1.3 太阳能光伏发电与分布式光伏发电

1.3.1 什么是太阳能光伏发电

1.太阳能光伏发电基本原理

太阳能光伏发电的基本原理是利用太阳电池的光生伏打效应直接把太阳的辐射能转变为电能的一种发电方式。太阳能光伏发电的能量转换器就是太阳电池，也叫光伏电池。光伏电池实际上是一块大面积的硅半导体器件。纯净的硅半导体晶体结构如图1-2所示，图中正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子周围的4个电子，当将硼或磷的杂质（元素）掺入到半导体硅晶体中时，因为硼原子周围只有3个电子，磷原子周围有5个电子，所以会产生如图1-3所示的带有空穴的晶体结构和带有多余电子的晶体结构，形成P型或N型半导体。

由于P型半导体中含有较多的空穴，N型半导体中含有较多的电子，当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域会形成一个特殊的薄层，薄层的P型一侧带负电，N型一侧带正电，如图1-4所示，形成了PN结。

由于PN结两边的电子和空穴的浓度不同，电子就要从N区向P区扩散，空穴要向相反的方向扩散，这两种电荷的移动在半导体内部形成了一个内建电场，这个电场在PN结处又形成一个内部电位差，促使电子和空穴进一步扩散。包含这两种电荷层的区域为空间电荷区，电子和空穴的扩散通过空间电荷区的作用达到PN结内部的平衡状态。所以，光伏电池在无光线照射时，呈现的是硅二极管的特性。

当太阳光照射在光伏电池上时，其中一部分光线被反射，一部分光线被吸收，还有一部分光线透过电池片。被吸收的光能激发被束缚的高能级状态下的电子，产生电子-空穴对，在PN结的内建电场作用下，电子、空穴相互运动（见图1-5），N区的空穴向P区运动，P区的电子向N区运动，使太阳电池的受光面有大量负电荷（电子）积累，而在太阳电池的背光面有大量正电荷（空穴）积累。若在电池两端接上负载，负载上就有电流通过，当光线一直照射时，负载上将有源源不断的电流流过。单片太阳电池就是一个薄片状的半导体PN结，在标准光照条件下，额定输出电压为0.5～0.55V。为了获得较高的输出电压和较大的功率容量，在实际应用中往往要把多片太阳电池连接在一起构成电池组件，或者用更多的电池组件构成光伏方阵，如图1-6所示。太阳电池的输出功率是随机的，不同时间、不同地点、不同光照强度、不同安装方式下，同一块太阳电池的输出功率也是不同的。

2.太阳能光伏发电的优点

太阳能光伏发电过程简单，没有机械传动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声，无污染，太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。因此，与风力发电和生物质能发电等新型发电技术相比，太阳能光伏发电是一种最具可持续发展理想特征（最丰富的资源和最洁净的发电过程）的可再生能源发电技术，其主要优点如下：

1）太阳能资源取之不尽、用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍，而且太阳能在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的限制。

2）虽然在地球表面，由于纬度的不同以及气候条件的差异等因素会造成太阳能辐射的不均匀，但由于太阳能资源随处可得，可就近解决发电、供电和用电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路投资及电能损失。

3）光伏发电是直接从光能到电能的转换，没有中间过程（如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等）和机械运动，不存在机械磨损。根据热力学分析，光伏发电具有很高的理论发电效率，可达80%以上，技术开发潜力巨大。

4）光伏发电本身不用燃料，温室气体和其他废气物质的排放几乎为零，不产生噪声，也不会对空气和水产生污染，对环境友好。不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击，太阳能是真正绿色环保的可再生能源。

5）光伏发电过程不需要冷却水，发电装置可以安装在没有水的荒漠、戈壁中。光伏发电还可以很方便地与建筑物的屋顶、墙面结合，构成屋顶分布式或光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占用土地，可节省宝贵的土地资源。

6）光伏发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳，光伏组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，基本上可实现无人值守，维护成本低。

7）光伏发电系统工作性能稳定可靠，使用寿命长（30年以上），晶体硅太阳电池的寿命可长达25～35年。在光伏发电系统中，只要设计合理、选型适当，蓄电池的寿命也可长达10～15年。

8）太阳电池组件结构简单、体积小、重量轻，且便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短，而且根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合和扩容。

此外，近几年来应用最为广泛的利用各种建筑物屋顶和农业设施屋顶及家庭住宅屋顶建设的分布式光伏发电系统，除同样具有上述优点外，还具有以下优越性：

1）分布式光伏发电基本不占用土地资源，可就近发电、供电，不用或少用输电线路，降低了输电成本。光伏组件还可以直接代替传统的墙面和屋顶材料。

2）分布式光伏发电系统在接入配电网后可以有效地起到平峰的作用，削减城市昂贵的高峰供电负荷，能够在一定程度上缓解局部地区的用电紧张状况。

3.太阳能光伏发电的缺点

当然，太阳能光伏发电也有它的不足和缺点，归纳起来有以下几点:

1）能量密度低。尽管太阳投向地球的能量总和极其巨大，但由于地球表面积也很大，而且地球表面大部分被海洋覆盖，真正能够到达陆地表面的太阳能只有到达地球范围辐射能量的10%左右，致使在陆地单位面积上能够直接获得的太阳能量较少，通常以太阳辐照度来表示，地球表面最高值约为1.2kW·h/m²，且绝大多数地区和大多数的日照时间内都低于1kW·h/m²。太阳能的利用实际上是低密度能量的收集、利用。

2）占地面积大。由于太阳能能量密度低，使得光伏发电系统的占地面积会很大，每10kW光伏发电功率占地约需70m²，平均每平方米面积发电功率为160W左右。随着分布式光伏发电的推广以及光伏建筑一体化发电技术的成熟和发展，越来越多的光伏发电系统可以利用建筑物、构筑物的屋顶和立面，逐步改善了光伏发电系统占地面积大的不足。

3）转换效率较低。光伏发电的最基本单元是太阳电池组件。光伏发电的转换效率指的是光能转换为电能的比率。目前晶体硅光伏电池的最高转换效率在21%左右，做成的光伏组件转换效率为16%～17%，非晶硅光伏组件的转换效率最高超不过13%。由于光电转换效率较低，使得光伏发电系统功率密度低，难以形成高功率发电系统。

4）间歇性工作。在地球表面，光伏发电系统只能在白天发电，晚上则不能发电，这与人们的用电方式和习惯不符。除非在太空中没有昼夜之分的情况下，太阳电池才可以连续发电。

5）受自然条件和气候环境因素影响大。太阳能光伏发电的能源直接来源于太阳光的照射，而地球表面上的太阳光照射受自然条件和气候的影响很大，一年四季、昼夜交替、纬度和海拔等自然条件以及阴晴、雨雪、雾天甚至云层的变化都会严重影响系统的发电状态。另外，环境因素的影响也很大，特别是空气中的颗粒物（如灰尘等）降落在光伏组件表面，也会阻挡部分光线的照射，使光伏组件转换效率降低，发电量减少。

6）地域依赖性强。不同的地理位置和气候，使各地区的日照资源相差很大。光伏发电系统只有在太阳能资源丰富的地区应用效果才更好，投资收益率才更高。

7）系统成本高。由于太阳能光伏发电的效率较低，到目前为止，光伏发电的成本仍然比其他常规发电方式（火力和水力发电等）要高。这也是制约其广泛应用的主要因素之一。但是也应看到，随着太阳电池产能的不断扩大及电池片光电转换效率的不断提高，光伏发电系统成本下降得也非常快，光伏电池组件的价格已经从前几年的每瓦十几元下降至目前的2.1元/W左右。

8）晶体硅电池的制造过程高污染、高能耗。晶体硅电池的主要原料是纯净的硅。硅是地球上含量仅次于氧的元素，主要存在形式是沙子（二氧化硅）。从沙子变成含量为99.9999%以上纯净的晶体硅，期间要经过多道化学和物理工序的处理，不仅要消耗大量能源，还会造成一定的环境污染。

尽管太阳能光伏发电有上述不足和缺点，但是随着全球化石能源的逐渐枯竭以及因化石能源过度消耗而引发的全球变暖和生态环境恶化，已经给人类带来了很大的生存威胁，因此大力开发可再生能源是解决这个问题的主要措施之一。由于太阳能光伏发电是一种最具可持续发展理想特征的可再生能源发电技术，近年来我国政府也相继出台了一系列鼓励和支持新能源及太阳能光伏产业的政策法规，使得太阳能光伏产业迅猛发展，光伏发电技术和水平不断提高，应用范围逐步扩大，并将在全球能源结构中占有越来越大的比重。

1.3.2 什么是分布式光伏发电

1.分布式发电与分布式光伏发电

当前，新能源和可再生能源的开发利用已经成为保证国民经济可持续发展，解决能源短缺，降低煤炭发电比例和减少环境污染的重要途径，新能源和可再生能源既是我国近期重要的补充能源，也是未来能源结构的基础和重要组成部分。由于可再生能源的分散性、多样性和随机性，分布式发电系统，特别是单机容量较低的光伏发电系统，将成为可再生能源发电的必然网络结构和组成部分。因此，以可再生能源为主的分布式发电技术凭借其投资节省、发电方式灵活、与环境兼容等优点而得到了快速发展。

分布式发电系统是指发电功率为数千瓦到几十兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户现场或用户附近的高效、可靠的，与环境兼容的发电系统。分布式发电的特点是电力就地产生、就地消纳，可与大电网并网运行，还可以和大电网互为备用，即节省输变电投资，也使供电可靠性得以改善。分布式发电系统电源位置灵活、分散、多样的特点极好地适应了分散的电力需求和资源分布。目前分布式发电大多采用天然气、沼气、太阳能、生物质能、风能（小风电）、水能（小水电）等。分布式发电技术主要包括光伏发电技术、风力发电技术、燃料电池发电技术、燃气轮机/内燃机发电技术、生物质能发电技术以及分布式发电的储能技术等。

分布式光伏发电是指通过采用光伏电池组件，将太阳能直接转化为电能并在用户端直接并网发电的方式。分布式光伏发电是分布式发电系统中的重要组成部分，也是适合我国国情的解决能源危机和环境污染、优化能源结构、保障能源安全、改善生态环境、转变城乡用能方式的重要途径。我国是太阳能资源比较丰富的国家，分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，可充分利用当地太阳能资源，替代和减少化石能源消费，是一种新型的、适合国情的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式。分布式光伏发电应用范围广，在城乡建筑、工业、农业、交通、公共设施等领域有着广阔的应用前景，既是推动能源生产和消费变革的重要力量，也是促进“稳增长、促改革、调结构、惠民生”的重要举措。

近几年，国家和政府相继出台了多个支持和鼓励分布式光伏发电发展和建设的政策性和指导性文件，对分布式光伏发电系统的开发和应用起到了积极的推动和促进作用，分布式光伏电站在各地的安装和应用遍地开花、如火如荼，政府和城乡居民都在利用分布式光伏发电积极开展光伏农业、家庭发电、光伏扶贫、光伏养老等多种形式的推广应用，金融业也纷纷推出各种光伏贷产品来支持和服务用户，可以说分布式光伏发电的大面积推广应用，标志着全民光伏时代的到来，也是光伏产业发展过程的又一个里程碑。

2.什么是分布式光伏发电

分布式光伏发电系统主要是指在用户的场地或场地附近建设和并网运行的，不以大规模远距离输送为目的，所生产的电力以用户自用及就近利用为主，多余电量上网，支持现有电网运行，且在配电网系统平衡调节为特征的光伏发电设施。

分布式光伏发电系统一般接入10kV以下电网，单个并网点总装机容量不超过6MW。以220V电压等级接入的系统，单个并网点总装机容量不超过8kW。

在《国家能源局关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》（国能综新能〔2014〕406号）文件中，又对分布式光伏发电的定义扩展为：利用建筑屋顶及附属场地建设的分布式光伏发电项目，在项目备案时可选择“自发自用、余电上网”或“全额上网”中的一种模式。在地面或利用农业大棚等无电力消费设施建设、以35kV及以下电压等级接入电网（东北地区66kV及以下）、单个项目容量不超过2万kW（20MW）且所发电量主要在并网点变电台区消纳的光伏电站项目，可纳入分布式光伏发电规模指标管理。

文件指出，国家鼓励开展多种形式的分布式光伏发电应用。充分利用具备条件的建筑屋顶（含附属空闲场地）资源，鼓励屋顶面积大、用电负荷大、电网供电价格高的开发区和大型工商企业率先开展光伏发电应用。鼓励各级地方政府在国家补贴基础上制定配套财政补贴政策，并且对公共机构、保障性住房和农村适当加大支持力度。鼓励在火车站（含高铁站）、高速公路服务区、飞机场航站楼、大型综合交通枢纽建筑、大型体育场馆和停车场等公共设施系统推广光伏发电，在相关建筑等设施的规划和设计中将光伏发电应用作为重要元素，鼓励大型企业集团对下属企业统一组织建设分布式光伏发电工程。因地制宜利用废弃土地、荒山荒坡、农业大棚、滩涂、鱼塘、湖泊等建设就地消纳的分布式光伏电站。鼓励分布式光伏发电与农户扶贫、新农村建设、农业设施相结合，促进农村居民生活改善和农村农业发展。

分布式光伏发电倡导就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的原则，不仅能够有效提高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输送中的损耗问题。其能源利用率高，建设方式灵活，将成为我国光伏应用的主要方向。目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建设在各种建筑物屋顶和农业设施屋顶及家庭住宅屋顶的光伏发电项目。对这些项目应用的要求是必须接入公共电网，或与公共电网一起为附近的用户供电，所发电力一般直接馈入低压配电网或35kV及以下中高压电网中。

1.3.3 分布式光伏发电的特点及应用场合

1.分布式光伏发电的特点

1）输出功率相对较小，投资收益率不低。一般单个分布式光伏发电系统项目的容量在几千瓦到几百千瓦。光伏发电系统容量的大小对发电效率的影响很小，因此对其经济性的影响也很小，也就是说，小型光伏发电系统的投资收益率并不比大型光伏电站低。

2）分布式光伏发电基本不占用土地资源，可就近发电、供电，不用或少用输电线路，降低了输电成本。光伏组件还可以直接代替传统的墙面和屋顶材料。

3）污染小，环境友好，环保效益突出。分布式光伏发电系统在发电过程中，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，没有噪声，也不会对空气和水产生污染。

4）分布式光伏发电系统在接入配电网中是发电用电并存，且在电网供电处于高峰期发电，可以有效得起到平峰的作用，削减城市昂贵的高峰供电负荷，能够在一定程度上缓解局部地区的用电紧张状况。

2.分布式光伏发电的应用场合

（1）工业园区厂房屋顶，车站、机场等交通枢纽屋顶

这些场合屋顶集中，用电量比较大、用电价格高，但屋顶面积都很大，屋顶开阔平整，可建设规模大。这些场合一般用电负荷较大、稳定，而且用电负荷曲线与光伏发电出力的特点相匹配，可实现自发自用为主，基本就地消纳。充分利用工业厂房屋顶和交通枢纽屋顶建设分布式光伏发电项目，既可以减少企业的能源消耗，又充分利用了闲置的屋顶资源，起到了节能减排的作用，可为企业带来巨大的经济效益和环境效益。

（2）商业建筑屋顶

商业建筑多为水泥屋顶，有利于安装光伏方阵，但是由于对建筑的美观性有要求，而且这类屋顶上的构筑物一般比较多，周围高大建筑物也比较多，对阳光有遮挡，使屋顶可利用面积变少。按照商厦、写字楼、酒店、会议中心、度假村等服务业的特点，用电负荷特性一般表现为白天较高，夜间较低，能够较好地与光伏发电特性匹配，实现自发自用为主。对于一些高楼大厦的商业建筑，除了利用屋顶外，还可以利用外墙立面构成光伏幕墙，既增加光伏发电的容量，又可以使建筑物成为“超凡脱俗”的“高大上”建筑。

（3）市政公共建筑屋顶

政府办公楼、学校、医院等市政公共建筑屋顶，管理统一规范，屋顶利用相对容易协调。用户用电负荷稳定，且用电负荷特性与光伏发电特性相匹配。不足之处是可利用单体面积小，装机容量有限，节假日用电负荷低，余电上网量大，当自用电价较低时，适合全额上网。市政公共建筑屋顶也适合分布式光伏发电系统的集中连片建设。

（4）家庭住宅屋顶

别墅、农村和乡镇居民的家庭住宅屋顶量大、面广，只要是可以长时间接受阳光照射的地方，如屋顶、阳台、院落地面、车棚顶等位置都可以加以利用。能够满足载荷要求的混凝土、彩钢瓦、传统瓦片、沥青瓦等屋顶也可以安装光伏屋顶电站。家庭住宅屋顶的利用比较容易协调，部分农村住宅屋顶还能享受“光伏扶贫”“美丽乡村”等政策的补助。在实际应用中，城市居民住宅屋顶的利用往往存在产权不明晰，异形结构屋顶多的不足；而农村屋顶又存在单体可利用面积小，屋顶承载力不强或不明确的现象。

家庭屋顶光伏电站是我国目前补贴最高的分布式光伏应用形式，也是分布式光伏的核心市场。

（5）农业设施

农村有大量的荒山荒坡等非耕用地，农业大棚、鱼塘、养殖基地等，可实施农光互补、渔光互补等各种光伏农业项目。农村往往处在公共电网的末梢，电能质量较差，在农村建设分布式光伏发电系统可提高当地用户的用电保障和电能质量。

当然，利用农业设施建设分布式光伏项目，不仅仅是将光伏发电与农业设施的简单叠加，更是近年来兴起的“光伏农业”新型产业模式。通过在农业设施棚顶安装光伏发电设施，在棚下开展农业生产的形式，最大化地吸收和引进最新的光伏与农业技术，促进两个产业的高度融合、健康发展与技术进步，达到“1+1＞2”的产业融合效果，最大限度地利用土地资源，增加生态效益和社会效益，提高农民收入，带动地方经济的发展。

（6）边远农牧区及海岛

由于距离电网遥远，我国西藏、青海、新疆、内蒙古、甘肃、四川等省份的边远农牧区以及我国沿海岛屿还有数百万无电人口，分布式离网光伏发电系统或与其他能源互补的微电网系统非常适合在这些地区应用。另外，离网光伏发电系统还可以应用于野外施工、野外养殖、野外种植等场合。

（7）光伏充电站

随着各种电动交通工具的越来越多，各种充电站也应运而生，遍地开花，与普通充电站相比，光伏充电站具有设施简单、设置灵活，占地面积小，建设周期短的优势，可以克服目前中心城区土地资源紧张、电网审批手续冗繁、接电成本高等限制，同时光伏储能、放能技术的应用，可以有效缓解高峰时段的电力负荷，达到削峰填谷的效果。

光伏充电站依靠太阳能发电，存入充电桩后为电动车提供充电电力，通过能量存储和转换，将间歇的、不稳定的太阳能资源在用电低谷时储存起来，然后在用电高峰将电输送出去，可达到充电站的最经济运行。

（8）自来水厂和污水处理厂

自来水厂和污水处理厂有着大面积的水处理水池，污水处理厂在处理污水过程中耗电量也比较大，是耗能大户，一般都是24h连续运转，负荷稳定，光伏发电量基本可以自发自用，全部消纳。利用污水处理厂的屋顶、沉淀池、生化池和接触池等处安装光伏发电系统，可以充分利用空间，等于对占用土地进行了二次开发利用，起到集约化原地，对土地进行综合利用的效果。

1.3.4 分布式光伏发电的投资与收益

随着分布式光伏发电的政策支持和推广应用，许多居民和企事业单位也越来越看好这一项目，但分布式光伏发电项目前期投资大，回收周期长，又会使大家驻足观望，那么分布式光伏发电投资收益到底如何呢？在这里先听几句某村干部和村民说的话，然后再给大家分析分析。第一句话是村支书说：“让全村用上光伏发电，是我不可推卸的责任！”另一句是村主任说：“装上光伏等于每年白挣4亩地的收益，大家抓紧吧！最后大伙说：光伏发电装上房，人人家里有银行。”这些话是大家一年多前说的，最近又有村民说：“村委会，请把我的低保取消吧！”

分布式光伏发电的收益既与系统并网模式有关，也与不同地区的太阳能资源状况及各地政府的补贴政策有关。首先我们先看看国家和政府对分布式光伏发电的补贴政策和收益。

1.分布式光伏发电的补贴和减免政策

（1）国家政策电价补贴

国家对自发自用、余电上网模式的政策电价补贴是光伏系统每发一千瓦时电补贴0.37元（2018年上半年补贴政策），并呈逐年下调的趋势，到2019年7月已经下调到0.18元/kW·h，具体情况可参看表1-1。补贴期限原则上为20年，有的省市还有地方补贴，比如山东、浙江、广东、河北等，有0.1～0.3元/kW·h不同程度的补贴，那么根据省市地区不同，最终的光伏上网电价=国家补贴+省补贴+市补贴+县补贴等。

（2）增值税减免和费用减免政策

财税〔2013〕66号文件规定：自2013年10月1日至2015年12月31日，对纳税人销售自产的利用太阳能生产的电力产品，实行增值税即征即退50%的政策。

2013年11月，财政部印发《关于对分布式光伏发电自发自用电量免征政府性基金有关问题的通知》的文件规定，对分布式光伏自发自用电量免收可再生能源电价附加、国家重大水利工程建设基金、大中型水库移民后期扶持基金、农网还贷资金等4项针对电量征收的政府性基金。

国家电网〔2014〕1515号文件规定：自2014年10月1日至2015年12月31日，月销售额3万元以内的项目（200～250kW）免收增值税。

2016年7月，财政部、国家税务总局印发《关于继续执行光伏发电增值税政策的通知》，通知规定：自2016年1月1日至2018年12月31日，对纳税人销售自产的利用太阳能生产的电力产品，实行增值税即征即退50%的政策。文到之日前，已征的按本通知规定应予以退还的增值税，可抵减纳税人以后月份应缴纳的增值税或予以退还。

2017年8月，国家能源局印发的《国家能源局综合司关于征求对〈关于减轻可再生能源领域涉企税费负担的通知〉意见的函》中提到，对纳税人销售自产的利用太阳能生产的电力产品，实行增值税即征即退50%的政策，2018年12月31日到期后延长至2020年12月31日。

2.分布式光伏发电的并网模式

（1）全部自发自用模式

这种模式简单的理解就是用户的光伏系统所发电量全部自己使用消耗了，也就是用户自己的用电量大于光伏发电量的情况以及一些离网系统的模式。

（2）自发自用，余电上网模式

用户的光伏系统所发电量首先自己使用，多余的电量，卖到电网。这种模式是当下应用最多并广为用户所接受的模式，也是各地积极推广的模式。

（3）全部上网模式

用户的光伏系统所发电量全部卖给电网。

3.分布式光伏发电的收益

根据上面介绍的三种不同的并网模式，分布式光伏发电的主要收益有下列几项：

1）国家和各级政府的政策电价补贴。

2）电费收入：采用自发自用、余电上网模式的用户，自然可以节省一部分电费开支，这部分节省的支出，换个角度来说就是收入。

3）并网卖电收入。光伏发电用户的多余电量通过并网卖给电网公司，电网公司按照当地燃煤发电脱硫标杆电价进行收购。不同的省市，标杆电价也是不一样的。为方便计算，表1-3列出了目前全国各地区燃煤发电脱硫标杆电价价格。

对于全额上网用户，将执行Ⅰ类太阳能资源地区0.55元/kW·h，Ⅱ类太阳能资源地区0.65元/kW·h，Ⅲ类太阳能资源地区0.75元/kW·h的新能源标杆上网电价的收购和补贴政策。其具体收购和补贴来源是光伏发电在当地燃煤发电标杆上网电价以内的部分，由当地省级电网结算收购；高出部分通过国家可再生能源发展基金予以补贴。例如，山西太原市属于Ⅲ类太阳能资源地区，该地区的全额上网用户执行0.75元/kW·h的收购电价补贴，其中，山西省电网公司要按照0.3320元/kW·h的当地燃煤发电标杆脱硫电价向用户支付电价，高出0.3320元/kW·h的部分，由国家可再生能源发展基金予以补贴。

4）不同并网模式下各自的收益计算方法如下。

全部自发自用模式总收益=（当地标杆电价+政策补贴）×全部发电量

自发自用余电上网模式总收益=自发自用的电量×当地用电电价+上网电量×当地标杆电价+全部发电量×政策补贴

全部上网模式总收益=全部发电量×当地新能源标杆上网电价

4.初始投资与回收周期分析

（1）投资回收期一般在5～7年

以家庭分布式光伏发电系统为例，2018年系统的基本价格为6.5~7元/W，费用包括光伏组件、逆变器、光伏支架、配电箱、线缆等设备和部件及安装调试费用在内。一般家庭根据屋顶面积及资金状况安装容量在5～20kW，以6.5元/W为例，初始投资在3.25万～13万元。同样容量的发电系统，其发电量的多少与当地的太阳能资源（一般以该地区年平均有效日照时间）有很大关系，以山西某地区水平面年平均有效日照时间为1400h计算，如果安装容量为10kW，年发电量就是10kW×1400h=14000kW·h（度），如果当地全额上网的电价是0.75元/kW·h，那么每年收益就是14000kW·h×0.75元/kW·h=10500元，回收周期就是6.5万元÷1.05万元/年=6.19年。以光伏发电系统25年的寿命计算，后18年基本上都是净收益了。

在这里需要考虑光伏组件平均每年1%左右的衰减，每年的发电量会有所降低。另一个要考虑到国家补贴的持续性以及地方政府补贴的时间性。

（2）投资收益远远大于银行储蓄利息

与银行储蓄相比，假设用6.5万元投资光伏发电系统，25年除去本金的总收益是10500元×18年=18.9万元。而将6.5万元存入银行，5年期定期利率为2.75%，平均每年收益约1787.5元，25年下来的总收益也就在4.5万元左右，远远没有光伏发电系统投资的收益率高。

5.投资切莫贪便宜

小王和邻居老李在一年前通过不同的公司各自安装了一套5kW的屋顶光伏发电系统，近日他们陆续收到了电力公司提供的2018年光伏发电数据报告，令他俩吃惊的是，两家几乎同时安装了5kW屋顶光伏系统，年发电量竟然相差1000多kW·h，要按照自发自用、余电上网的模式计算，老李家的年收入少了1/4还多，这是为什么呢？

原来导致差异这么大的原因就是老李被低价格诱惑选择安装了便宜的低劣光伏系统产品，其发电量和收益差异在一年内就显现了出来。家庭光伏发电系统主要由光伏组件、光伏逆变器、并网配电箱、光伏支架、光伏线缆及售后服务6个部分组成，大家往往认为在整个系统中，光伏组件最重要。但其实在整个系统中，哪个部分品质不好，都会影响系统收益。

（1）光伏组件

光伏组件的质量等级分为A、B、C三类，不同质量等级的光伏组件，价格自然不同。A类组件有16.8%以上的转换效率，20年内组件功率衰减不大于20%，使用寿命要保证25年以上。B类组件是有瑕疵的组件，也就是所谓的“降级组件”，这个瑕疵包括电性能质量和外观质量等，例如发电效率比A类组件低，后续功率衰减过快，无法保证25年的使用寿命等。C类组件可以说就是等外品，基本上应该销毁处理，当然也可以用在一些非常非常不重要的场合。

做光伏电站，当然必须选择A类组件，才能保证光伏系统的正常收益，而且正规厂家的光伏组件都是经过严格检测，并且都有质保证书。同时还要尽量选择发电效率（功率）更高一些的组件，例如选择270W甚至更高功率的组件，例如目前流行的高效率单晶组件、半片组件、叠瓦组件、双面发电组件等，这样在同样的屋顶面积占用，在逆变器、线缆、配电箱、支架投资都不变的情况下，只是光伏组件的初始投资略有几百元的增加，25年下来又可以多收益六七千元。

（2）光伏逆变器

光伏逆变器的质量好坏也会直接影响光伏系统的发电量。质量好坏最简单的要求就是有高的直流电变交流电的转换效率，有更长的平均无故障运行时间和完善的各种保护功能。这些要求的保证，自然会加大逆变器制造成本，所以不同厂家的逆变器由于质量要求不同，价格自然不同。低质量的逆变器往往使用了性能较差的廉价元器件，容易发热，故障也比较多。对用户来讲，高的效率就等于逆变器自身损耗小，发电量自然相对就高。逆变器经常发生故障，系统就会经常停止运行，发电量自然会受到影响。

（3）并网配电箱

电力公司对配电箱的配置和质量是有要求的，不符合要求的配电箱为了降低成本，用的电气开关可能质量差，造成频繁断电或其他故障，还可能不配置过/欠电压自动脱扣保护器等装置。在电网停电的情况下，假如逆变器的防孤岛保护功能缺失，配电箱内又没有欠电压/失电压自动脱扣装置，就有可能将光伏系统发的电反送到电网，影响电网检修甚至发生检修人员触电事故。

（4）光伏支架

光伏支架的作用是保证光伏组件能承受25年以上的腐蚀、大风、大雪的破坏。光伏支架的材质有铝合金、镀锌钢材等，标准的光伏支架都具有良好的抗压性、抗风性和抗腐蚀性。如果为了降低成本，使用非标材料、普通角钢等制作支架，时间一久，就会腐蚀变形，甚至撕裂和散架。

目前屋顶安装最常用的是水泥配重、钢结构及化学锚固螺栓等方法，如果水泥配重不达标、钢结构及化学锚固偷工减料，遭遇大风不是刮坏光伏组件就是掀翻支架，会造成很大的经济损失，这类事件已经屡屡发生。

（5）光伏线缆

光伏线缆在光伏系统中虽然不起眼，却很重要。光伏直流线缆要经受长年累月的风吹雨淋日晒，是具有防紫外线、防老化的专用线缆。如果使用普通线缆甚至劣质线缆，用几年就会老化脱皮，发生漏电甚至火灾事故，何谈收益！

（6）售后服务

优质的售后服务体现在光伏发电系统设计、安装施工、验收培训的全过程。优良的选型设计、专业规范的安装施工、完整、及时、负责任的售后服务以及质保期内非人为损坏的免费维修、更换都是成本的体现。对用户进行使用、维护的培训，提供维护手册，使用户能够正确进行光伏系统的日常维护，都是保证系统稳定正常运行，提高收益的保证。

所以，一套质量有保证的光伏发电系统，包含的每个部分都要能经得起时间的检验。相反，如果贪图眼前的利益，图便宜，那就等于放弃了光伏系统的应有质量、服务和保障，最后只能是得不偿失，自食其果。

6.收益计算案例

（1）案例1：全额上网模式

山西某市的李女士有套空置的老房子，她通过朋友得知屋顶光伏发电的好处，于2016年投资2.4万元安装了一套3kW的光伏发电系统，并采用全额上网模式，平均年发电量可达4500kW·h以上，年收益颇多，具体收益见表1-4。

另外，她又在自家牛棚屋顶安装了一套5kW的光伏发电系统，年平均发电量约7500kW·h，预计25年总发电量可达18万kW·h，全部卖给国家电网，获得额外收入。她逢人便说：“这笔钱虽然不多，但年收益率可达到15%以上，比银行存款收益高多了，足够给父母的零花钱，挺好的！再说，等本钱六七年收回来，以后就都是纯收益了，全家人怎么能不高兴呢？”李女士打定主意，再给公婆安装一套，给女儿安装一套，让光伏养老，用光伏陪嫁。

（2）案例2：自发自用、余电上网模式

山西某市的张先生家每月平均用电量在280kW·h左右，全年用电量3360kW·h，每年要交1700多元的电费。2016年底，张先生在自家屋顶安装了一套5kW的光伏发电系统，平均年发电量7660kW·h，他采用自发自用，余电上网的模式，不仅不用交电费了，而且还能每月从电网公司领回卖电收入和国家补贴。具体收益见表1-5。

这两个案例，都是发生在2016年。当时的市场价格在8元/W左右。计算时没有考虑光伏发电系统有平均每年1%的发电量衰减，如果考虑上这个因素，25年寿命期内每年的实际收益会逐年有所降低。

这几年来，随着各种光伏设备、原材料成本的下降，光伏组件发电效率的提高，半片组件、叠瓦组件、双玻组件及双玻双面发电组件等新型组件技术的完善和逐步推广应用，光伏系统市场价格也在随着政策补贴的调整逐年下降，到2019年后半年，户用光伏政策补贴已经由2018年的0.37元/W、0.32元/W，调整到目前的0.18元/W，系统安装的市场价格也从2018年的6～6.5元/W,下降到了目前的4.5～5元/W，所以对用户来讲，投资回收期和投资收益率还是有相应保证的。

7.三种不同投资方式的收益对比

用户安装光伏电站根据自身资金状况，可以选择不同的投资方式，分别是自有资金建设、贷款建设和不做投资，只租赁屋顶。这三种投资方式的收益差距不小，下面分别进行分析。

（1）自有资金建设

这种方式主要针对的是对光伏电站有一定了解且资金充裕的用户，一次性出资购买成套光伏电站，拥有完整的产权并享有电站产生的全部收益。通过上述两个案例可以看出，初期投资基本上在6～6.5年就可以收回，25年内获得的收益回报接近初期投资的3倍。而且用户每年都收回了很多成本，使得投资回报率和回本年限都处于一个较好的水平。

（2）贷款建设

这种方式适合手头资金并不充裕的用户，目前贷款模式在江浙沪地区较为广泛，内地也有许多公司在推广这种方式。这种方式就是用户以自己的名义申请一笔贷款，完成电站的开发建设，然后每月按揭还贷，这种方式在还款过程的某个阶段，往往会出现电站实际获得的现金收益不足以支付应还的本息的情况，用户需要另外支付一小部分费用去垫付本息还款的不足部分。

还以上述案例2为例，假设4万元的电站建设投资全部由贷款承担，且贷款年限为常见的10年，利率为6%/年，采用等额本息的方式还款，则每年应还的贷款金额为5329元，虽然第一年的收益总额有6295元，但是减去每年1700元的电费开支收益，真正到手的现金只有4595元，还不足以覆盖当年的应还本息（不考虑收益到账和偿还贷款之间的时间差），还需要把节省的电费的一部分用于补贴还贷。

这样，在前10年，用户共可以到手约4.59万元的现金和节省的1.7万元的电费支出，共6.29万元，应还本息总计为5329×10≈5.33万元，也就是在这10年期间，用户还需要往外支出0.74万元用于补贴还贷。通过对比可以看出，贷款与利用自有资金建设，总收益有1.33万元的差距，并使投资回收周期由原来的6.35年延长到8.5年。

贷款建设虽然极大地降低了用户安装电站的资金门槛，但是要让用户在贷款期间内往外贴钱，推广起来会受到限制，如果想要用户在整个贷款期间内都不用往外贴钱，可以采取延长贷款年限和降低贷款利率的方式。在利率为6%的情况下，只需将贷款年限延长至13年，即可实现，但是这样会进一步降低用户整体获得的收益。

（3）屋顶租赁

屋顶租赁是用户不用支出一分钱，只要将自己适合建设光伏电站的屋顶出租，便可分享光伏电站的收益，即免费用电或收取租赁费。在上述案例的假设条件中，这部分的收益是750元/年，25年共可获得的收益近1.9万元。由于屋顶租赁方式实现了用户的零投入，并使屋顶资源得到利用，目前也是比较热门的用户选择方式。

光伏电站出资自建收益高且回本年限短，但是初始投资较高，适合愿意持有电站资产和了解比较深入的用户。屋顶租赁方式的优势在于零成本，也能实现一定的收益，特别适合前期尝鲜体验的用户。贷款自建则更像是一种折中的方案，兼顾收益与投资之间的平衡。总之三种方式各有利弊，用户可以根据自身的实际承受能力选择最适合自己的投资安装方案。还是那句话：适合自己的才是最好的！

8.分布式光伏电站的环境效益

安装分布式光伏电站，不仅要算经济账，还要算环保账，具体环保效益是这样的。按一户家庭安装5kW光伏发电系统为例计算，年总发电量7000kW·h左右，25年可以累计发电17.5万kW·h，相当于节约标准煤约53.4t，减少二氧化碳排放142.45t，减少二氧化硫排放1.085t，减少氮氧化物0.37t。

9.提高光伏电站收益的方法

（1）保证光伏电站的质量

光伏电站质量的好坏直接关系到收益的多少。光伏组件和光伏逆变器是光伏电站的核心设备，也是高消费产品，因此，延长这些设备的使用寿命就可以给光伏电站收益带来保证。延长光伏电站各部件寿命的方法有以下几种：

1）选择安装知名品牌厂家或商家的光伏产品，并要求厂商出具权威性的产品检测和认证报告，以确保光伏产品符合要求。

2）在安装光伏电站时，要有具体的安装设计和建设施工方案，为了确保安装质量，可以委托有资质、有经验的第三方对工程设计、施工安装、项目验收等进行全过程审查和监管。

3）安装结束后，要确保享有售后服务的权利，按要求及时保养和维护光伏电站。

（2）重视光伏电站安全运行，避免出现灾难性事故

安全是最大的效益，光伏电站也不例外，因此，光伏电站要保证对大风、暴雨、雷电等自然灾害有基本的防御能力。同时，还要保证光伏电站各个设备及部件的安全运行，例如光伏线缆、线缆连接器等是最容易引起火灾的环节，要格外重视。