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家用分布式光伏系统设计

摘要：太阳能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。分布式光伏发

电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新

型的、具有广阔开展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并

网，就近转换，就近使用的原那么，不仅可以有效进步同等规模光伏电站的发电

量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。

目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在建筑物屋顶的光伏发电工程，

方便接入就近接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。从发电入网角

度出发，根据家庭用电情况可以给出系统施工要求、设计方法以及光伏组件、逆

变器的选择等。

关键词：太阳能分布式光伏发电系统

1.前言

太阳能是一种重要的，可再生的清洁能源，是取之不尽用之不竭、无污染、人类

可以自由利用的能源。太阳每秒钟到达地面的能量高达50万千瓦，假设把地球

外表0.1%的太阳能转换为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012

kW·h，相当于目前世界上能耗的40倍。从长远来看，太阳能的利用前景最好，

潜力最大。近30年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化消费和市场开拓方

面都获得了长足开展，成为快速、稳定开展的新兴产业之一。

本文简单地阐述了家用分布式光伏发电系统设计方法和施工要求，仅供参考。

2.太阳能光伏发电应用现状

太阳能转换为电能的技术称为太阳能光伏发电技术〔简称PV技术〕。太阳能光伏

发电不仅可以局部代替化石燃料发电，而且可以减少CO2和有害气体的排放，

防止地球环境恶化，因此开展太阳能光伏产业已经成为全球各国解决能源与经济

开展、环境保护之间矛盾的最正确途径之一。目前兴旺国家如美国、德国、日本

的光伏发电应用领域从航天、国防、转向了民用，如德国的“百万屋顶方案〞使

许多家庭不仅利用太阳能光伏发电解决了自家供电，而且这些家庭还办成了一所

所私人的“小型电站〞，可以源源不断地为公用电网提供电能。

近几年，我国光伏行业开展也非常迅速。国家对光伏发电较为重视，国家和地方

政府相继出台了一些列的补贴政策以促进光伏产业的开展，国家发改委施行“送

电到乡〞、“光明工程〞等惠农工程，地方政府也陆续启动了光伏照明工程工程。

与此同时，偏远地区消费者逐渐认可光伏产品，越来越多的居民开场使用家用太

阳能电源产品。光伏应用市场开展较为迅速。但目前我国的太阳能光伏发电技术

和国外相比还有很大差距，主要表现为技术程度较低、电池效率低、本钱高。因

此我国还必须不断改良技术，使我国的太阳能光伏发电产业更上新台阶。

3.分布式光伏系统构造

太阳能光伏发电系统是利用光伏组件半导体材料的“光伏〞效应，将太阳光的辐

射直接转换为电能的一种新型发电系统。它的规模可大可小，在发电过程中不会

排放污染物质，具有安装方便，没有噪音，整个寿命期间几乎无需维护等优点。

太阳能光伏发电系统分为两大类，一类是太阳能光伏发电独立系统，另一类是太

阳能光伏发电并网系统，本文只讲述后者。太阳能光伏发电并网系统主要包括太

阳能光伏组件、光伏汇流箱、直流配电柜、并网型逆变器和交流配电柜等，家用

并网型分布式光伏系统由于规模不大，汇流箱和交直流配电柜都用不到，整体框

架如图1所示。

本文涉及的家用太阳能光伏发电系统为小型分布式光伏系统，因此在设计过程中应充分考虑

实际情况，一般应遵循经济适用原那么，可靠性高、结实耐用、容易维护、充分考虑地理和

气候环境的影响。

4.安装地点选择

家庭分布式光伏系统的选址一般可选择在自家屋顶或空地上，需要考虑的条件就是可使用面

积、房屋构造和承重要求、地面根底情况和气象水文条件等。

假设选择安装在自家屋顶上，屋面承重才能必须大于20kg/m2

。房屋房梁假如是木质构造的话就不要考虑了，光伏系统使用年限长达25年，木质房梁易

腐坏，建议不要进展安装。假设在人字构造屋顶建立太阳能光伏电站，不能像地面电站那样

设计最正确倾角，并且考虑前后遮挡间距。为了便于光伏组件和屋顶结合，一般都在屋面上

直接平铺支架，北半球铺朝南面，南半球铺朝北面，这样方可最大效率利用光能。支架与屋

顶采用夹具连接，电池组件再安装于支架上。这种方式不仅美观，而且可以实现屋顶面积利

用最大化，见图2。

在平顶构造屋顶建立太阳能光伏电站，需要架设光伏支架和设计最正确倾角和组件前后间距，

见图3。

假设选择安装在自家空地上，可以采用锚桩和混凝土条基做支架根底，见图4和图详细选哪

种那么需要从地质情况和本钱综合考虑了。另外，支架根底强度的设计还要