光伏发电系统的技术背景

在“双碳”目标背景下，光伏是一座城市优化能源结构，推动“双碳”建设的重要抓手。

太阳能光伏产业在将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。未来的能源互联网将在现有电网基础上，通过先进的电力电子技术和信息技术，实现能量和信息双向流动的电力互联共享网络。

随着光伏发电等波动性电源比例的提高，要求电源侧具备更大的调节能力，分布式储能将得到普及，主动式配电网也将应运而生。太阳能发电和其他可再生能源、储能互补发电，并与负荷一起形成既可并网、又可孤网运行的微型电网，将是太阳能发电的一种新应用形式，既适用于边远农牧区、海岛供电，也适合联网运行作为电网可控发电单元。

光伏产业的不断深入发展，各行业也借助了光伏的自身优势开展应用，如光伏农业、光伏渔业、光伏水泵、光伏园区、光伏充电桩、光伏智慧路灯等等。

从数字化角度阐述下光伏行业未来发展模式：

实现大型室外光伏发电时运作状态实时监测，电站负荷情况、设备管控等信息的互联互通。数字孪生不同环境场景下的光伏电站。减少室外光伏发电站运维管控的人为操作成本与危害，实现无人值守的室外光伏电站新形势。

通过现场取景、卫星图等方式，进行场景搭建，人工摆放向日镜模型，向日镜从发电塔向外扩散排布，真实还原装机分布效果，场景从上往下看就像一朵巨大的向日葵，场景中心为发电塔，镜子作为反射太阳光的媒介，发电塔相当于一个大型的热量吸收器，一次性接收成百上千个向日镜同时折射出的热量再经过热能交换，推动汽轮发动机发电。通过图扑引擎的渲染功能，真实还原发电塔吸收热量的效果。

光热电站信息监测

通过点击交互场景中的发电塔模型，以二维弹窗形式弹出发电塔相关信息，与后台数据进行联动，接入真实数据，展示发电塔发电情况与发动机运行状态，做到实时监测管理。

光伏电站信息监测

通过对接数据接口可实现监测各方阵内汇流箱（包括母线电压、机箱温度、电流）数据，当出现告警时，可对模型进行染红闪烁显示，方便运维人员快速定位排查问题，足不出户即可实时查看设备相关指标，可结合算法实现数据分析，短时间内若出现数据异常变化的情况，提前进行告警，提醒相关人员及时做出决策。

同时接入了箱变（包括箱变油温、电压和电流）、逆变器（包括今日发电量、总有功功率、总无功功率、总功率因素、逆变器效率）、升压站相关数据，全面监测电站运行状况，由于场景比较大，做了点击设备模型视角拉近处理，可更直观的查看设备相关信息。

以往以节能降碳为主的理念，应该转变为多使用可再生能源。不少太阳能光伏企业已经在发展光储充一体化系统，这和互联网等科技企业的写字楼、车棚、电动汽车的使用等可以有机结合。科技企业还可以参与到与碳中和相关的数字化平台、物联网设备的建设、运营、管理和维护。

加强政策扶持新能源经济战略，国家相关部委推出太阳能屋顶计划。太阳能屋顶就是在房屋顶部装设太阳能发电装置，利用太阳能光电技术在城乡建筑领域进行发电，以达到节能减排目标。

采用轻量化三维建模技术， 1：1 高仿真还原光伏工业园区。3D场景将 BIM 楼宇数据叠加到地图场景中，实现 BIM + GIS 的结合展示。

2D 数据面板数字化展现园区内各区域的运行情况、安全配备、周边动态环境等情况。还支持渲染 3D Tiles 格式的倾斜摄影模型文件。Hightopo实现可交互式的 Web 三维场景，可进行缩放、平移、旋转，场景内各设备可以响应交互事件。

首先，清洁能源综合效益大，现在中国的环境问题已经非常突出了，环境保护迫在眉睫，需要改善能源结构。其次，光伏是未来能源产业的重点，现在我国在光伏领域在国际上领先，但遭遇到美国和欧盟双反，出口受阻，因此借机转向国内市场发展，为光伏产业底得喘息之机．希望在此不利的行情中保持光伏行业的领先优势。第三，中国对世界做出了减排承诺。要实现中国到2020年的减排目标，一方而是国内环境保护的需要，再是在国际社会上环境保护的责任。第四，分布式光伏发电可以充分利用社会资金发展能源产业，成规模的发展可以减少国家在能源基础设施建设方面的投入。

现阶段，我国光伏电站的应用与农业、养殖业、矿业、生态治理结合在一起，呈现出来多元化发展趋势，开创了多种与光伏行业结合的新模式，比如光伏水泵、光伏路灯、光伏树和光伏消费品等光伏应用产品。

我国在“碳中和”成为全球命题的背景下，于2021年开启双碳元年。

自21世纪初至今，我国的光伏行业共经历了起步、发展、衰退、回暖四个阶段后，进入了稳步增长期，目前已成为了光伏发电新增装机容量世界排名第一的国家。我国光伏产业实现从无到有、从有到强的跨越式发展。

对光伏未来前景预测：

光能资源可以说是取之不尽用之不竭、是免费的、是无偿赠与的，更是21世纪最具发展潜力的可再生能源。随着全球能源短缺和环境污染等问题日益加剧，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为全球普遍关注和重点发展的新兴产业。

在此环境下，全球光伏发电产业增长迅猛，产业规模不断扩大，产品成本持续下降。我国光伏发电产业也得到迅速发展，已成为我国为数不多的、可以同步参与国际竞争、并有望达到全球领先水平的行业。

近年来，我国光伏发电新增装机规模连续5年全球第一，累计装机规模连续3年位居全球第一。光伏技术不断创新突破、全球领先，并已形成具有国际竞争力的完整的光伏产业链。

说起环境污染，首当其冲的就是空气污染，如何减少大气污染，主要在两个方面，一方面工业减少污染类能源的使用，比如禁烧秸秆，比如减少煤炭使用，另一方面强化使用新能源替代，由此太阳能光伏就显得尤为重要了。

参考资料：利好股市和民企，光伏行业获利明显

光伏行业的社会效益主要体现在以下6个方面：

1)解决无电人口和贫困地区用电。

独立光伏每3460 元的投资即可解决一人的用电而投资电网却需要13385 元，是独立光伏的3.87 倍。

2)实现精准扶贫。

2015~2017年三年光伏扶贫的开展，将使约200万户贫困群众在未来的20年获得每年3000元的稳定收入，相当于每年提供了60亿元的扶贫资金。

3)促进中西部融合。

西部以低廉的能源、人力成本吸引光伏制造企业前去投资。目前硅料环节57%的产能在西部，2018年底时这一数字可能达到76%其他环节的新增产能基本也都在西部。同时，截止2016年底，全国40%的光伏装机在西部省份，充分利用了当地丰富的太阳能资源和沙漠化土地，并能有效改善土地的沙漠化情况。

4)活跃民营资本，促进能源行业主体多元化。

传统能源从开采到发电，基本是控制在国有企业手中。而光伏产业，尤其是分布式光伏，打破了传统能源的地缘因素，降低了准入门槛，为更大范围的中小企业与公众参与能源事业提供了可能。

在持有量大的企业当中，国有企业和民营企业则各占半壁江山，而小规模持有人更是以民营企业为主。光伏发电的特点决定了其是促进能源行业主体多元化的主要力量。这种角色的转变将对能源系统的演进和发展产生重大而深远的影响。

5)集约用地，普及可再生能源，布局能源互联网

光伏发电与其他行业互补的发展新形式已经成为许多地区发展转型的措施之一，并使原有建筑物在原有功能的基础上，增加了发电、节能的功效，提高了利用率。户用光伏的发展，更是让可再生能源走进千家万户，让普通老百姓认识了可再生能源，提高了节能减排意识。

分布式光伏的发展，为未来的能源互联网发展奠定了坚实的基础。

6)节约水资源

从全生命周期来看，光伏发电的用水量仅是煤电用水量的50%，大力发展光伏发电，能有效节约水资源。

增收

无论是建设家用光伏电站，还是发展其他模式的光伏电站，都可以获得国家补贴，增加自己的收入。

可以扶贫

光伏发电操作简单，收益稳定可靠，对于没有劳动能力的农村贫困户来说，有了一个稳定的收入来源。

缓解人地矛盾

光伏农业大棚发电以及渔光互补项目利用的是农业大棚的棚顶及水面，并不占用地面，也不会改变土地使用性质，因此能够节约土地资源。可在有效扭转人口大量增加情况下耕地大量减少方面起到积极作用。另一方面，光伏项目在原有农业耕地上建设，土地质量好，有利于开展现代农业项目，发展现代农业、配套农业有利于第二、三产业与第一产业的结合。而且可以直接提高当地农民的经济收入。

灵活创造环境

可灵活创造适宜不同农作物生长的环境。通过在农业大棚上架设不同透光率的太阳能电池板，能满足不同作物的采光需求，可种植有机农产品、名贵苗木等各类高附加值作物，还能实现反季种植、精品种植。

满足农业用电

利用棚顶发电可以满足农业大棚的电力需求，如温控、灌溉、照明补光等，还可以将电并网销售给电网公司，实现收益，为投资企业产生效益。

开辟农业新路径

与传统农业相比，更加重视科技要素的投入，更加注重经营管理，更加注重劳动者素质的提高，作为一种新型的农业生产经营模式，在带动区域农业科学技术推广和应用的同时，通过实现农业科技化、农业产业化，将成为区域农业增效和农民增收的支柱型产业。

建设美丽新农村

光伏发电是一种绿色清洁的能源，农村地区生态环境脆弱，发展光伏发电既保护了农村的环境，更推动了绿色农业生产及美丽乡村的建设。

人们运用太阳能的历史时间能够上溯到人类的起源时期。在地球变暖、人们绿色生态环境恶化、不可再生能源资源短缺并导致环境污染的局势下，光伏发电在全球范围之内遭受十分重视，发展趋势迅速。从长期看，光伏发电终究会以分散型开关电源进到电力系统，并部份替代不可再生能源；从最近看，光伏发电能够做为不可再生能源的填补，处理独特主要用途和偏远没电地域民用型日常生活用电需求，从生态环境保护及新能源发展战略上面具备巨大的含义。我们今天就来讨论一下中国光伏发电的现状以及市场前景。

光伏发电具备很多特点，可以信赖、无噪音、零污染，动能到处可获得，不会受到地域限制，不需要耗费然料，无机械设备旋转构件，设备故障率低，维护保养简单，能够无人化，建网站周期时间短，经营规模尺寸随便，不用搭建电力线路，能够便捷与房屋建筑紧密结合等。这种优势全是基本发电量和别的发电方式所不可以及的。

现阶段中国的光伏发电销售市场主要运用于偏远地区乡村电气自动化、通讯和工业应用及其太阳能光伏发电产品，包含太阳能道路路灯、地埋灯、太阳能交通指示灯及其太阳能景观亮化等。因为费用非常高，投运光伏发电现阶段还处在示范性环节。

在我国的光伏发电虽无法摆脱国家补贴存活，但行业发展前景已见转好：发电成本降低、行业利润提高以致政府部门顺应环境污染而发布的新能源政策。中国上半年度光伏发电装机量为773亿千瓦，同期相比急升1.33倍。但与国家能源局定下全年度装机量总体目标1,780亿千瓦的43%。如果后半年要合格，寓意后半年装机量将逾1,000亿千瓦，同期相比急增近四成，有益光伏产业。

中国制定了光伏发电近远期建设规划，由于传统式不可再生能源的资源贫乏，可再生资源的耗费比例逐年增加，光伏发电的比例也是提升快速。依据整体规划预测分析，到2050年中国的光伏装机做到2000GW，发电量达2600TWh，占全国各地总发电能力的26%。伴随着当代生产工艺的提升，光伏发电的转换效率将逐渐增强，发电成本可能大幅降低，以致于光伏发电的价钱在一定程度上面小于基本电费。

尽管现阶段光伏产业遭遇一些问题，但中国新能源产业的发展趋势总体积极主动稳步发展。现阶段国家能源局已经编写光伏发电十三五规划，促进政府补贴兑付，推动科技进步及产业结构升级，这些都将为光伏产业的未来发展助推。