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在“双碳”背景下，大力发展清洁能源和可再生能源，是完成能源转型的重要步骤。随着光伏产业规模不断扩大、技术不断升级迭代，光伏发电已经成为全球成本最低、最经济、最便捷的发电方式之一。

国内外光伏发展规模

1990年，德国是第一个提出和实施“1000屋顶方案”的国家，该方案规定安装主要与家庭屋顶发电系统相连的光伏系统，由于该优惠政策力度大，得到了市民强烈追捧，项目结束时，共安装系统2056套，装机容量基本介于1-5kW之间。

国内户用光伏起步较晚，2012年12月，青岛夹岭沟分布式光伏电源成功接入青岛电网，标志着我国居民首次实现分布式光伏电源联网。在国内，长期以来集中电站都是光伏装机的主力，户用光伏占比相对较小。

分布式发电作为一种经济高效的发电技术，不仅可以补充电力供应，对能源危机进行缓解，还可以调节电网的峰谷负荷差，提高电源的可靠性和灵活性，因此在发电领域有着广泛的应用。

中国光伏行业协会数据显示，近年来，我国太阳能组件生产蓬勃发展，多晶硅产业更是连续11年排名世界第一，遥遥领先世界其他国家和地区的发展水平。

截止2020年底，全球累计光伏装机总量760.4GW，其中中国、欧盟和美国位列全球前三，装机规模分别为48.2GW、19.6GW和19.2GW。

光伏发电系统

根据市面上现有的光伏发电项目，结合不同的应用场景，太阳能光伏发电系统可以大致分为五种类型：并网发电系统、离网发电系统、并离网储能系统、并网储能系统和多种能源混合微网系统。

01并网发电系统

光伏并网系统由组件、并网逆变器、光伏电表、负载、双向电表、并网柜和电网组成，光伏组件由光照产生直流电经过逆变器转换成交流电供给负载和送入电网。

并网光伏系统主要有两种上网模式，一个是“自发自用、余电上网”，另一个是“全额上网”。

一般分布式光伏发电系统主要采用“自发自用、余电上网”模式，太阳能电池产生的电优先给负载，当负载用不完后，多余的电送入电网，当供给负载电量不够时，电网和光伏系统可以同时给负载供电。

特斯拉的“Powerwall”功能和它有些类似，储存来自太阳能的电，为家庭用电设备供电，不过Powerwall没有涉及并网的模块：

02离网发电系统

离网光伏发电系统，不依赖电网而独立运行，一般应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站和路灯等。

系统一般由光伏组件、太阳能控制器、逆变器、蓄电池、负载等构成。

离网发电系统在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过太阳能控制逆变一体机给负载供电，同时给蓄电池充电；在无光照时，由蓄电池通过逆变器给交流负载供电。

针对无电网地区或经常停电的地区，实用性很强。

03并离网储能系统

并离网光伏发电系统广泛应用于经常停电，或者光伏自发自用不能余电上网、自用电价比上网电价贵很多、波峰电价比波谷电价贵很多的场所。

系统由光伏组件、太阳能并离网一体机、蓄电池、负载等构成。

光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过太阳能控制逆变一体机给负载供电，同时给蓄电池充电；在无光照时，由蓄电池给太阳能控制逆变一体机供电，再给交流负载供电。

该系统相比并网发电系统，增加了充放电控制器和蓄电池，在电网停电时，光伏系统还可以继续工作，逆变器可以切换成离网工作模式，给负载供电。

04光伏并网储能系统

并网储能光伏发电系统，能够存储多余的发电量，提高自发自用的比例。

系统由光伏组件、太阳能控制器、蓄电池、并网逆变器、电流检测装置、负载等构成。

当太阳能功率小于负载功率时，系统由太阳能和电网一起供电，当太阳能功率大于负载功率时，太阳能一部分给负载供电，一部分通过控制器将用不完的电储存起来。

05微网系统

微电网（Micro-Grid），是一种新型网结构，由分布式电源、负荷、储能系统和控制装置构成的配电网络。

它可将分散能源就地转换为电能，然后就近供给本地负载。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。

开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。

随着越来越多的光伏电源接入电网，给能源消费提供了更多选择，同时也给电网的安全性和可靠性带来了挑战。

由于光伏电源存在一定的不确定性、间歇性，难以保证电能的稳定供应。例如发电并网过程中存在孤岛效应、发电机组相关技术有待提升、台区电压偏高和变压器过载等。目前正处于能源转型的关键节点，光伏发电作为未来重要的发电方式，规模和技术还有较长的路要走。