在“雙碳”背景下，大力發展清潔能源和可再生能源，是完成能源轉型的重要步驟。随着光伏産業規模不斷擴大、技術不斷升級叠代，光伏發電已經成為全球成本最低、最經濟、最便捷的發電方式之一。

國内外光伏發展規模

1990年，德國是第一個提出和實施“1000屋頂方案”的國家，該方案規定安裝主要與家庭屋頂發電系統相連的光伏系統，由于該優惠政策力度大，得到了市民強烈追捧，項目結束時，共安裝系統2056套，裝機容量基本介于1-5kW之間。

國内戶用光伏起步較晚，2012年12月，青島夾嶺溝分布式光伏電源成功接入青島電網，标志着我國居民首次實現分布式光伏電源聯網。在國内，長期以來集中電站都是光伏裝機的主力，戶用光伏占比相對較小。

分布式發電作為一種經濟高效的發電技術，不僅可以補充電力供應，對能源危機進行緩解，還可以調節電網的峰谷負荷差，提高電源的可靠性和靈活性，因此在發電領域有着廣泛的應用。

中國光伏行業協會數據顯示，近年來，我國太陽能組件生産蓬勃發展，多晶矽産業更是連續11年排名世界第一，遙遙領先世界其他國家和地區的發展水平。

截止2020年底，全球累計光伏裝機總量760.4GW，其中中國、歐盟和美國位列全球前三，裝機規模分别為48.2GW、19.6GW和19.2GW。

光伏發電系統

根據市面上現有的光伏發電項目，結合不同的應用場景，太陽能光伏發電系統可以大緻分為五種類型：并網發電系統、離網發電系統、并離網儲能系統、并網儲能系統和多種能源混合微網系統。

01并網發電系統

光伏并網系統由組件、并網逆變器、光伏電表、負載、雙向電表、并網櫃和電網組成，光伏組件由光照産生直流電經過逆變器轉換成交流電供給負載和送入電網。

并網光伏系統主要有兩種上網模式，一個是“自發自用、餘電上網”，另一個是“全額上網”。

一般分布式光伏發電系統主要采用“自發自用、餘電上網”模式，太陽能電池産生的電優先給負載，當負載用不完後，多餘的電送入電網，當供給負載電量不夠時，電網和光伏系統可以同時給負載供電。

特斯拉的“Powerwall”功能和它有些類似，儲存來自太陽能的電，為家庭用電設備供電，不過Powerwall沒有涉及并網的模塊：

02離網發電系統

離網光伏發電系統，不依賴電網而獨立運行，一般應用于偏僻山區、無電區、海島、通訊基站和路燈等。

系統一般由光伏組件、太陽能控制器、逆變器、蓄電池、負載等構成。

離網發電系統在有光照的情況下将太陽能轉換為電能，通過太陽能控制逆變一體機給負載供電，同時給蓄電池充電；在無光照時，由蓄電池通過逆變器給交流負載供電。

針對無電網地區或經常停電的地區，實用性很強。

03并離網儲能系統

并離網光伏發電系統廣泛應用于經常停電，或者光伏自發自用不能餘電上網、自用電價比上網電價貴很多、波峰電價比波谷電價貴很多的場所。

系統由光伏組件、太陽能并離網一體機、蓄電池、負載等構成。

光伏方陣在有光照的情況下将太陽能轉換為電能，通過太陽能控制逆變一體機給負載供電，同時給蓄電池充電；在無光照時，由蓄電池給太陽能控制逆變一體機供電，再給交流負載供電。

該系統相比并網發電系統，增加了充放電控制器和蓄電池，在電網停電時，光伏系統還可以繼續工作，逆變器可以切換成離網工作模式，給負載供電。

04光伏并網儲能系統

并網儲能光伏發電系統，能夠存儲多餘的發電量，提高自發自用的比例。

系統由光伏組件、太陽能控制器、蓄電池、并網逆變器、電流檢測裝置、負載等構成。

當太陽能功率小于負載功率時，系統由太陽能和電網一起供電，當太陽能功率大于負載功率時，太陽能一部分給負載供電，一部分通過控制器将用不完的電儲存起來。

05微網系統

微電網（Micro-Grid），是一種新型網結構，由分布式電源、負荷、儲能系統和控制裝置構成的配電網絡。

它可将分散能源就地轉換為電能，然後就近供給本地負載。微電網是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。

微電網的提出旨在實現分布式電源的靈活、高效應用，解決數量龐大、形式多樣的分布式電源并網問題。

開發和延伸微電網能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規模接入，實現對負荷多種能源形式的高可靠供給，是實現主動式配電網的一種有效方式，使傳統電網向智能電網過渡。

随着越來越多的光伏電源接入電網，給能源消費提供了更多選擇，同時也給電網的安全性和可靠性帶來了挑戰。

由于光伏電源存在一定的不确定性、間歇性，難以保證電能的穩定供應。例如發電并網過程中存在孤島效應、發電機組相關技術有待提升、台區電壓偏高和變壓器過載等。目前正處于能源轉型的關鍵節點，光伏發電作為未來重要的發電方式，規模和技術還有較長的路要走。

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