新能源运营行业研究工具书之光伏篇.docx

一、行业基础知识 （一）光伏发电理论概要 1、光伏发电原理 光伏发电是利用半导体界面产生的光生伏特效应，将光能直接转变为电能的过程。发电机产生的直流电能通过逆变器转化为交流电能，通过升压变压站升压后输送至电网， 通过电网输电线路将电能传输到用电端。 图表 1 光伏发电原理 资料来源：三峡能源招股书 2、光伏发电分类 光伏电站主要分为集中式电站和分布式电站两大类。由于光伏电站安装相较于风电有灵活性高的特点，因此相较于传统的大规模风电厂，光伏电站不仅可以大规模集中安装， 还可以分布于建筑物表面、户外等多个场景中。集中式光伏电站是指将光伏阵列安装于山地、水面、荒漠等较为宽阔的地域，阳光照射后光伏阵列可产生直流电，逆变器再将 直流电转变成交流电后，经由升压站接入电网。集中式光伏电站的规模普遍较大，一般均在 10MW 以上，且目前 100MW 以上的特大型光伏电站逐渐增多。 图表 2 集中式光伏电站示意图 资料来源：能辉科技招股书 分布式光伏电站一般装机规模小，安装较为灵活。分布式电站主要可以分为与建筑结合和非与建筑结合两大类，与建筑结合的又分为光伏建筑结合（BAPV）和光伏建筑一体化 （BIPV）。 图表 3 分布式光伏电站示意图 资料来源：能辉科技招股书 3、光伏发电的优势与不足 在碳达峰、碳中和背景下，光伏发电作为我国能源转型的中坚力量发展迅速，其主要优势包括：（1）广泛性。太阳光照射地球表面，不限地域，无论陆地、海洋、高山或是平地，都可以开发利用，虽然照射时间和强度不同，但其分布广泛，不会因为地域或天气等原因无法获取。（2）无限性和可持续性。根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年。在生态污染愈加严峻的今天，太阳能资源取之不尽用之不竭，是一种真正可再生的清洁能源。（3）安装地点灵活。建筑物的屋顶开阔，拥有不受建筑物朝向影响、接受光照时间长、最大程度避免阴影干扰等优势。光伏发电不仅能够安装在住宅设施屋顶上，也能够安装在工业规模的设施中，通过太阳能发电获取电能来满足建 筑物内的用电需求。在乡村振兴领域，屋顶分布式光伏技术的发展也可有效解决县域地区的用电问题。（4）绿色环保。光伏发电本身不消耗燃料，不排放包括温室气体和其他废气在内的任何物质，不污染空气，不产生噪声。（5）提高国家能源稳定性。通过光伏发电，人们可以减少对化石燃料发电的依赖，有效避免能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击，从而提高国家能源安全性。（6）运维成本低。光伏发电无机械传动部件，运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛运用，基本上可实现无人值守，维护成本低。 不可否认现阶段光伏发电也存在一些缺点，未来行业更好的发展要着力于克服这些缺点。主要劣势表现在：（1）能量供应不稳定。光伏发电量会受到季节变化、天气情况、昼夜交替以及太阳辐射强度的影响。长期的雨雪天、阴天甚至云层的变化都会影响光伏发电， 当没有太阳的时候就不能发电或者发电量很小，会影响用电设备的正常使用。（2）占地面积广。由于太阳光照射的能量分布密度小，这导致光伏发电大规模应用时，设备占地面积相对其他发电设备较大。（3）地域依赖性强。由于地理位置不同，气候不同，各地 区日照资源相差很大。部分光能资源丰富地区距离用电负荷中心较远，且当地经济欠发达，消纳能力弱，需要通过输电网远距离集中外送，导致光伏发电产生的能量不可避免地出现损耗。 （二）中国光伏发展基础 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量，其利用方式有光热转换和光 电转换两种。太阳辐射到地球大气层的能量高达 173000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于 500 万吨煤燃烧释放的能量。在化石燃料日趋减少的情况下， 太阳能作为一种新兴的可再生能源，已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。 固定式光伏发电可利用的太阳能资源是光伏组件按照最佳倾角放置时能够接受的太阳总辐照量。根据目前国内的设计经验，按照 80%的总体系统效率，能够计算出固定式光伏电站的首年利用小时数。根据中国气象局风能太阳能资源中心发布的《2020 年中国风能太阳能资源年景公报》，2020 年全国平均的固定式光伏电站首年利用小时数为 1395 小时。受平均降水日数和降水量偏多影响，2020 年全国陆地表面年平均水平面总辐照量约为1490.8kWh/m2，年最佳斜面总辐照量约为 1743.7kWh/m2，分别比常年（2010 年-2019 年）偏低 1.04%和 0.44%，为正常年景。 从区域分布来看，太阳能资源地区性差异较大，总体上呈现高原、少雨干燥地区大；平原、多雨高湿地区小的特点。我国东北、华北、黄淮东部、西北中西部、西南中西部等 地年最佳斜面总辐照量超过 1400kWh/m2，首年利用小时数在 1