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太阳能光伏发电技术与系统集成的目录

       第1章 太阳能资源

       1.1 太阳能利用的必要性与利用方式

       1.2 太阳能资源的特点

       1.3 衡量太阳辐射的指标

       1.3.1 辐照度

       1.3.2 光谱强度分布

       1.3.3 直射辐射(直射光/平行光)与散射辐射(散射光)

       1.4 影响接收地表太阳辐射的因素

       1.4.1 大气质量数AM(Air.Mass)与纬度

       1.4.2 AM1.5 标准光谱

       1.4.3 接收面朝向

       1.4.4 追踪太阳机制

       1.5 世界与中国的太阳辐照分布

       参考文献

       第2章 光伏发电原理与光伏电池

       2.1 光伏技术基本原理

       2.1.1 光生伏特效应

       2.1.2 本征半导体、P型、N型半导体

       2.1.3 P.N结

       2.1.4 太阳能电池的原理与转换效率

       2.2 第一代晶体硅太阳能电池

       2.2.1 单晶硅太阳能电池

       2.2.2 多晶硅太阳能电池

       2.3 第二代薄膜太阳能电池

       2.3.1 硅基薄膜电池

       2.3.2 铜铟镓硒

       2.3.3 碲化镉

       2.4 第三代太阳能电池

       2.4.1 染料敏化电池(Dye.Sensitized.Solar.Cell,DSSC)

       2.4.2 有机光伏电池(Organic.Photovoltaic,OPV)

       2.4.3 量子点电池

       2.5 Ⅲ.Ⅴ族多结电池与聚光光伏

       2.5.1 Ⅲ.Ⅴ族多结电池

       2.5.2 Ⅲ.Ⅴ族多结聚光电池

       2.6 太阳能光伏电池的研究现状

       参考文献

       第3章 光伏组件

       3.1 晶体硅光伏组件

       3.1.1 电池连接方式

       3.1.2 组件构成

       3.1.3 组件特性与参数

       3.2 薄膜光伏组件

       3.2.1 电池连接方式

       3.2.2 组件构成

       3.2.3 组件特性与参数

       3.3 聚光光伏组件

       3.3.1 组件构成

       3.3.2 组件特性与参数

       参考文献

       第4章 光伏发电系统

       4.1 光伏发电系统基本原理与组成

       4.2 光伏发电系统的类型

       4.2.1 并网与离网光伏发电系统

       4.2.2 地面光伏系统及与建筑结合的光伏发电系统

       4.3 自发自用的建筑屋顶分散式光伏发电系统

       4.3.1 工程安装

       4.3.2 资金投入与回报

       4.3.3 社会效益

       4.3.4 潜在经济效益

       4.3.5 推广自发自用分散式屋顶光伏系统

       4.4 光伏发电成本

       4.4.1 光伏发电系统的成本构成

       4.4.2 均化发电成本(Levelized.Cost.of.Electricity,LCOE)

       4.5 光伏系统的应用

       参考文献

       第5章 光伏系统的设计

       5.1 光伏系统容量与发电量的设计计算

       5.1.1 系统设计思路、步骤与内容

       5.1.2 与设计相关的因素与技术条件

       5.1.3 方阵倾角的选择

       5.1.4 日照与阴影分析

       5.1.5 系统装机容量、发电量计算方法

       5.2 光伏系统的结构设计

       5.2.1 确定光伏电站现场布置

       5.2.2 光伏组件强度、重量与尺寸

       5.2.3 方阵基础与支架设计

       5.2.4 配电房安排

       5.3 光伏系统的电气设计

       5.3.1 直流汇流箱的配置

       5.3.2 逆变器的选型

       5.3.3 交直流配电柜设计

       5.3.4 防雷与接地系统设计

       5.3.5 蓄电池组的设计

       5.4 并网接入设计

       参考文献

       第6章 光伏逆变器

       6.1 逆变器的定义与分类

       6.1.1 逆变器的定义

       6.1.2 逆变器的分类

       6.1.3 逆变器的发展前景

       6.2 光伏逆变器

       6.2.1 光伏逆变器的分类

       6.2.2 逆变器的工作原理

       6.2.3 国内外逆变器发展现状

       6.3 光伏离网逆变器

       6.3.1 额定输出容量

       6.3.2 输出电压稳定度

       6.3.3 整机逆变效率

       6.3.4 过载保护功能

       6.3.5 设备启动性能

       6.4 光伏并网逆变器

       6.4.1 最大功率跟踪

       6.4.2 防孤岛效应

       6.4.3 自动运行与停机功能

       6.4.4 自动电压调整

       6.4.5 直流检测

       6.5 逆变器制作及其使用维护

       6.5.1 逆变器的工作原理

       6.5.2 逆变器制作过程

       6.5.3 逆变器的操作使用与维护检修

       参考文献

       第7章 光伏发电储能装置

       7.1 铅酸蓄电池

       7.1.1 铅酸蓄电池简介

       7.1.2 铅酸蓄电池的性能参数

       7.1.3 免维护铅酸蓄电池

       7.1.4 胶体蓄电池

       7.2 其他储能电池与器件

       7.2.1 镍镉电池

       7.2.2 镍氢电池

       7.2.3 锂离子电池

       7.2.4 超级电容器

       7.3 蓄电池充放电控制与管理

       7.3.1 光伏控制器的分类与电路原理

       7.3.2 光伏控制器的性能特点与技术参数

       7.3.3 光伏控制器的选型配置

       参考文献

       第8章 其他电气设备与部件

       8.1 直流侧设备

       8.1.1 汇流箱

       8.1.2 直流配电柜

       8.1.3 离网控制器

       8.1.4 储能蓄电池

       8.1.5 光伏电缆

       8.1.6 其他元器件

       8.2 交流侧设备

       8.2.1 交流配电柜

       8.2.2 防逆流元件

       8.2.3 交流防雷元件

       8.2.4 配电盘

       8.2.5 单向电能表(发电与用电)

       8.2.6 干式变压器

       8.3 并网监控系统设计

       8.3.1 监控主机

       8.3.2 网络版监控软件

       8.3.3 系统调度

       8.3.4 系统通信

       8.3.5 谐波控制

       参考文献

       第9章 光伏追日系统

       9.1 光伏追日系统的类型

       9.2 光伏追日系统对组件“有效”效率的影响

       9.2.1 采用追日系统的平板光伏组件

       9.2.2 聚光光伏组件

       9.3 光伏追日系统的工作原理

       9.3.1 光伏追日系统的组成

       9.3.2 简单追日机制示例

       9.3.3 光伏追日系统的设计示例

       9.4 光伏追日系统的技术参数

       9.5 太阳能光伏发电系统用对日单轴自动跟踪装置技术要求

       参考文献

       第10章 光伏电站的施工、检测与维护

       10.1 光伏电站施工

       10.1.1 方阵基础及其光伏发电系统施工

       10.1.2 配电设备及其设备之间线缆施工

       10.1.3 防雷接地及其监控检测系统施工

       10.2 光伏系统检测及其检测仪器

       10.2.1 设备外观检查

       10.2.2 设备性能测试

       10.2.3 光伏方阵绝缘电阻的测量

       10.2.4 逆变设备绝缘电阻的测量

       10.2.5 接地电阻测量

       10.2.6 绝缘电阻测量

       10.2.7 电能质量与并网保护装置测试

       10.3 光伏电站管理维护

       10.3.1 建立光伏电站的管理体系

       10.3.2 光伏电站维护管理的基本内容

       10.3.3 光伏电站日常管理的制度

       参考文献

       第11章 光伏发电系统效益与运营模式

       11.1 光伏发电的效益

       11.1.1 综述

       11.1.2 经济成本

       11.1.3 减排效益

       11.1.4 社会效益

       11.1.5 能量回报

       11.2 光伏发电市场的政策扶持

       11.2.1 国外光伏发电扶持政策

       11.2.2 国内光伏发电政策

       11.3 并网光伏系统开发模式

       11.3.1 地面并网光伏电站

       11.3.2 分散式并网光伏系统

       11.4 并网光伏系统的运营模式

       11.4.1 上网电价(FIT)模式

       11.4.2 节能表现协议(Energy.Performance.Contracting,EPC)

       11.4.3 电力购买协议(PPA)

       11.5 离网光伏系统开发与运营模式

       参考文献

       第12章 中国光伏市场与政策

       12.1 中国太阳能光伏市场现状

       12.1.1 “光伏大国”

       12.1.2 “两头在外”

       12.1.3 “突围之路”

       12.1.4 国内光伏市场发展历程

       12.1.5 上网电价——特许招标

       12.2 市场前景预测

       12.2.1 我国太阳能市场潜力

       12.2.2 世界太阳能市场发展

       12.2.3 中国太阳能发展现状及前景预测

       12.3 适合中国国情的光伏政策

       12.3.1 中国能源现状与经济转型概述

       12.3.2 观念转变

       12.3.3 政策的可行性、科学性

       12.3.4 国内光伏政策的现状和展望

       参考文献

       第13章 光伏发电的其他应用

       13.1 太空光伏发电站

       13.1.1 微波输电的发展史

       13.1.2 微波输能的基本原理

       13.1.3 SSPS计划的由来

       13.1.4 SSPS计划的原理

       13.1.5 太空光伏电站的技术与经济问题

       13.2 电动车光伏充电站

       13.2.1 电动车充电站的基本原理

       13.2.2 光伏充电站设计

       13.2.3 电动车光伏充电站投资成本

       参考文献

       第14章 太阳能光伏发电系统应用实例

       14.1 深圳福田园博园1MWP光伏屋顶并网电站

       14.1.1 项目安装地情况

       14.1.2 环境与资源情况

       14.1.3 光伏电站方案描述

       14.1.4 光伏电站主要设备

       14.1.5 环保效益

       14.1.6 社会效益

       14.1.7 经济效益

       14.2 内蒙古乌海科技馆50kWP光伏屋顶并网电站

       14.2.1 项目安装地情况

       14.2.2 环境与资源情况

       14.2.3 光伏电站方案描述

       14.2.4 光伏电站主要设备

       14.2.5 环保效益

       14.2.6 社会效益

       14.2.7 经济效益

       14.3 深圳市宝安区新湖中学4.32kWP光伏地面离网电站

       14.3.1 项目安装地情况

       14.3.2 光伏电站方案描述

       14.3.3 光伏电站主要设备

       14.3.4 环保效益

       14.3.5 社会效益

       14.3.6 经济效益

       14.4 杭州万轮科技创业中心5.12kWP光伏屋顶并网电站

       14.4.1 项目安装地情况

       14.4.2 环境与资源情况

       14.4.3 光伏电站方案描述

       14.4.4 光伏电站主要设备

       14.4.5 环保效益

       14.4.6 社会效益

       14.4.7 经济效益

       14.5 巩义市青龙山庄50kWP地面光伏并网电站

       14.5.1 项目安装地情况介绍

       14.5.2 环境与资源情况

       14.5.3 光伏电站方案描述

       14.5.4 光伏电站主要设备

       14.5.5 环保效益

       14.5.6 社会效益

       14.5.7 经济效益

       附录1 “关于实施金太阳示范工程的通知”

       附录2 关于做好2010年金太阳集中应用示范工作的通知

       附录3 第二批光伏特许权招标结果公告

       附录4 金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法

       附录5 金太阳示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程关键设备入围企业目录

       附录6 2010年金太阳示范工程项目目录

光伏电站三类资源区包括哪些

       一类资源区所包含的地区如下：

       宁夏全省、青海（海西）、甘肃（嘉峪关、武威、张掖、酒泉、敦煌、金昌）、新疆（哈密、塔城、阿勒泰、克拉玛依）、内蒙古（呼和浩特、包头、乌海、鄂尔多斯、巴彦淖尔、乌兰察布、锡林郭勒）。

二类资源区所包含地区如下：

       北京、天津、黑龙江、吉林、辽宁，四川、云南、内蒙古（赤峰、通辽、兴安盟、呼伦贝尔）、河北（承德、张家口、唐山、秦皇岛）、山西（大同、朔州、忻州），陕西（榆林、延安）、青海（西宁、海东、海北、黄南、海南、果洛、玉树）；

       甘肃（兰州、天水、白银、平凉、庆阳、定西、陇南、临夏、甘南）、新疆（乌鲁木齐、吐鲁番、喀什、和田、昌吉回族、博尔塔拉蒙古、伊利哈萨克、克孜勒苏柯尔克孜自治州）。

三类资源区则是一二类之外的其他地区。

       光伏电站三类资源区的划分依据如下

       根据年等效利用小时数将全国划分为三类太阳能资源区，年等效利用小时数大于1600小时为一类资源区。

       年等效利用小时数在1400-1600小时之间为二类资源区，年等效利用小时数在1200-1400小时之间为三类资源区，实行不同的光伏标杆上网电价。

如何推动光伏发电成本降低

       推动点一

       发挥好“领跑者”计划的引领作用

       据记者了解，我国的光伏产业过去十年主要靠三个方面来降本：一是经验曲线，学习国外；二是规模效应，成本迅速下降；三是技术创新。目前经验曲线的效用已很低，规模效应降本也已接近“地板”，持续的技术创新则成为当下推动光伏产业升级发展、最终实现平价上网的最有效的手段。光伏“领跑者”计划实施一年多来，高效高可靠产品普及与推广迅速加快。对先进技术的引导作用和光伏产品效率提升也十分明显。

       记者查阅了一份《山西大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地2015年项目招商文件》，其中对光伏基地电站建设指标有严格的规定：如光伏电站首年系统效率不低于81%；单晶组件效率达到17%以上，多晶硅光伏组件转换效率不低于16.5%；逆变器应具备零电压穿越功能、最高转换效率不低于99%、综合效率不低于98.2%等。很明显，部分技术含量低的光伏组件产品和实力不强的中小企业将很难参与该计划。

       作为我国首个“领跑者”计划项目———大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地的一期工程已于去年6月底并网发电。

       据了解，该项目共使用101.6万千瓦光伏组件，其中单晶硅组件60.9万千瓦，占比60%。目前全国已有多个省份启动了“领跑者”基地项目招标工程，竞标成功的企业一般都在业内有较高知名度，且技术实力强。

       如成功中标去年“领跑者”基地项目的协鑫新能源、英利能源等企业就是最好的例子。

       另外，目前天合光能、汉能控股、晋能科技、阿特斯、晶科能源等众多有实力的光伏企业也都纷纷加入光伏“领跑者”计划。

       据相关部门测算，与常规的组件相比，“领跑者”先进技术组件在几乎不增加成本的情况下实现了单位面积装机容量5%~8%的提升，对促进光伏发电成本的下降有明显影响。如今，在“领跑者”计划的引领下，不仅“领跑者”基地项目对先进技术和转换效率有明确标准，其他光伏项目也开始主动向“领跑者”看齐。例如，去年国内多个主流电站投资商在大型集中招标过程中，要求一般项目设备产品也需满足“领跑者”计划效率标准

       李世民对记者说，今年国家还将出台升级版的“领跑者”计划，会更加注重技术先进性，相关部门应充分发挥“领跑者”计划的技术引领作用，让更多新技术在光伏领域得到应用，这势必将会有效推动光伏发电成本的下降。

       推动点二

       全面实施竞价上网

       2016年5月30日，国家发展改革委、能源局联合下发了《关于完善光伏发电规模管理和实施竞争方式配置项目的指导意见》。如今，在这个指导意见框架下，充分发挥市场机制作用，把光伏行业的发展潜力给激活了。这在光伏“领跑者”计划项目招标上表现的尤为明显。

       据了解，基于上述指导意见，2016年的光伏“领跑者”计划专门增加了竞价上网的内容。其中去年10，在内蒙古乌海“领跑者”项目竞标中，英利能源以0.45元/千瓦时的超低价格成功竞标，这一电价低于当前的民用电价，让业内颇为震惊。似乎让人们看到了光伏平价上网的曙光。

       据参与乌海光伏“领跑者”项目招标的相关企业负责人透露，部分企业之所以敢于“低价竞争”，主要原因还是目前光伏组件价格在不断下跌。另外一个原因则是“领跑者”项目中标企业可以优先上网、优先拿到补贴，因此，在这种情况下，拥有较好的付款条件、启用最好的管理团队，动用最好的资本资源，使得类似于0.45元/千瓦时的价格也有可能实现微利。

       纵观全球光伏市场，一些国家通过竞价上网同样也使得光伏发电价格实现了大幅下降。例如，2016年在阿联酋的光伏项目招标中，最低价格为2.42美分/千瓦时；在近日印度的一个光伏项目招标中，最低价仅为2.99美分/千瓦时。

       李世民告诉记者，竞价上网既是光伏产业发展的一个过程，同时也是“领跑者”项目招标的一个手段，通过竞争可以重新洗牌，不具备技术优势的企业将退出竞争。目的就是要促使光伏企业加快技术创新步伐，提高转换效率，降低度电成本。

       国家能源局新能源和可再生能源司副调研员邢毅腾日前表示，2016年主要在8个“领跑者”基地采用竞价上网模式公开招标，平均每个项目比当地光伏标杆上网电价降了2毛钱，预计节省补贴15亿元。2016年并未对普通项目采取竞价上网模式，为了促使光伏行业更快地降低成本，今年对普通项目也将采取竞价上网模式。

       推动点三

       优化电站规划设计

       “在上网电价下调的同时，普通光伏电站项目也将全面开启竞价机制，由此，光伏电站将逐渐进入‘微利’时代。在目前光伏发电应用模式多样化发展和光伏制造技术水平快速提升的前提下，如何强化光伏电站建设前的精细化设计和设备选型工作，对于进一步降低光伏发电度电成本显得越来越重要。”业内人士对记者说。

       中国电建西北勘测设计研究院光电分院院长肖斌在近日召开的第二届光伏电站设计与设备选型研讨会上表示，通过精细化、定制化的设计规则，将环境友好、景色优美与生态效益、经济效益等跨界融入到了光伏电站项目规划设计理念中，为光伏电站提出了新的设计理念。

       要想进行精细化、定制化的设计，光伏电站在规划选址的时候，就需要考虑土地资源的综合利用。例如，可以采用农光互补、渔光互补、牧光互补等形式建设光伏电站，这样可把传统产业的效益和光伏的效益进行一个互补和提升，最终实现生态效益与经济效益的双丰收。

       另外，针对复杂地形光伏电站的设计，三峡新能源总工程师吴启仁在上述研讨会上表示：“我们应该对光伏子阵倾角及组串进行详细摸底，挑选坡度、朝向有利于光伏电站布置区域，要规避周围高大建筑物，在土地条件允许的前提下，综合分析加大组件支架单位前后排间距，延长发电时间。”李世民还告诉记者，目前光伏电站设计可以优化的空间还有很多。例如，增加光伏组件的装机容量，可以提高发电量，减少逆变器的数量，可以节省成本，本质都是提高电站的收益率；电缆的损耗和使用量，也是优化设计重点要考虑的，通常电缆的敷设量，和阵列的排布、串并联走线、地形地貌、逆变房的位置有关。

       在设备选型方面，如采用1500伏直流系统，可以有效降低直流电缆损耗，提高系统效率。据了解，其中协鑫在江苏阜宁东沟30兆瓦农光互补光伏电站中采用了1500伏直流系统，在不增加电缆造价的情况下降低了光伏电站直流侧线损约30%，提高了整个光伏电站系统效率约0.4%。

独家｜50大光伏项目建造成本分析

        文| 黑鹰光伏 王亮 刘洋

        从2020年至今，光伏行业公布的扩张项目总量超过130个，总投资额超过5000亿元。

        那么，硅料、硅棒、硅片、电池、组件、逆变器、设备、辅材等不同环节的项目建设成本是多少？

        黑鹰光伏统计了超过50个光伏重大项目的关键投资数据， 基本涵盖光伏各核心产业链，主要统计信息为项目名称、投资预算、建设期限、施工地点及建设成本等，相信能帮助读者对各产业链建设成本有更为直观、详细的了解。

        特别注： 数据主要来自于企业招股说明书、投资公告、募集资金说明书等公开数据，建设成本主要为工程费用、设备费用等建设投资支出。

        需要特别说明的是，下面各产业链中，看似投资的是相同的光伏产品，但可能由于技术类型的差异等，导致最终企业间投资成本出现重大差异，这也在情理之中，本文不构成任何投资建议。

        建设规模越大，投资成本越低。比如京运通“乌海10GW高效单晶硅棒项目”每GW建设成本为21341万元，这较上机数控“2GW单晶硅棒项目”建设成本低了45.85%。

        如下表所示，根据各自企业公开数据，仅从建造成本角度来看，颗粒硅的建设成本确实要低于多晶硅。

        根据特变电工公司公告，其“年产10万都高纯多晶硅项目”建设投资合计为82.80亿元，每吨建设成本为8.28亿元。

        而保利协鑫能源与上市数控公布的“30万吨颗粒硅项目”总投资约为180亿元，每吨建造成本约为6亿元，较前者约降低了27.54%，而其披露的总投资里面可能还涵盖流动资金，若是如此，其建设成本可能更低。

        笔者统计数据发现，目前单晶硅片领域两个最大单体在建项目是高景太阳能、中环股份的 “50GW单晶硅片项目”，不过，建设成本却有巨大差异。

        据黑鹰光伏统计，高景太阳能单晶硅片项目每GW建设成本约为34000万元，中环股份的每GW建设成本约为24000万元，后者较前者低了29.41%。（注：高景太阳能、中环股份披露的建设总投资中可能涵盖流动资金）

        黑鹰统计数据显示，电池片领域的建设成本更是千差万别。

        如下表所示，建设成本最高的项目为隆基股份“西安泾渭新城年产5GW单晶电池项目”，每GW建设成本为42852万元；最低的项目为通威股份“年产7.5GW高效晶硅太阳能电池智能工厂项目”，建设成本为29333万元。

        即便是同规模的项目也有很大差异。比如同样是5GW单晶电池项目，隆基股份、聆达股份、弘业新能源三者每GW建设成本分别为42852万元、33682万元和32560万元。

        如下表所示，叠瓦组件的建设成本要远高于其他组件项目。一般市场主流高效组件产品每GW建设成本基本在14000万元一下，而叠瓦组件的建设成本则在30000万元以上。（注：中环叠瓦项目建设投资中可能涵盖流动资金）

        目前可查到的光伏背板项目有三个，分别来自于福莱特、明冠新材和赛伍技术，三者投资成本也存在很大差异。

        其中最大的项目的来自福莱特“年产 4200 万平方光伏背板玻璃项目”，每万平方米建设成本为12.09万元；其次是，赛伍技术“年产太阳能背板 3300 万平方米项目”，每万平方米建设成本为3.76万元；最后是明冠新材的“年产 3000 万平方米太阳能电池背板扩建项目”，建设成本为5.22万元/万平方米。

        从黑鹰光伏统计数据看，光伏胶膜每亿平方米建设成本已经降至30000万元以下，从福斯特和赛伍技术的投资数据看，后者对投资成本更具掌控力。

        比如福斯特“滁州年产 5 亿平方米光伏胶膜项目”建设成本为29069万元/亿平方米，而赛伍技术“年产2.55亿平方米太阳能封装胶膜项目”建设成本为27490万元/亿平方米，后者建设规模更小，建设成本反而更低？

        最近一年金刚线新建设项目信息较为有限，但我们从美畅股份和三超新材公布的金刚线项目建设中对其投资成本仍能有一定了解。

        美畅股份“年产 1500 万公里高效金刚石线项目”建设总投资约为55400万元，建设成本为36.93万元/万平方公里；而三超新材“年产 1000 万公里超细金刚石线锯生产项目一期”建设成本为27.30万元。

        下面图表涵盖逆变器、光伏制造设备、光伏支架、银浆、储能等其他核心光伏产业链，由于目前不同企业公布的投资项目类别与数据单位存在差异，很难进一步做准确对比、分析，所以下面仅做简单数据展示，供读者参详。

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