如何自己建家庭太阳能发电站
国内光伏电站从立项—设计---建设---并网运营的全部流程，并与说明。鉴于如何有效地控制成本、提高收益率是投资商们的核心关注点，光伏电站投资项目首期建设成本自然成为重点。而光伏电站作为一个长期运营投资的项目，整体的光伏发电系统25年稳定运营的可靠性更应予以重视。
自己建设需要的知识：
太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件、控制器、蓄电池、逆变器、负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。
1．太阳能电池组件
太阳能电池组件是发电系统中的核心部分，其作用是将太阳的辐射能直接转换为直流电，供负载使用或存贮于蓄电池内备用。一般根据用户需要，将若干太阳能电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵（阵列），再配上适当的支架及接线盒组成太阳能电池组件。
2．充电控制器
在太阳能发电系统中，充电控制器的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，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，避免过充电和过放电现象的发生。高级的控制器可以同时记录并显示系统各种重要数据，如充电电流、电压等。控制器主要功能如下：
1） 过充保护 避免蓄电池因充电电压过高而造成损坏。
2） 过放保护 避免蓄电池因放电到过低的电压而损坏。
3） 防反接功能 避免蓄电池及太阳能电池板因正负极接反而不能使用甚至酿成事故。
4） 防雷击功能 避免因雷击而损坏整个系统。
5） 温度补偿 主要针对温差大的地方，保证蓄电池处于最佳的充电效果。
6） 定时功能 控制负载的工作时间，避免能源浪费。
7） 过流保护 当负载过大或短路时，自动切断负载，保证系统的安全运。
8） 过热保护 当系统工作温度过高时，自动停止给负载供电，故障排除后，自动恢复正常工作。
9） 自动识别电压 对于不同的系统工作电压，自动识别，无须另外设置。
3．蓄电池
蓄电池作用是将太阳能电池方阵发出直流电贮存起来, 供负载使用。在光伏发电系统中, 蓄电池处于浮充放电状态。白天太阳能电池方阵给蓄电池充电,同时方阵还给负载用电,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。
4．逆变器
绝大多数用电器，如日光灯、电视机、电冰箱、电风扇和绝大多数动力机械等都是以交流电工作，要想这类用电器能正常工作，太阳能发电系统需要将直流电变换成交流电，具有这种功能的电力电子设备称作逆变器。逆变器还具有自动稳压功能，可改善光伏发电系统的供电质量。
计算方法
下面以100W输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算方法：
1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗)：若逆变器的转换效率为90%，则当输出功率为100W时，则实际需要输出功率应为100W/90%=111W； 若按每天使用5小时，则耗电量为111W*5小时=555Wh。
2.计算太阳能电池板：按每日有效日照时间为6小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。
3.充电控制器的选择：130W的太阳能电池板它的最大输出电流是7.7A。因此应该选取充电电流至少为8A的充电控制器。
4.蓄电池的选择：若采用12V的蓄电池，其放电深度为50%，则应使用555Wh/12V/50%=90Ah的蓄电池；若选择24V的蓄电池，则蓄电池的容量应为555Wh/24V/50%=45Ah。
估算与检测
太阳能电池的额定输出功率与转换效率有关，一般来讲，单位面积的电池组件，转换效率越高，其输出功率越大。太阳能电池的转换效率一般在14~17%之间，每平方厘米的电池片，其输出功率在14~16mW,每平方米的太阳能电池组件输出功率约120WP.
太阳能电池组件的测试，需用专门的检测设备，在标准的条件下检测。由于检测设备非常昂贵，一般的检测方法是：利用碘钨灯或白炽灯，模拟太阳光，比较样品作对比测试，主要检测其开路电压与短路电流，检测的时候注意控制温度，不能超过25℃。
基本计算公式
功率=电压X电流 （W=UI） 用电量=功率X时间（Q=Wh）
发电需注意问题
太阳能光伏发电需要综合考虑各种因素，只有掌握了准确的资料后，才能确定电池板的安装方式、最低功率、规格（太阳能电池板每天的有效发电量必须太于负载的用电量）及蓄电池的容量、性能及控制方式。使产品达到最佳性价比。如果对相关因素的估算失误，就会直接影响到独立光伏发电系统性能和造价。
（1）现场的地理位置.。
包括：地点、纬度、经度、海拔等。
（2）安装地点的气象条件。
包括：逐月太阳能总辐射量，直接辐射量（或日照百分比），年平均气温，最长连续阴雨天数，最大风速及冰雹、降雪等特殊气象情况。
（3）最大负载量。
包括：负载每天工作时间及平均耗电量，连续阴雨天需工作的时间。
（4）负载用电特性
由于太阳能电池阵列输出的电流是直流，如果负载是交流的话，需要经过逆变器的转换，才能正常工作，这样太阳能最终供给负载的能量损耗就增大，从而所需太阳能电池就会增大，导致太阳能供电系统造价增大。
（5）交流负载对电源的要求
交流负载除了需要更大的太阳能电池板外，对逆变器的要求也会因负载的不同而不同。一般来讲纯电阻性质的负载例如电热丝，对逆变器要求不高，可用普通的修正波逆变器。而电视、电动机对电源要求相对要高，需要的逆变器功率及输出特性都要高，需用大功率的正弦波的逆变器，才能保证负载能正常工作，不受干扰。负载要求不同，造价也不同。
（6）使用限制
由于部分国家和地区，对蓄电池有特定的环保要求，特别是镍镉电池在欧美国家受到严格限制，还有铅酸电池在运输方面也会受到限制，这些因素都将导致太阳能光电产品的造价增大。
产品的一般要求
（1）防水、防雹、防风。
一般太阳能电池板采用钢化玻璃封装，外框用铝合金封装，能有效抵御冰雹袭击，安装用金属支架固定，能抵御10级以上大风。
（2）防晒、防冻。
一般都有通风、散热窗子，以利于蓄电池散热。对于冬季特别寒冷地区，蓄电池采用防凝固的胶体电池。
（3）控制保护
为了最大限度延长电池板及蓄电池的使用寿命，一般都有防反充、过充、过放保护电路控制，避免损坏电池板及蓄电池过早的老化。
（4）零件选择
由于太阳能光电产品使用环境不同，温度相差较大，因此要求零件的工作温度范围要宽。
（5）维护
太阳电池发电系统没有活动部件，不容易损坏，其维护也非常简便。不过也需做定期维护，否则可能影响正常使用，甚至缩短使用寿命。
一般来说，太阳电池板方阵倾角应超过30度，所有灰尘可由雨水冲刷而自行清洁，在风沙较大地区，应当经常清除灰尘，保持方阵表面的干净，以免影响发电量。清洁时可拭去灰尘，有条件时可用清水清洗，再用干净抹布擦干。切勿用腐蚀性溶剂或硬物冲洗擦拭。定期检查所有安装部件的紧固程度。遇到冰雹、狂风、暴雨等异常天气，应及时采用保护措施。经常检查蓄电池的充放电情况，随时观察电极或接线是否有腐蚀或接触不良之处。
在一些简单的系统中应根据蓄能情况，控制用电量，防止蓄电池因过放电而损坏。发现有异常情况应当立即检查、维修。
应用需明确的问题
1．太阳能电池峰值功率
普遍存在的一个问题就是：认为只要有阳光就可以输出额定功率， 100WP的峰值功率，如果在普通光照条件下，照射10小时，就可发电1000WH，也就是1度电，其实太阳能峰值功率WP是在标准条件下：辐射强度1000W/m，大气质量AM1.5，电池温度25℃条件下，太阳能电池的输出功率。（这个条件大约和我们平时晴天中午前后的太阳光照条件差不多）按广东地区的光照条件，折算成标准光照时间大约为3.3~3.5小时。在阴雨天，太阳电池也可以产生一定的能量，它的功率大约在额定功率的5-15%
2．太阳能发电损耗
通常误认为：太阳能电池组件每天输出的电量会被负载全部利用。实际上，太阳能电池组件安装存在相当大的损耗，大约在15~20%，充电、放电过程中，损耗在20%左右，如果有逆变器，损耗在10%以上，总的来说，太阳能发电利用率大约在50%左右。总之，所有能量转换过程中，都必须遵循能量守恒的定律，绝对不会无中生有，也不会百分百利用。
3．如何降低太阳能发电损耗
一般来讲，为了尽可能降低损耗，常采取如下措施：
⑴太阳能电池组件倾斜，与光线成垂直角度，一般广东地区倾斜35~40度。
⑵太阳能电池所有组件开路电压、短路电流、工作电压、工作电流等参
数尽量一致，连接电缆尽可能粗些、短些。
⑶蓄电池如果采用串联，所有的单元内阻尽量一致，尽可能小。
⑷为了减少线路间的损耗，条件允许的话，尽可能采用高电压、低电流的方案，这样使线路承受的电流尽可能小，从而降低损耗。在设计控制电路时，尽可能采用集成化高的、稳定性好的元器件。
1、设备成本。目前光伏系统的合理建设成本一般在每瓦8-10块钱左右。光伏组件大约占总投资的49%，逆变器及其它电气设备大约占10%，电缆和支架各占大约10%，这几个分项所占比例较高。
2、装机容量。主要看两点：每月用电量与可安装面积。根据当前实际的用电量情况来判断需要安装多少千瓦的光伏电站，这样比较经济。
也可以建设稍大功率的电站，这样用不完的电可以并网卖给国家。计算方法：每千瓦光伏发电系统每天可以约发四度电，需要10平方安装面积。只要光伏电站的发电量大于家里的用电量，那么就可以带动家里所有的电器。比如家里每个月要用360度电，屋顶可安装面积50平方。根据计算方法，家里可以装3KW光伏发电系统就可以满足每月的所有用电，安装面积30平方。如果想将家里的屋顶全部利用起来，那么最多可装5KW光伏发电系统，既可以满足家里的用电，还可以有多余的电上传到国家电网，卖电赚钱。
3、太阳能发电站收益。家用太阳能光伏电站的收益包括三部分：1、补贴赚钱：国家补贴0.42元/度+省级补贴+市县补贴(各地略有不同)，不论是自己用了还是卖了，只要发的电都有补贴。2、节省电费：发电自己用，不用交电费，等于赚钱了。3、卖电赚钱：用不完的电卖给国家，卖电价格按照当地燃煤脱硫机组标杆电价执行，各地电价略有不同。
家用光伏电站接入电网的模式有两种可选择：1) 自发自用，余电上网(优先自己用，多余卖给国家)2) 全额上网(所发电量全部卖给国家)现在大多数家庭会选择全额上网的模式，因为以目前的补贴标准，全额上网的卖电收入综合下来高于自发自用余电上网模式。但随着补贴和电价标准不断下调，未来自发自用余电上网模式将更加合算。
上一篇置顶文章把一个农村屋顶10千瓦小光伏电站的建设流程基本上都写清楚了，有些细节朋友们还不太清楚的可以私下讨论一下，这一篇我们就光伏的 真实收益 （ 仅限于我这半年的发电数据 ）来进行投资收益率的计算，老郭是工科出身，不是财务专业，对于很多财务专业术语和计算不一定正确，我只是根据自己的思路来进行的一次总结和整理，至于有遗漏的地方，那是必须有的，当然肯定也有闪光点，那么就是我的诚心诚意，能给你们做个参考就达到我的目的了，再郑重地说一句， 老郭不卖光伏板，也不卖逆变器，也不是行业相关从业人员，跟大家没有利益关系 ，只是凑巧，自己动手搞了个光伏电站，我这能写多少写多少吧，写的算的不对的地方大家轻轻拍砖，我还年轻，下面我继续努力学习，争取年报的时候能更精彩一点和准确一点。
写这篇文章，一个最重要的前提就是收益部分还参考上篇结尾的数据，衰减还有维修还有损耗等按照上一篇的计算结果来往下走，后面我们再修正。本文大概分为5步，分别是：
第1步：计算光伏电站全寿命周期内的电量电费流量表
第2步，计算2.8万元初始投资的资金成本
第3步，计算我们光伏小电站的算上时间价值的总收益
第4步，算算我们对光伏电站的资金花费
第5步 ，总结和结论
本文读起来数字较多，可能没有那么有趣和些许无聊，我争取长话短说，那么我们现在就开始计算，还是假设几个前提：光伏板的寿命是25年，逆变器的寿命是10年，其他零部件的寿命也基本算是10年，发电量的衰减按照前十年不衰减（到第10年一次性衰减），后十年再衰减5%衰减（到第20年一次性衰减），最后5年衰减到90%的发电效率。运行维护费用每年合计200元，保险合计60元。一次性总投资2.8万元，更换逆变器一次0.3万元，其他小零件0.2万元。售电价格为0.08元+0.3756=0.4556元/度，我们的居民消费电价0.56元/度。每天按照生产的1/5我们消费掉吧，也就是一天6度电的消费量，应该是我们没家每户都能消费得起的电量吧，这个数字越小，算出的数字越远离真相。
好吧，以上的数值很多都是假设，因为老郭也不懂是不是这么回事，只是看见某些专业杂志或者光伏行业的朋友们口中给我说的，特别是衰减值5%这个数字，还有每天发电量的1/5消费量，真的是拍脑袋出来的，这点我自己都知道，现在脑袋瓜子拍的还嗡嗡响。
第1步，计算光伏电站全寿命周期内的电量电费流量表
开始计算，根据我的今天的数据（2021年7月11日）发电量来计算，一共发电量是6379度，时间是从2021年1月1日到2021年7月11日，一共192天，还是所有类型的天气状况都包含了，从冬天的雾霾漫天到春天的阳光明媚，从连续的多日阴雨到狂热的好多天骄阳似火等等，我都有印象，因为每天都有发记录（雪球平台用户名120个月的旅程）。折合每天发电量为33.2度，比上一篇的多了2度，这点以这个为准吧，上一次是不知道从那天开始的，有点仓促。那么线性外推，我们知道每年的现金流量表如下：
以后我们的所有计算都应该是从这个表中抓取数字来计算，猛地一看还行啊，发电量28万度，得到钱款13万元，禁不住点个赞，光伏发电还可以啊，其实后面的数字是多少，能算到多少，到现在为止我心里也没有数，至于算的对不对，你尽管往后看。
第2步，计算2.8万元初始投资的资金成本
2.8万元现金，全款建设光伏，如果我们拿这个钱按照当今 社会 最稳当的投资方式-存定期，我们还存利率最高的，五年期定期存款，存上25年，我们会得到多少钱呢？计算结果如下：说明一下，我们存定期的资金一般在一个周期内是单利计算，每五年一个滚动。网上可查，5年期定期存款利率为：
按照最高的五年期利率（五年单利）计算为4.125%，那么25年后，我们2.8万元躺着，放银行5年定期，可以得到的资金数值为下表所示：
复利利息的计算公式为：F=P*(1+i)^n
F表示终值，P表示本金，i表示利率，n表示计息期数
定存5年，五年一个滚动，五年内为4.125%的单利，2.8万元25年后的资金总额大约为7.15万元，这是期初我们资金总额2.8万元的2.6倍，这也叫资金的时间价值，也可以说25年后的7.15万元的现值价格为2.8万元。哈哈，最近我也是狂补这些知识。 记住这个数，25年后我们稳坐得到的总价值为7.15万元。
第3步，计算我们光伏小电站的算上时间价值的总收益
由第1步得到，我们知道粗略计算大概我们能到13万元的电费，但是这么粗略的算是不太合理的，因为银行的2.8万元定期存款，我们这些电费同样也可以得到资金的时间价值，复利是我们都应该得到的，但是在此我们忽略一个可能存在的变量，就是我们每个月消耗掉1/5电费的差价 （差价约为（0.56-0.4556）*6*365*25=5715元）， 我们知道我们在前10年中每年得到现金流5521元，中间10年每年得到的现金流是5244元，后5年每年得到的现金流是4706元，那么我们就按照之前的思路，同样拿到钱也不买肉吃，也不喝花酒，就做一个守财奴，按照年度为单位，到账就存定期存起来，而且还是五年期利息，存到同一家银行，利率也是4.125%。我们可以得到的总金额如下:
前10年资金总额 ：最早的5521元存了24年，最晚的5521元存了15年，中间的以此存了24年，23年，22年，21年，20年，19年，18年，17年，16年，15年等，我们分别计算5521年的存单利息和总金额如下：
也就是说，我们前10年得到的现金流金额为5.5万元，但是考虑到资金的时间价值，我们最终会得到价值11.57万元的资金总值。
中间10年资金总额 ：最早的5244.9元存了14年，最晚的5521元存了5年，中间的以此存了14年，13年，12年，11年，10年，9年，8年，7年，6年，5年等，我们分别计算5244.9在这10年的存单利息和总金额如下：
也就是说，我们中间10年得到的现金流金额为5.2万元，但是考虑到资金的时间价值，我们最终会得到价值7.55万元的资金总值。
最后5年资金总额 ：最早的4706元存了4年，最晚的5521元存了0年，中间的以此存了4年，3年，2年，1年，0年等，我们分别计算4706在这5年的存单利息和总金额如下，这里没法用5年利率了，但是为了计算方便，也不差这几毛钱了，利率不变：
也就是说，我们最后5年得到的现金流金额为2.35万元，但是考虑到资金的时间价值，我们最终会得到价值2.54万元的资金总值。
哎呀妈也，算了半天，可差点算迷糊，总算把这三段的资金时间价值都算出来了，省略到小数点后面两位有效数字分别为11.57万元，7.55万元，2.54万元，三个数字加起来，得到咱们的光伏小电站25年的现金流量复合加上资金的时间价值之后的总数据为21.66万元。惊喜不惊喜，意外不意外？哈哈，是不是比以前咱们干巴巴算出来的13万元多出了来了一大截子，这就是财务数字的魅力，这就是资金的时间价值，以前的我不是太懂，以后的我还是懵懵懂懂，但是，这个数字应该不会错的，我们没有炒股票，没有买基金，没有进行任何高风险的投资活动，我们只进行银行整存整取，五年定期的常规操作。
记住这个数字，我们的10千瓦光伏小电站使出吃奶的劲头得到的资金价值为 21.66万元。
现在有三个数字需要记住，第一个13万元，第二个7.15万元，第三个21.66万元。
第4步，算算我们对光伏电站的资金花费
对于我们建成的小电站，我们现在还在傻乐呢，花了2.8万，一下子变出来了那么多钱，二十多万呢，好开心啊。别急，我们继续算下去，看看结果让人开心不，其实算到这里，我也不知道结果是啥，好比拆盲盒，结局不重要，快乐很重要。
我们的电站是我们自己花钱建设的，没有用银行和朋友们的一分钱，不存在利息的问题，这里的资金时间成本选择性忽略，花了就是花了，如果假定这些钱没有花还算利息，多么的不厚道啊。成本其实就是几个数，不要提折旧摊销啥玩意，我不懂啊：
一次性消费：整体电站成本2.8万元
二次性消费：逆变器2次0.8万元，辅料辅材2次一共0.4万元。
经常性消费:保险费用60*25=0.15万元，运行维护费用：200*25=0.5万元。
其他消费：主要是不可预见的消费，比如找相关的朋友帮忙吃个饭，泡个澡，洗个脚，买个水枪冲一冲，精神折磨，经常关注，没事总看APP发电量的时间浪费等折合一下，一共合计1万元吧。
消费合计：5.65万元。
第5步 总结和结论
行文至此，可以收尾了，这一篇都是数字，不喜欢数学的朋友看起来比较不好玩，按照正常人的财务行为逻辑，看看这个小光伏电站的年化投资收益益如何：
总收成：21.66万元
总花费：5.65万元
总收益：16.01万元
总收益：2.83倍
年化复合投资收益率：7.25%
如果按照正常人的常规的思路来计算，我们的投资收益是这个样子的：
总收成：13.11万元
总花费：5.65万元
总收益：7.46万元
总收益：1.34倍
年化复合投资收益率：3.9%
2.8万元存银行25年定期：7.15万元。
好了，算到此处，应该收尾了，对于这个结果， 符合你的预期吗？ 老样子，我不下结论，聪明睿智的你恐怕心里早已有了结论。
敲黑板，我再多啰嗦几句，针对这个复合收益率我用的2.8万元作为基数来算的，与此对应的也是2.8万元的定期存款；但是对于这个总收益倍数，我取得值为总花费的5.65万元，应为这算的是总体静态的收益那么就要全部计算了， 受限于我的知识水平和认知水平 ，有些地方肯定算的不是太合理，甚至还出现了错误，大家多担待，但是对于一个新事物，如果我们不了解，那么就用数字来分解他，用常识来解答他，无论准确率是多少，都比拍脑袋拍的嗡嗡响要强那么一点点。
我是老郭，一个设计院全职画图的小屌丝，经常调侃自己是最会卖橘子的注册电气工程师，掌握现代 科技 画图工程师中的最会卖橘子的，平时喜欢看书，炒股，跑步等平淡的活动，关于家庭小光伏建设的篇章，这次应该是彻底收尾了，后期有机会的话可以聊一聊CAD画图，三维可视化画图等看起来高大上的东西，也可以聊一聊皇帝柑的口感和品质那个地区最好？为啥卖个破水果一卖就是六年？喜欢的朋友们请关注一下，点个赞。
1.太阳能电池板（solarpanels)
2.太阳能支架（mountingsystem)
3.电缆线(cables)
4.光伏逆变器（solarinverter)
5.电网公司负责安装的计量电表（Meter）
在这里解释一下光伏逆变器：通过太阳能电板发的电是直流电，家用电器无法直接使用，必须通过逆变器转化为交流电才可以家用。
接下来需要考虑系统的设计，由于家用系统的装机容量(MaximumInput)一般在1-5千瓦左右，系统设计和安装都很简单，逆变器则根据装机容量相应地选择1-5千瓦规格的机器就可以。
根据规定，市民或单位建设分布式发电项目，需先向电业部门申请并网，供电公司出具接入方案确认单、接入意见函，项目业主确认后，再据此选择设计施工单位，然后进行施工。工程竣工后，供电公司验收合格，安装电能计量装置，与项目业主或电力用户签署购售电合同和并网调度协议，通过调试后，直接并网运行。已经安装有光伏等发电设备的，由电力部门直接安装相关并网设备。
据了解，并网并不复杂，也是免费安装和入网的。只需在原有入户电缆上接上并网控制器和双向电表，并不需要安装另外一套输电线路。控制器和双向电表有关口电力计量和发电量计量功能，向电网送了多少电，用了电网多少电，一点也差不了。而此前已安装分布式电源的用户只要符合并网条件，也可随时向供电公司提出申请，将富余电量售给电网。
