷纷制定光伏产业发展计划，并投入巨资开展技术开发，加速产业化进程。
2、全球光伏市场波动和竞争加剧。由于各国光伏产能迅速扩张导致供过于求，以及受到国际金融危机等影响，2008年后光伏市场产品价格逐步下滑，太阳能组件制造企业普遍亏损。在此背景下，全球贸易保护主义抬头，2011年美国对中国光伏企业发动“双反调查”，2012年美国商务部终裁对中国光伏企业征收反倾销税、反补贴税；2013年6月，欧盟基于“双反调查”，对中国光伏企业执行11.8%的临时税率，近期中欧就中国输欧光伏产品贸易争端达成价格、出口数量等承诺安排；印度也对来自中国、美国等的太阳能电池组件发起反倾销调查。
3、国内光伏产业发展面临困境。我国光伏产业2004年后快速发展，从无到有、从小到大，从粗放发展到技术提升、结构优化发展，2007年至今光伏电池产量居世界首位，产能占全球60%，成为全球最大光伏产品输出地。我国光伏产业最大挑战在于“两头在外”，多晶硅材料约50%从国外进口，光伏电池生产设备主要依靠进口；光伏电池产品90%出口国外，其中60%出口欧盟。受美国“双反”影响，我国对美光伏产品出口下降八成，欧盟市场对国内光伏企业影响更大。在国外市场低迷及国内市场未启动背景下，我国光伏产业出现严重产能过剩，2011年四季度以来半数以上电池组件企业停产，2012年以来制造环节全线亏损，企业普遍融资困难，当务之急是调整产业结构、淘汰落后产能、开发国内市场。
4、光伏产业发展前景分析。据欧洲光伏工业协会epia预测，太阳能光伏发电21世纪将成为能源供应主体，预计2030年、2040年占世界总电力供应比重分别达到10%、20%以上，21世纪末占比达到60%以上。根据各国光伏发电技术路线和装机容量规划，美日欧2020年装机量将是2010年的4倍左右，2030年装机量是2020年的6倍左右。同时，随着节能要求及环境约束收紧，火力发电成本将呈上升趋势；而光伏组件出货量每翻一番平均售价下降约20%，能源转换率可望提升至30%以上，光伏发电设备成本尚有30%下降空间。预计全球光伏市场过剩产能经整合重组将重拾升势，可再生能源将逐渐发挥对传统能源的替代作用。
财经界：上海也是我国光伏产业发展比较快的地区，目前发展情况及其发展趋势如何？上海在光伏产业方面的引领企业有哪些？
李耀新：1、上海发展光伏产业具有技术研发、服务集成、金融资源组件、epC总承包、电站运营到装备研发等垂直一体化的光伏产业链；建成上海、内蒙、江苏三大产业基地，具备4500吨多晶硅、500mw电池片、500mw组件的产能。承担了上海世博会太阳能应用总体规划研究及永久性场馆太阳能应用设计，建设了世博中心兆瓦级光伏电站、酒泉卫星发射中心问天阁风光互补照明系统、部级“光明过程”等项目，参与上海虹桥枢纽太阳能光伏发电项目建设。同时实施全球化发展战略，与美、德、意、韩等国光伏运营商成立合资公司，提高光伏产品市场份额，持续提升海外业务竞争力。
2、加强技术研发应用做精做强企业。积极打造产业链核心技术研发平台，依托上海太阳能工程技术研究中心，累计投入1亿多元，加强硅材料、BipV组件、聚光电池、薄膜电池、硅电池、peCVD等产品的技术研发，拥有相关专利超过30项。正在加快双面胶带电池组件、标准成本组件、抗piD组件等新产品的研发；探索应用3D打印技术提高电池组件转换效率，应用离子注入技术提高装备生产水平；将在连云港电池组件制造厂应用自动化焊接机器人，预期生产线可扩大40%产能，进一步降低生产成本、提高生产质量。
3、以集成服务为主的盈利模式。当前光伏制造环节普遍亏损，产业链利润向电站建设运营环节转移，其中电站项目授权开发、epC建设、电站项目开发商环节毛利率分别为3.5%、7%和10.15%。航天机电正从光伏制造商向电站运营商转型，以电站项目建设为突破口，拓展综合集成业务，已累计建设国内外600多座光伏电站。2011年、2012年，航天机电在光伏系统集成市场排名全球第15位、国内第6位，预计2013年将进入全球光伏系统集成市场前十位。
4、具备多样化融资支持路径。随着国内外光伏行业陷入困境，银行收紧对光伏企业贷款，电站项目融资困难，光伏企业ipo受阻，VC/pe投资案例大幅下降。航天机电具有强大的金融支撑服务能力，由航天集团提供财务支持，搭建海内外融资平台；已申请使用国家开发银行44亿元授信额度，通过资本市场融资累计约40亿元；与上实集团加强战略合作，组建合资公司收购运作国内外电站项目；探索组建新能源产业发展基金等。
财经界：上海光伏产业如何面对国际国内严峻形势，结合产业结构调整，因地制宜，再创佳绩，引领我国光伏产业健康稳定发展。
李耀新：根据国内外光伏产业发展格局及上海产业链整体情况，上海必须在把握技术升级规律、成本结构、产业链细分和价值分析的基础上，确立融入世界、服务全国、发展自身的定位。坚持核心高端引领，发挥核心技术研发、高端装备制造、集成配套服务等优势，形成在全国的产业龙头地位和引领作用；坚持引进开发并举，把握发展空间、载体和资源，一手抓结构调整优胜劣汰，一手谋市场可持续发展；坚持创新发展模式，推动建立行业联盟，加强国内外合作，提升产业链优势，努力打造上海光伏产业核心竞争力。发展目标是到2015年，形成3-5家有较强市场竞争力的龙头企业，光伏产业链核心装备技术水平和产业规模保持国内领先，进一步提升光伏总集成总承包等现代服务业发展优势，推动能源结构转型，促进经济社会可持续发展。
1、研究制定城市能源发展路线图。2010年5月国际能源署（iea）太阳能光伏路线图报告，描述了光伏技术发展现状及到2050年的发展前景。国内相关机构和省市也开展了光伏产业发展路线图的研究和制定工作，分阶段明确光伏技术发展路线、产业格局及政策措施等。上海在资源能源缺乏、环境约束趋紧的背景下，更需从长远发展的角度，规划制定包括太阳能光伏在内的能源发展路线图，明确新能源替代的总体部署、领域空间、阶段步骤、载体主体和资金支持政策等，加快建设资源节约型、环境友好型城市。
2、加强核心技术和高端装备研发。根据未来技术升级发展路线，加强超前谋划和技术装备研发。如在卷对卷薄膜太阳能电池领域，空间电源所已建成柔性薄膜电池卷对卷中试生产线；多层非晶硅、微晶硅领域，理想能源开发的peCVD和LpCVD设备性能达到国外一流进口设备水平，售价仅为进口设备一半。下一步，上海将依托承担的国家重大专项及本市战略性新兴产业重点专项，支持n型晶硅电池、异质结、离子注入等新一代光伏技术发展，加强产业链配套，扩大首台套应用；通过引进消化吸收再创新，促进从生产技术到产业技术的跨越，推动技术产业化、生产规模化发展。
3、鼓励推进光伏发电项目建设应用。据测算，微网分布式新能源储能系统可使楼宇每年节电30%-40%以上。下一步，上海将围绕建设低碳、节能城市，推动大型电站、光伏建筑一体化（BipV）、分布式发电等项目建设，依托基地园区挂牌建设分布式发电示范区；在世博最佳实践区、新兴产业馆、工博馆等，组织推进一批太阳能光伏示范应用项目；探索建设新能源充电站，实现能耗自我平衡和余电并网，发展城市BipV产业。
光伏工作环境篇10
关键词：光伏发电；高校；环境与节能；教育与科研
21世纪全球经济飞速发展，人们生活水平不断提高，人类对资源的需求与日俱增，然而煤炭、石油、天然气等一次化石性能源正日趋枯竭，能源危机迫在眉睫。另外，由于对化石能源的过度开采和利用，已经引起全球气候变暖、生态环境日益恶化，各种生态和自然灾难接踵而至，极大地威胁着人类的生存。在此背景下，人们把目光投向了太阳能等取之不尽、用之不竭、环保、清洁、安全的可再生能源[1-2]。发达国家大力研究开发太阳能发电技术，并取得了举世瞩目的成就。近年来，我国太阳能发电技术也趋于成熟，光伏产业有了飞速的发展，国家出台一系列经济政策，在全国强力推行“太阳能屋顶计划”[3]。在国家政策春风的吹拂下，黄河水利职业技术学院为提高本校供配电系统的供电可靠性，解决经常出现的停电问题，保障多媒体教学活动的顺利开展，开发建设了太阳能发电系统，该工程于2011年底正式建成并网发电。本文就高校太阳能发电系统所具有的综合功能进行分析和评价。
1光伏发电系统
高校校园一般有教学楼、实验楼、图书馆、行政办公楼、学生宿舍楼等建筑群，是建设太阳能光伏电站的理想场所。黄河水利职业技术学院位于河南省中部开封市，日照资源充足，年均辐射量为5106.15mJ/m2。校园建筑有教学楼组团、实验实训楼组团、学生宿舍楼组团，各类楼群的坐向各异，屋顶面积45000平方米。根据校园建筑特点，结合当地气象资料和太阳辐射资源开发建设了2mwp太阳能光伏发电系统。
此太阳能光伏发电系统主要由光伏阵列、阵列架体、DC/DC变换器、逆变设备、变压器、交直流电力网络、交流配电柜、数据采集及监控系统等组成，如图1所示。该光伏发电系统采用了分块发电、集中并网的方案，即将系统分成若干个小型光伏发电单元，经过DC/DC变换器后，由DC/aC逆变装置将直流电变换为50Hz、270V的三相交流电，然后经过升压变压器将光伏发电系统并入常规10KV电网，把常规电网作为光伏发电系统的载体，与常规电网构成高品质的双回路电源供电系统为学校教学供电。
本项目的电池组件为标准光伏组件，共安装8511块，组件转换效率16%，额定功率为235wp，系统峰值总功率2000.09Kwp，采用4台500Kw并网逆变器。
光伏电池组件安装在教学楼、办公楼、学生宿舍楼屋顶，光伏组件阵列安装倾角30度。屋顶上光伏方阵支架采用钢结构，支架设计保证光伏组件与支架连接牢固、可靠，底座与基础连接牢固。支架采用镀锌角钢制作的钢结构支架。方阵组件的安装采用螺栓与钢支架固定，阵列间距D为1.5米。该光伏发电系统主要技术参数见表1。
在本光伏发电系统中，逆变器是关键设备。一方面，它不但要担负着系统的DC/aC转换作用，实现与电网友好连接：①具有高性能滤波电路，使逆变器交流输出的电能质量很高，不会对电网质量造成污染，满足国家电网电能质量要求；②在输出功率>50%额定功率，电网波动
2经济效益
为合理评价该系统的经济效益，我们根据相关的可再生能源评价原理，结合太阳能光伏发电的特点，充分考虑各方面的因素，运用动态的经济评价方法，以投资利用率、费效必为评价指标，计算软件采用联合国环境规划署和加拿大自然资源部联合编写的可再生能源技术规划设计软件RetSCReen[4]，对上述工程以26年（含1年建设期）为计算期，对其经济效益进行计算。经计算可得，本工程总发电量约为5446.51万kwh，年平均发电约217.86万Kwh，太阳能光电系统效率为78%，费效比为1.36元/度，具体计算结果见表2。
通过对上述经济指标进行分析，可以得出以下结论：本项目税后财务内部收益率为13.84%，动态投资回收期为7.64年，投资利润率为1.32%，说明本项目建成后不但能解决学校的自身用电问题，同时还具有一定的盈利，即本项目在经济上是可行的。
3环境和节能效益
光伏发电是一种清洁的能源，既不直接消耗资源，同时又不释放污染物、废料，也不产生温室气体破坏大气环境，也不会有废渣的堆放、废水排放等问题，有利于保护周围环境，是一种绿色可再生能源。开封是一个有着悠久历史的都城，目前开封人民正在为打造“世界旅游名城”而奋斗，本项目工程的实施对于开封市的环境保护具有特殊重要的意义。
目前，我国发电耗煤为平均390g标煤/kwh，本项目预计年发电量为217.86万Kwh，那么该光伏电站预计每年节约标煤为：217.86万Kwh390g标煤/kwh=849.65t；预计25年总节约标煤就为：217.86万Kwh390g标煤/kwh25年=21241.35。
另外，我国每发1kwh电排放Co2为1.4kg，那么本项目将每年减排二氧化碳为：217.86万Kwh×1.4kgCo2/kwh=3050.04tCo2；25年减排二氧化碳为：217.86万Kwh×1.4kgCo2/kwh×25Y=76251tCo2
由此可见，黄河水院建成的2mwp太阳能光伏发电工程项目与相同发电量的火电厂相比，每年可为电网节约标煤849.65吨；在其经济使用寿命25年使用期内将节省标煤21241.35吨；能减排温室气体Co2共约76251吨，具有明显的节能和环境保护效益。
4教学与科研功能
在高校建设太阳能光伏发电站不但具有环境保护和节能的重要意义，另外还具有特殊的教学和科研功能。
首先，在能源危机的威胁下，在国家政策的支持下，全国各地的太阳能发电工程近几年如雨后春笋般纷纷上马，建成的太阳发电系统并网发电，投入运行。然而，随着太阳能光伏发电产业的迅速发展，新设备需要不断地开发、生产规模需要不断地扩大，这意味着对专业人才的需求不断增多。同时，由于光伏设备必须在安装调试通过以后才能够投入生产运行，故需要生产企业委派具备丰富实践经验的技能型人才到现场，为企业解决设备在生产过程中出现的各种技术问题。然而，目前该行业内的技术及服务人员数量很少，光伏发电行业的发展面临着人才缺乏的问题。因而，国家教育系统应该加大对太阳能光伏行业的人才培养力度，应该在高校开设太阳能光伏发电专业，尤其是要充分利用高级职业院校为该行业培养实践型的高级技能人才[4]。可是，由于太阳能发电技术专业是一个新型的专业，目前高职院校中开设太阳能发电课程的并不多，更不用说太阳能发电技术专业了。而且有些院校虽然已经开设此类专业和课程，但是由于实训条件缺乏，教学质量也不太理想。黄河水利职业技术学院是国家首批示范性高职，其中电气自动化技术专业是国建示范性专业，为更好地起到引领示范性作用，我院自动化工程系为该专业开设了“太阳能发电技术”的课程，课程就是以本院的太阳能光伏发电系统作为教学平台和实训基地，开展“教、学、练、做”一体化教学活动的，培养了既懂太阳能发电原理，又能从事太阳能发电系统各种设备的安装、调试、运行、维护和管理的高级技能人才；同时也是我院2013年度获得国家重点支持建设“风光互补发电系统实训室”的基础，这些都在为我们即将开设的“新能源发电技术专业”准备条件和积累实践经验。
其次，我院太阳能光伏发电站的建成不仅为我院搭建了新能源发电技术的培训与教学平台，同时也搭建了新能源发电技术的科研平台：为了主动适应智能电网建设的要求，为其提供清洁能源，我院的科研工作者还以该项目作为研究对象和实验基地，开展“分布式发电并网技术、分布式发电对电能质量的影响、风光互补发电技术”等多个项目的研究工作，从而提升了高职院校的科研能力，带动了我院科研工作的深入开展，推动了河南省太阳能发电技术的进一步提高。
最后，通过我院的太阳能示范工程的建设，不但可以提高人们对太阳能发电的认识，为高校开发校园建筑物节能体系积累经验；而且可以为中原经济区高新技术产业带的发展，为河南省高新技术开发起了示范引领的作用。
5结束语
由于太阳能是一种“取之不尽，用之不竭”的清洁能源，如果充分利用高校建筑楼群的屋顶建设太阳能光伏发电工程，不但可以解决高校的用电问题，获得一定的经济效益，而且可以节约能源、清洁环境，并且还可以为高校教学和科研工作发挥它的特定作用。因此，在高校校园中建设太阳能光伏发电系统具有多重效益和功能，值得在全国高校中广泛推广。
参考文献
[1]赵春江.太阳能光伏发电系统的技术发展[J].创新与技术，2011：56-63.
[2]胡阿芹，孟棋.我国太阳能光伏发电产业发展研究[J].湖北社会科学，2011（4）：92-95.
[3]柴玉梅，王峰.某15mw太阳能屋顶光伏发电工程的应用分析[J].节能，2010（9）：24-26.