屋顶光伏电站

屋顶光伏电站或屋顶光伏系统是一种光伏系统,其发电太阳能电池板安装在住宅或商业建筑或结构的屋顶上。 这种系统的各种部件包括光伏模块,安装系统,电缆,太阳能逆变器和其他电气配件。

与地面安装的光伏电站相比,屋顶安装系统很小,容量在兆瓦范围内。 住宅建筑物上的屋顶光伏系统通常具有大约5至20千瓦(kW)的容量,而安装在商业建筑物上的那些通常达到100千瓦或更多。

安装
城市环境提供了大量的空屋顶空间,可以固有地避免潜在的土地使用和环境问题。 估算屋顶太阳能曝晒是一个多方面的过程,因为屋顶的日照值受到以下因素的影响:

一年中的时间
纬度
天气状况
屋顶坡
屋顶方面
相邻建筑物和植被的阴影
存在各种用于计算潜在太阳能PV屋顶系统的方法,包括使用激光雷达和正射影像。 复杂的模型甚至可以确定大面积的遮阳损失,用于市级的PV部署。

并网电价机制
在并网的屋顶光伏电站中,所产生的电力有时可以出售给维修电力公用设施以供在电网中的其他地方使用。 这种安排为安装人员的投资提供了回报。 由于收入的增加,来自世界各地的许多消费者正在转向这种机制。 公用事业委员会通常设定公用事业为这种电力支付的费率,可以是零售率或较低的批发率,这极大地影响了太阳能回收和安装需求。

众所周知,FIT导致全球太阳能光伏产业的扩张。 通过这种形式的补贴创造了数千个就业机会。 然而,它可以产生气泡效应,当FIT被移除时,该气泡效应会破裂。 它还提高了本地化生产和嵌入式发电的能力,减少了通过电力线的传输损耗。

混合系统
屋顶光伏电站(并网或离网)可以与其他电力部件如柴油发电机,风力涡轮机,电池等结合使用。这些太阳能混合动力系统可以提供连续的电力来源。

优点
安装人员有权向公共电网提供太阳能电力,因此每生成一千瓦时可获得合理的溢价,反映太阳能电力的好处,以补偿目前光伏电力的额外成本。

缺点
包含光伏电站10%贡献的电力系统需要比传统系统(行话)增加2.5%的负载频率控制(LFC)容量 – 这可能是通过在DC / AC电路中使用同步器来解决的光伏系统。 1996年光伏发电的收支平衡成本相对较高,贡献水平低于10%。 较高比例的光伏发电产生较低的收支平衡成本,但经济和LFC考虑因素对整个电力系统的PV贡献施加了约10%的上限。

技术挑战
将大量屋顶光伏系统集成到电网中存在许多技术挑战。 例如:

逆流动力
电网不是为配电层的双向电力流而设计的。 配电馈线通常设计为径向系统,用于从配电馈线末端的大型集中式发电机到客户负载长距离传输的单向功率流。 现在,在屋顶上进行局部和分布式太阳能光伏发电,逆流会导致电力流入变电站和变压器,从而带来重大挑战。 这对保护协调和电压调节器有不利影响。

斜率
由间歇性云引起的PV系统发电的快速波动在配电馈线中引起不希望的电压变化水平。 在屋顶PV的高穿透性时,由于负载和发电的瞬态不平衡,该电压变化降低了电网的稳定性,并且如果没有电力控制的反应则导致电压和频率超过设定极限。 也就是说,集中式发电机不能足够快地上升以匹配PV系统的可变性,从而导致附近系统中的频率不匹配。 这可能会导致停电。 这是一个简单的局部屋顶光伏系统如何影响更大的电网的例子。 通过在广阔的区域内分配太阳能电池板以及增加存储,可以部分缓解这个问题。

成本
住宅光伏系统价格(2013年)

国家 成本($ / W)
澳大利亚 1.8
中国 1.5
法国 4.1
德国 2.4
意大利 2.8
日本 4.2
英国 2.8
美国 4.9
适用于2013年的住宅光伏系统

商用光伏系统价格(2013年)

国家 成本($ / W)
澳大利亚 1.7
中国 1.4
法国 2.7
德国 1.8
意大利 1.9
日本 3.6
英国 2.4
美国 4.5
适用于2013年的商用光伏系统

在2000年代中期,太阳能公司为客户使用各种融资计划,如租赁和电力购买协议。 客户可以在一段时间内支付他们的太阳能电池板,并从净计量程序的信用支付中获得帮助。 截至2017年5月,屋顶太阳能系统的安装费用平均为20,000美元。 在过去,它更昂贵。

Utility Dive写道,“对于大多数人来说,在其他法案和优先事项之上添加太阳能系统是一种奢侈品”,“屋顶太阳能公司基本上迎合了美国人口中较富裕的部分。”

大多数获得太阳能电池阵列的家庭都是“中上层收入”。 太阳能客户的平均家庭工资约为100,000美元。

然而,在收入和太阳能系统购买的研究中出现了“惊人数量的低收入”客户。 “根据研究结果,GTM研究人员估计,四个太阳能市场包括超过100,000个低收入地区的安装。”

消费者能源联盟(CEA)于2018年6月发布的一份分析美国太阳能激励措施的报告显示,联邦,州和地方的激励措施以及安装光伏系统的净成本下降导致屋顶太阳能的使用量增加全国各地。 据Daily Energy Insider报道,“2016年,住宅太阳能光伏发电容量比去年增长了20%。”与此同时,住宅太阳能的平均安装成本在第一季度下降了21%,达到每瓦直流电2.84美元。 2017年与2015年第一季度相比。“ 事实上,在该小组研究的八个州中,政府对安装屋顶太阳能光伏系统的总体激励实际上超过了这样做的成本。

前景
印度政府的贾瓦哈拉尔·尼赫鲁国家太阳能任务计划安装公用事业规模的并网太阳能光伏系统,包括屋顶光伏系统,到2022年总容量可达100千兆瓦。