光伏发电站投资回报分析

三江学院本科生毕业设计〔论文〕题目：基于小型逆变器光伏电站投资回报分析-以江苏省常州地区为例电子信息工程学院〔系〕通信工程专业学生姓名周迪学号指导教师杜映红职称博士教授起讫日期2021年2月至2021年6月设计地点三江学院摘要伴随着全球经济的高速增长，经济增长对于传统化石能源的过度依赖及其由此而产生的全球能源危机及其环境污染的日益严重。作为重要的可再生能源，清洁的太阳能越来越受到人们的重视。太阳能既是一次能源，又属于可再生能源范畴。全球太阳能资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。无疑，作为一种可替代能源，太阳能资源的大量使用，可以为人类社会经济开展可持续提供一种和谐的生生态环境。本课题在概述太阳能光伏电站的根本组成及其原理的根底上，阐述光伏逆变器工作原理尤其是小型逆变器的组网拓扑结构。通过查询并根据常州地区光伏资源计算基于小型逆变器光伏电站的发电量，统计常州新智源电子科技厂区实验性小型光伏电站发电量，比照同地区光伏电站理论发电量与实际发电量，然后参照国家光伏发电补贴政策计算小型光伏电站投资回报分析，得出企业应当怎么投入及回收本钱的年数。作为案例，对居民小型并网屋顶电站的投资建站商业模式及其方式及其还贷收益方式进行了研究。针对目前全球光伏发电年增安装量持续高涨与中国光伏行业制造业从业企业惨淡经营甚至濒临破产的怪异窘境，提出了中国应当分析研究并营造旨在促成中国光伏产业健康开展可持续的生态环境，建立了包含政府政策导向、银行贷款融资、行业认证机制、电站保险体系、产品监理机制、复合人才储藏、健康产业链群、电网有效支撑等八大要素的中国光伏产业可持续开展生态环境模型，并对这一模型的各个要素做了较为详细的分析。关键词：小型逆变器；常州新智源；发电量统计；投资回报分析；AbstractWiththerapidgrowthoftheglobaleconomy,economicgrowthforover-relianceontraditionalfossilfuelsandtheresultingglobalenergycrisisandenvironmentalpollutionisgettingworse.Asanimportantrenewableenergy,cleansolarenergymoreandmorepeople'sattention.Bothasolarenergy,andbelongstotherenewableenergycategory.Globalabundantsolarenergyresources,bothfree,andnotransportation,noenvironmentalpollution.Nodoubt,asanalternativeenergy,large-scaleuseofsolarenergyresources,forthesustainableeconomicdevelopmentofthehumansocietytoprovideaharmoniousecologicalenvironmentofstudents.Thesolarphotovoltaicpowerplantprojectintheoverviewofthebasicprinciplesofcompositionandonthebasisofelaboratephotovoltaicinverterworksespeciallysmallinverternetworkingtopology.ByqueryingandresourcecalculationbasedonChangzhouPVinverterPVpowerplantbasedonasmallamountofelectricity,statisticsChangzhouNewZhiyuanElectronicsCo.,Ltd.factoryexperimentalsmall-scalephotovoltaicpowerplantgeneratingcapacity,comparedtothesameareaphotovoltaicpowerplanttheoryandactualelectricitygenerationcapacity,thenaccordingtothenationalsubsidypolicyforsmallphotovoltaicPVpowerstationinvestmentreturnanalysis,theenterpriseshouldinvestandhowthenumberofyearsofcostrecovery.Asacase,theresidentsofasmallpowerplantinvestmentandnetroofBuildbusinessmodelanditsmethodsanditsrepaymentincomemethodswerestudied.InviewofthecurrentglobalPVinstalledcapacitygrowthcontinuestoclimbandChinaPVindustrymanufacturingcompaniesarestrugglingtosurviveeventhebrinkofbankruptcypractitionersstrangedilemmapresentedandanalyzedChinashouldaimtopromoteChinesePVindustrytocreateahealthyenvironmentandsustainabledevelopment,establishedincludinggovernmentpolicy-orientedbankloanfinancing,industrycertificationmechanism,powerplantsinsurancesystem,productsupervisionmechanism,compositetalentpool,healthindustrychaincluster,grideffectivelysupportsuchastheeightelementsofthesustainabledevelopmentofChinaPVindustryenvironmentmodelandthevariouselementsofthismodelistodoamoredetailedanalysis.Keywords:Smallinverter;ChangzhouNewZhiyuan;generatingcapacitystatistics;investmentreturnanalysis;目录第一章引言 11.1能源危机 11.2新能源之太阳能 11．3全球光伏产业开展回忆与展望 2德国 2日本 3美国 4中国 41.4中国太阳能光伏行业的开展前景 5第二章太阳能光伏发电原理及小型逆变器 62.1太阳能光伏发电原理简介 62.2太阳能光伏发电系统的组成 6太阳能电池方阵 6蓄电池组 7充放电控制器 7逆变器 7交流配电柜 7太阳能跟踪系统 82.3小型逆变器 82.3.1小型逆变器的特点 8小型逆变器的组网拓扑结构 8第三章基于小型逆变器电站发电量统计 113.1常州新智源电子科技厂区实验性小型光伏电站发电量 13.2实际发电量 113.2.1一天发电量 113.2.2一周发电量 113.2.3每月发电量 12第四章常州地区光伏发电站理论与实际发电量比照 144.1理论发电量计算 144.2实际发电量计算 144.3实际与理论发电量比照 15第五章小型光伏电站投资回报浅析 16第六章结束语 19致谢 20第一章引言1.1能源危机世界能源危机是人为造成的能源短缺。石油资源将会在一代人的时间内枯竭。它的蕴藏量不是无限的，容易开采和利用的储量已经不多，剩余储量的开发难度越来越大，到一定限度就会失去继续开采的价值。在世界能源消费以石油为主导的条件下，如果能源消费结构不改变，就会发生能源危机。煤炭资源虽比石油多，但也不是取之不尽的。代替石油的其他能源资源，除了煤炭之外，能够大规模利用的还很少。太阳能虽然用之不竭，但代价太高，并且在一代人的时间里不可能迅速开展和广泛使用。其他新能源也如是。因此，人类必须估计到，非再生矿物能源资源枯竭可能带来的危机，从而将注意力转移到新的能源结构上，尽早探索、研究开发利用新能源资源。否那么，就可能因为向大自然索取过多而造成严重的后果，以至使人类自身的生存受到威胁。1.2新能源之太阳能近几年，随着“以人为本〞设计理念的提出，人们对住宅的舒适性要求越来越高，建筑能耗也随之增高。我国能源供给和经济开展必须考虑新增建筑所需的能源供给问题。随着科学技术的日新月异，能源短缺已不容无视，节约能源已受到世界性的普遍关注，在我国亦不例外。因此，能源问题将成为本世纪的热门话题。太阳能作为一种取之不尽的新型环保能源已成为世界各国世界上能源研究工作中的一个重要课题，是我国在经济现状下采取的较为简单、经济、环保、可靠的建筑采暖及供热节能措施。太阳能一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步开展。太阳能的利用有被动式利用〔光热转换〕和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。太阳能有利有弊，优点有：1、普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输；2、无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其珍贵的；3、巨大：每年到达地球外表上的太阳辐射能约相当于130万亿吨标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。4、长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。缺点有：1、分散性：到达地球外表的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低；2、不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度；3、效率低和本钱高：目前太阳能利用的开展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，本钱较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。太阳能作为一种热辐射能源，是一种无污染的清洁能源，对于太阳能的开发利用已经成为世界各国索取和利用新能源，进行节能、环保的重要研究工程之一，取得了较大的进展并已进入实用阶段。太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型环保新能源，一种较为简单、经济、环保、可靠的改善建筑环境的方法，一种很适合我国经济现状的采暖及供热方式，在我国得到了大力的推广和广泛的使用。1.3全球光伏产业开展回忆与展望近年来，由于全球气候变暖、生态环境恶化、常规能源短缺等问题，开展可再生能源得到各国政府的重视和支持。在技术进步的推动和各国政府的鼓励政策驱动下，太阳能光伏发电产业和市场得以迅速开展。在2001年－2021年期间，全球光伏发电新增容量持续快速增长，年均增速达50.2%，2021年全球新增光伏发电容量为5.95GW，同比增长110%左右。2000年至2021年，全球太阳电池产量年均复合增长率为47%，2021年产量到达6.4GW。同期，以欧美为主的全球太阳能光伏发电应用市场也以45%的年均复合增长率快速增长。2021年全球累计装机总量已接近15GW。2021年世界光伏安装量到达5.95GW,同比增长110%，在总安装量中欧洲占据82%；2021年全球光伏产量为6.85GW,比2007年的3.44GW增长近100%。光伏产量超过安装量，供给过剩初步显现。下面简介几个重要国家的光伏产业开展与展望。德国经过多年开展，德国市场已成为世界光伏企业的主战场。德国光伏市场份额自2004年以来保持世界首位长达四年，直到2021年才被激增的西班牙市场超越。德国光伏市场的年新增装机容量的增速顶峰出现在2000年及2004年，增速分别到达200%和300%以上，这两次超常规增长的主要推动因素是德国首创的上网电价补贴政策的推出和修订。2000年中，德国首次出台其可再生能源法案〔EEG〕，将其上网电价〔Feed-in-tariff，FiT〕提高了3倍以上。经过两年的递减之后，2004年，德国政府修订了EEG法案，对上网电价做了进一步细化，对民用细分市场提高了电价，同时规定了新的价格降低速度。由于光伏市场的逐步成熟以及系统安装本钱的不断下降，德国政府为防止增加财政支出和防止加重全国可再生能源附加费负担，于2021年修订了EEG法案，将2021年开始的新上网电价降低约15%。2021至2021年间的金融危机使得光伏发电工程融资困难，加之2021年使光伏产品供不应求的西班牙市场受到其政府的装机容量上限约束，全球对光伏产品需求暂时疲弱，迫使组件供给商大幅降低价格。降温的下游市场刺破了多晶硅现货市场的泡沫，使多晶硅原料辞别暴利时代，使得下游厂商本钱进一步下降，对低价的承受能力增强，所带来的最终结果是2021年全年组件价格平均同比下降40%~50%，光伏系统的其他配件价格也受需求疲弱和经济危机的影响而降价，使整个光伏系统本钱下降25%~30%，超过了德国政府的上网电价下调幅度。出乎政府预料的“本钱-补贴下降循环〞使得在德国安装光伏系统的经济性在2021年下半年显得非常突出，需求大幅上升，出现了月安装量达数百兆的天量。同时，由于下游用户普遍预期光伏系统安装本钱短时间内难以再次大幅下降，且德国大选中综合考虑组件市场变化以及其社会可再生能源附加费负担，提出2021年起加快FiT降低速度，德国光伏市场出现了“机不可失，时不再来〞的安装热情，德国市场的增长使得全球光伏装机容量没有出现大幅萎缩。故2021年德国市场新增装机容量仍然到达3GW左右。日本日本光伏市场规模化需求最早形成。早在1974年第一次石油危机后，日本政府便开始“阳光方案〞支持可再生能源的研究，其中包括光伏技术。1993年，“新阳光方案〞代替了“阳光方案〞，继续支持可再生能源的研发，2002年又有专项光伏技术研发方案出台。同时，日本政府于1994~2005年便开始对居民安装光伏系统进行补贴。虽然补贴逐步降低，但由于技术的进步和生产规模的扩大，光伏系统价格不断降低，日本光伏系统新增装机容量也逐年提升。但在2002年民用系统补贴取消后，新增装机容量增速逐年下降，甚至在2006年和2007年由于系统安装本钱的上升而出现了新增容量负增长，在2021年受新政策出台和油价电价上涨刺激，新增容量重回增长。2021年，受初装补贴、充裕电量优惠价格上网、新可再生能源开展目标出台刺激等因素影响，预计日本光伏市场全年新增容量将到达410MW左右。2021年，按照当前的充裕电量收购价格、日本光照条件、平均家庭用电量及安装本钱，初装本钱补贴截止日过后，假设全部以自有资金投入，日本家庭投资10kW系统的投资仍难有回报。预计为实现2021年28GW的目标，日本政府将出台新的政策刺激光伏产品需求，使2021年全国新增容量增长30%左右，到达530MW美国多年以来，加州始终是美国主要的光伏系统市场，2000年至2021年美国的新增容量中，80%以上位于加州市场。因此，美国光伏产品市场近几年的开展与联邦和加州的扶持政策开展密切相关。同时，美国各州的光照条件和零售电价不同，因此安装光伏系统的经济性也各异，而加州拥有很好的光照资源，零售电价也较高，开展太阳能的潜力显著。美国的光伏系统安装补贴政策模式与欧洲国家不同，主要包括纳税抵扣、初装补贴和上网电价，同时辅以其他融资或审批扶持政策。2006年，美国联邦政府将光伏系统初装本钱抵税比例由10%上调至30%，但民用系统仍有2000美元的补贴上限。2021年起，美国联邦政府的30%光伏系统初装本钱抵税政策对民用系统的补贴上限取消，实质上增加了对民用系统的补贴，将有力促进美国光伏市场的开展。综合考虑美国经济复苏状况、各州补贴下降、安装本钱根本稳定，同时美国国内对温室效应起因存在争议，预计2021年美国光伏市场难以暴增，而将会温和增长40%，到达620MW左右。中国纵观目前太阳能产业现状，政府在推动太阳能产业方面的主要措施有以下几个方面：一是出台了?可再生能源法?。在?可再生能源法?十七条明确规定：鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。国务院建设行政主管部门会同国务院有关部门制定太阳能利用系统与建筑结合的技术经济政策和技术标准。房地产开发企业应当根据前款规定的技术标准，在建筑物的设计和施工中，为太阳能利用提供必备条件。对已建成的建筑物，住户可以在不影响其质量与平安的前提下安装符合技术标准和产品标准的太阳能利用系统；但是，当事人另有约定的除外。二是出台了?可再生能源“十一五〞规划?。明确太阳能产业开展的指导方针是加快太阳能热水器的普及，在太阳能利用条件良好地区，制定城乡民用建筑安装使用太阳能热水器的强制性措施，在农村地区推广太阳房和太阳灶；通过营造稳定的市场，积极开展太阳能光伏发电；进行必要的太阳能热发电技术研发和试点示范。并对太阳能热利用、太阳能光伏发电、太阳能热发电进行了布局规划。三是出台了?可再生能源开展“十二五〞规划?，将我国光伏发电装机容量目标确定为，到2021年到达1000万千瓦，到2021年到达5000万千瓦。其中，光伏屋顶电站规模到2021年为300万千瓦，到2021年为2500万千瓦。“十二五〞期间，实现光伏技术的全面突破，促进太阳能发电的规模化应用，晶硅电池效率20%以上，硅基薄膜电池效率10%以上，碲化镉、铜铟镓硒薄膜电池实现商业化应用，装机本钱1.2~1.3万元/kW，初步实现用户侧并网光伏系统平价上网，公用电网侧并网光伏系统上网电价低于0.8元/kWh，根本掌握多种光伏微网系统关键部件及设计集成技术，实现示范应用。太阳能热发电具备建立100MW级太阳能热发电站的设计能力和成套装备供给能力，无储热电站装机本钱1.6万元/kW；带8小时储热电站装机本钱2.2万元/kW，上网电价低于0.9元/kWh。突破太阳能中温热能在工业节能中的应用技术和太阳能建筑采暖的长周期储热技术，并示范应用。初步建立太阳能发电国家标准体系和技术产品检测平台，形成我国完整的太阳能技术研发、装备制造、系统集成、工程建设、运行维护等产业链技术效劳体系。四是出台了相关标准。如太阳能热水器已根本从实验、管理、产品对现有太阳热水器的品种、售后效劳，安装验收等方面进行全方位的标准，构成了一个根本完善的热水器技术标准体系，与此同时，中环认证、金太阳认证、著名商标、国家免检、中国名牌纷纷将太阳能行业纳入其中。1.4中国太阳能光伏产业开展前景目前国际上对光伏发电的开展目标是2021年装机容量占到总容量的1%，2030年占到10%，2050年占到50%。以同样的增长比例放至国内，2021年的装机容量要到达4000万千瓦，2030年将到达5亿千瓦。所以，中国只要能到达1/4甚至1/2的开展目标，2021年就能实现1000万千瓦~2000万千瓦的光伏装机量。此外，我国也开始推行“太阳能屋顶方案〞，并从财政和建设领域上进行政策扶持。业内人士透露即将公布的?新能源产业振兴规划?将2021年我国光伏发电累计装机容量目标设定为20GW，预示着我国国内市场需求即将开启，光伏产品的生产和消费都将进入快速增长期。考虑已经获得批准的光伏屋顶及金太阳工程工程及其建设方案，以及光伏或电力企业签订的合作框架下的工程规划，预计未来3年我国新增光伏市场将分别到达150MW、500MW和1,000MW，并网发电市场将成为未来的主要增长点。我国的光伏市场将一直保持快速的增长。另外，如果国家进一步出台太阳能行业的补贴政策的话，国内市场的增长速度将大大加快。第二章太阳能光伏发电原理及组成部件作用2.1太阳能光伏发电原理太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的遥远地区和人口分散地区，整个系统造价很高；在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。图2-1太阳能光伏发电系统2.2光伏发电系统的组成及作用光伏系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜、自动太阳能跟踪系统、自动太阳能组件除尘系统等设备组成。太阳能电池方阵在有光照〔无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照〕情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生"光生电压"，这就是"光生伏打效应"。在光生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。蓄电池组蓄电池组是将太阳电池方阵发出直流电贮能起来,供负载使用。在光伏发电系统中,蓄电池处于浮充放电状态,夏天日照量大,除了供给负载用电外,还对蓄电池充电;在冬天日照量少,这局部贮存的电能逐步放出。白天太阳能电池方阵给蓄电池充电,(同时方阵还要给负载用电),晚上负载用电全部由蓄电池供给。因此,要求蓄电池的自放电要小,而且充电效率要高,同时还要考虑价格和使用是否方便等因素。常用的蓄电池有铅酸蓄电池和硅胶蓄电池,要求较高的场合也有价格比拟昂贵的镍镉蓄电池。充电控制器在不同类型的光伏发电系统中，充电控制器不尽相同，其功能多少及复杂程度差异很大，这需根据系统的要求及重要程度来确定。充电控制器主要由电子元器件、仪表、继电器、开关等组成。在太阳发电系统中，充电控制器的根本作用是为蓄电池提供最正确的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命；同时保护蓄电池，防止过充电和过放电现象的发生。如果用户使用直流负载，通过充电控制器还能为负载提供稳定的直流电〔由于天气的原因，太阳电池方阵发出的直流电的电压和电流不是很稳定〕。逆变器是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器本钱高，但可以适用于各种负载。逆变器保护功能：a、过载保护；b、短路保护；c、接反保护；d、欠压保护；e、过压保护；f、过热保护。在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能〔注意，不是简单的降压〕。2.2.5其在电站系统的主要作用是对备用逆变器的切换功能，保证系统的正常供电，同时还有对线路电能的计量。太阳能跟踪系统太阳能跟踪系统是能够保持太阳能电池板随时正对太阳，使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能够显著提高太阳能光伏组件的发电效率。2.3小型逆变器通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。

小型逆变器的特点〔1〕要求具有较高的效率

由于目前太阳能电池的价格偏高，为了最大限度的利用太阳能电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。〔2〕要求具有较高的可靠性

目前光伏电站系统主要用于遥远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如：输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。〔3〕要求输入电压有较宽的适应范围

由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V的蓄电池，其端电压可能在10V~16V之间变化，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。

小型逆变器的组网拓扑结构实现逆变有很多种典型的电路拓扑，主要有推挽逆变拓扑、半桥逆变拓扑、全桥逆变拓扑三种，下文将对这三种拓扑进行介绍。〔1〕推挽逆变拓扑：

图2-2所示的推挽电路只用两个开关元器件，比全桥电路少用了一半的开关器件，可以提高能量利用率，另外驱动电路具有公共地，驱动简单，适用原边电压比拟低的场合，但由于本身电路的结构特点，推挽电路拓扑无法输出正弦电压波形，只能输出方波电压波形，适用于1KW以下的方波电压方案。图2-2推挽逆变原理图〔2〕半桥逆变拓扑：图2-3所示的半桥逆变电路，其功率开关元器件也比拟少，结构简单，但主电路交流输出的电压幅值仅为ui/2，在同等容量下，其功率开关的额定电流为全桥逆变电路中的功率元器件额定电流的2倍，由于分压电容的作用，该电路还具有较强的抗电压输出不平衡能力。

图2-3半桥逆变原理图〔3〕全桥逆变拓扑：

图5所示的全桥逆变电路，使用了4个开关元器件，开关端电压为Ui，在相同的直流输入电压下，其最大输出电压是半桥逆变电路的两倍。这就意味着在输出相同功率的情况下，全桥逆变器输出电流和通过开关元器件的电流均为半桥逆变电路的一半，但驱动电路相比于前面两种来得复杂。

图2-4全桥逆变原理图第三章基于小型逆变器光伏电站的发电量计算3.1常州新智源电子科技厂区实验性小型光伏电站发电量根据基于小型逆变器的光伏电站发电量，统计监测了每五分钟的发电功率和发电量，制作成表格，详细见附件1。3.2实际发电量3.2.1根据监测数据，绘制出图3-1的光伏电站一日各时间段的功率曲线。图3-1光伏电站功率曲线3.2.2根据监测数据，绘制出图3图3-2光伏电站一周发电量序号日期小型逆变器

PV电站

日发电量

KWh12013年04月29日4.3822013年04月30日4.0132013年05月01日6.7742013年05月02日5.8852013年05月03日5.2462013年05月04日4.5472013年05月05日6.3087日发电总量37.1297天日均发电量5.3010预计年发电量1,604.0411年日均每瓦发电量1.06表3-13.2.3根据监测数据，绘制出下列图光伏电站一年各月份日均辐照量光伏电站发电量统计：小型逆变器序号月份小型逆变器

PV电站

月平均日辐照量

KWh11月2.7422月3.1233月3.3244月4.1555月4.7266月4.5977月5.0188月4.6799月3.961010月3.41111月2.851212月2.69表3-2根据上面的表计算出四、五月份的日平均辐照量为4.44kwh。而一年的日平均辐照量为3.77kwh。第四章同地区光伏发电站理论与实际发电量比照4.1理论发电量计算常州地处长江下游平原,国家生产力布局中最大的经济核心区---长江三角洲。北纬33°14′～36°37′,东经118°22′～119°14′,平均海拔9m,东望大海,西达荆楚,南壤皖浙,北接江淮,长江越境而过。常州属北亚热带季风气候区,冬冷夏热,四季清楚、雨水充分、光能资源充足、年平均温度为15.7℃,最高气温为43℃(1934年7月13日),最低气温为16.9℃(1955年1月6日),最热月平均温度为28.1℃,最冷月平均温度为-2.1℃。年平均降雨117d,降雨量1106.5mm,最大平均湿度81%,最大风速19.8m/s。土壤最大冻结深度0.09m。夏季主导风向东南、东风,冬季主导风向东北、东风。地震强度7级。无霜期237d。每年6月下旬到7月中旬为梅雨季节。年度最正确季节为秋季(4～5月)。常州地区辐照量见表4-1。表4-1常州地区STC标准下等效日照时数根据上表可得到常州地区年均一天的辐照量为4.44kwh。假设一年的天气状况比拟平均。可得到常州地区一年的辐照总量为：4.44kwh/天*365天=1620kwh。从而可见常州地区的光伏资源还是比拟丰富的。而理论上要考虑到系统的转化效率。系统的转化效率主要分为三种。第一为模组集中汇流过通率，查阅相关资料可知模组集中汇流过通率为90.0%。第二为逆变器逆变转换效率，查阅相关资料可知逆变器逆变转换效率为95.0%。第三为PV-光伏发电系统阳光辐射利用率，同样可知这一利用率为90.0%。根据以上三种因素可知综合效率为：90.0%*95.0%*90.0%=76.95%综上理论上一年的发电量为：一年总辐射量*综合利用率1620kwh*76.95%=1246.59kwh4.2实际发电量由表4-2可以得到四、五月份的日平均辐照量为4.44kwh。而一年的日平均辐照量为3.77kwh。而一年日均辐照量要低于气候较好的四五月辐照量。故得出一个因子，设为K：K=四、五月份的日平均辐照量/一年的日平均辐照量=0.848691。而根据表4-1可知2021年04月29日至2021年05月05日这一周中日均发电量为5.30kwh。因为数据都是实时监测出的，所以计算出的发电量为实际发电量。由此可知估算出一年的实际发电量。计算公式为:一年实际发电量=一周日均发电量*天数*因子k一年实际发电量=5.30kwh/天*365天*0.848691=1604.04kwh。4.3理论与实际发电量比照综合上述理论与实际发电量的计算，显而易见，实际发电量要多于理论计算结果，那就产生疑问，为何实际会大于理论？究其原因在于逆变器的不同，理论计算时采用的集中式逆变器，而实际中，本文监测的数据是基于小型逆变器的，综合发电量要比集中式逆变器发电量要高，故才有实际发电量高于理论发电量。第五章小型光伏电站投资回报浅析5.1电站概述本文分析的电站为：安装标称功率为Wp=190W的单晶组件8块电站机组，功率：P(PV-Station)=1520W。5.2投资回报分析太阳能光伏发电的本钱分析目前，在我国光资源丰富地区光伏发电本钱已经降到1元/千瓦时左右，具备了启动国内市场的良好条件。美国2006年公布的太阳能先导方案(SAI)对光伏发电到达平价上网的预测最激进，认为到2021年光伏电价将低于10美分/千瓦时，相当于0.7元/千瓦时;德意志银行经过细致的本钱测算，预计光伏电价到2021年可到达15美分/千瓦时，相当于1元/千瓦时;2021年日本政府发布的新光伏开展路线图预测，2021年光伏电价到达14日元/千瓦时，相当于1元/千瓦时，2025到达7日元/千瓦时，相当于0.5元/千瓦时。欧洲光伏工业协会2021年12月发布的“Setfor2020”认为，到2021年光伏将在76%的发电市场到达可竞争。根据国际上的预测，光伏发电的电价将在2021年左右到达1元/千瓦时(15美分/千瓦时)以下，与用户侧的销售电价相一致，实现“2021年，我国光伏上网电价为1.5元/千瓦时，平均火电上网电价为0.34元/千瓦时。按照光伏电价以后每年下降8%，火电电价每年上涨6%测算，到2021年火电电价将上涨到0.48元/千瓦时，光伏电价下降到0.91元/千瓦时，光伏发电首先在配电侧到达平价上网;2021年火电电价上涨到0.65元/千瓦时，光伏电价下降到0.60元/千瓦时，光伏发电在发电侧到达平价上网。(见图5-1)图5-1:未来10年我国光伏电价和常规电价走势预测投资方案与回报分析目前光伏电站的投资为10元/W，但本文是基于小型逆变器的，故投资本钱要稍加改动，具体投资为减去集中式逆变器的价格再加上小型逆变器的价格，即10元/W-0.5元/W+0.75元/W=10.25元/W。这就是小型逆变器投资单价。而本文电站系统为标称为190W的单晶片8块，所以系统标称功率为190*8=1520w，所以总投资为1520W*10.25元/W=15580元。以上就是一座屋顶电站所需要投资的资金了，那么收益周期与年化收益率又是怎么样的呢？根据不同的上网电价与不同的政府补贴，其投资回报周期与年化收益率也是不一样的，上网电价决定着回报周期，而初期建站投资决定着年化收益率。那么究竟该怎么样的选择，具体见下表〔暂不考虑电站维护费用〕。对于上网电价为1.25元/W,建站初期补贴为O%的回报分析见下表。电站

规格190W/块X8块1520W电站发电量1.06Kwh/年建站单价10.25元/W总价15,580元上网电价

〔元/度〕1.25元建站

初期补贴〔元/W〕0.00元/W0%人民银行5年期

贷款利率6.55%序号年本金利息本金

+

利息发电量电站收益欠款1第01年15,5801,02016,6001,6042,00514,5952第02年13,57588914,4641,6042,00512,4593第03年11,57075812,3281,6042,00510,3234第04年9,56562610,1911,6042,0058,1865第05年7,5604958,0551,6042,0056,0506第06年5,5553645,9191,6042,0053,9147第07年3,5502333,7821,6042,0051,7778第08年1,5451011,6461,6042,00509第09年0001,6042,005010第10年0001,6042,005011第11年0001,6042,005012第12年0001,6042,005013第13年0001,6042,005014第14年0001,6042,005015第15年0001,6042,005016第16年0001,6042,005017第17年0001,6042,005018第18年0001,6042,005019第19年0001,6042,005020第20年0001,6042,005021第21年0001,6042,005022第22年0001,6042,005023第23年0001,6042,005024第24年0001,6042,005025第25年0001,6042,0050投资

回报期8.0年25年

投资收益36,091元投资收益率231.6%年化

收益率12.87%对于上网电价为1元/W,建站初期补贴为O%的回报分析见下表。电站

规格190W/块X8块1520W电站发电量1.06Kwh/年建站单价10.25元/W总价15,580元上网电价

〔元/度〕1.00元建站

初期补贴〔元/W〕0.00元/W0%人民银行5年期

贷款利率6.55%序号年本金利息本金

+

利息发电量电站收益欠款1第01年15,5801,02016,6001,6041,60414,9962第02年13,97691514,8911,6041,60413,2873第03年12,37281013,1821,6041,60411,5784第04年10,76870511,4731,6041,6049,8695第05年9,1646009,7641,6041,6048,1606第06年7,5604958,0551,6041,6046,4517第07年5,9563906,3461,6041,6044,7428第08年4,3522854,6371,6041,6043,0339第09年2,7481802,9281,6041,6041,32410第10年1,144751,2191,6041,604011第11年0001,6041,604012第12年0001,6041,604013第13年0001,6041,604014第14年0001,6041,604015第15年0001,6041,604016第16年0001,6041,604017第17年0001,6041,604018第18年0001,6041,604019第19年0001,6041,604020第20年0001,6041,604021第21年0001,6041,604022第22年0001,6041,604023第23年0001,6041,604024第24年0001,6041,604025第25年0001,6041,6040投资

回报期10.0年25年

投资收益25,665元投资收益率164.7%年化

收益率10.30%对于上网电价为1元/W,建站初期补贴为20%的回报分析见下表。电站

规格190W/块X8块1520W电站发电量1.06Kwh/年建站单价10.25元/W总价15,580元上网电价

〔元/度〕1.00元建站

初期补贴〔元/W〕2.05元/W20%人民银行5年期

贷款利率6.55%序号年本金利息本金

+

利息发电量电站收益欠款1第01年12,46481613,2801,6041,60411,6762第02年10,86071111,5711,6041,6049,9673第03年9,2566069,8621,6041,6048,2584第04年7,6525018,1531,6041,6046,5495第05年6,0483966,4441,6041,6044,8406第06年4,4442914,7351,6041,6043,1317第07年2,8401863,0261,6041,6041,4228第08年1,236811,3171,6041,60409第09年0001,6041,604010第10年0001,6041,604011第11年0001,6041,604012第12年0001,6041,604013第13年0001,6041,604014第14年0001,6041,604015第15年0001,6041,604016第16年0001,6041,604017第17年0001,6041,604018第18年0001,6041,604019第19年0001,6041,604020第20年0001,6041,604021第21年0001,6041,604022第22年0001,6041,604023第23年0001,6041,604024第24年0001,6041,604025第25年0001,6041,6040投资

回报期8.0年25年

投资收益28,873元投资收益率185.3%年化

收益率10.30%对于上网电价为1.25元/W,建站初期补贴为20%的回报分析见下表。电站

规格190W/块X8块1520W电站发电量1.06Kwh/年建站单价10.25元/W总价15,580元上网电价

〔元/度〕1.25元建站

初期补贴〔元/W〕2.05元/W20%人民银行5年期

贷款利率6.55%序号年本金利息本金

+

利息发电量电站收益欠款1第01年12,46481613,2801,6042,00511,2752第02年10,45968511,1441,6042,0059,1393第03年8,4545549,0081,6042,0057,0034第04年6,4494226,8711,6042,0054,8665第05年4,4442914,7351,6042,0052,7306第06年2,4391602,5981,6042,0055937第07年434284621,6042,00508第08年0001,6042,00509第09年0001,6042,005010第10年0001,6042,005011第11年0001,6042,005012第12年0001,6042,005013第13年0001,6042,005014第14年0001,6042,005015第15年0001,6042,005016第16年0001,6042,005017第17年0001,6042,005018第18年0001,6042,005019第19年0001,6042,005020第20年0001,6042,005021第21年0001,6042,005022第22年0001,6042,005023第23年0001,6042,005024第24年0001,6042,005025第25年0001,6042,0050投资

回报期7.0年25年

投资收益38,096元投资收益率244.5%年化

收益率12.87%对于上网电价为0.97元/W,建站初期补贴为25%的回报分析见下表。电站

规格190W/块X8块1520W电站发电量1.06Kwh/年建站单价10.25元/W总价15,580元上网电价

〔元/度〕0.97元建站

初期补贴〔元/W〕2.56元/W25%人民银行5年期

贷款利率6.55%序号年本金利息本金

+

利息发电量电站收益欠款1第01年11,68576512,4501,6041,55610,8942第02年10,12966310,7931,6041,5569,2373第03年8,5735629,1351,6041,5567,5794第04年7,0174607,4771,6041,5565,9215第05年5,4613585,8191,6041,5564,2636第06年3,9052564,1611,6041,5562,6057第07年2,3491542,5031,6041,5569478第08年794528461,6041,55609第09年0001,6041,556010第10年000