1 引言

戶用分布式光伏顧名思義，指將光伏電池板安裝于家庭住宅屋面或者院落的小型光伏電站。其屬于分布式光伏范疇，與之相對(duì)應(yīng)的還有工商業(yè)分布式光伏、光伏+等。目前我國(guó)戶用分布式光伏上網(wǎng)模式分為“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”“全額上網(wǎng)”兩種，兩種模式下電價(jià)的計(jì)算方式及業(yè)主的收益構(gòu)成也不相同。

“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式下，自發(fā)自用部分電價(jià)由用戶電價(jià)、當(dāng)年國(guó)家補(bǔ)貼、地方補(bǔ)貼三部分組成；剩余電量上網(wǎng)電價(jià)由當(dāng)?shù)孛摿蛎弘妰r(jià)、當(dāng)年國(guó)家補(bǔ)貼、地方補(bǔ)貼三部分組成見圖1，其中國(guó)家補(bǔ)貼周期為20年，地方補(bǔ)貼則根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際政策執(zhí)行。

“全額上網(wǎng)”模式與地面電站的補(bǔ)貼模式相同，將全國(guó)分為三類電價(jià)區(qū)，按照當(dāng)時(shí)安裝電價(jià)政策，2018年1月1日之后投運(yùn)的電站，一類、二類、三類資源區(qū)標(biāo)桿電價(jià)分別為每千瓦時(shí)0.55元、0.65元和0.75元。由此，我們知道“全額上網(wǎng)”模式下業(yè)主的收入由售電收入即當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)按脫硫標(biāo)桿電價(jià)結(jié)算的電費(fèi)、當(dāng)年國(guó)家補(bǔ)貼、地方補(bǔ)貼三部分組成，國(guó)補(bǔ)就是當(dāng)?shù)厮谫Y源區(qū)的光伏標(biāo)桿電價(jià)扣除當(dāng)?shù)孛摿驑?biāo)桿電價(jià)的部分見圖2。

2 戶用分布式現(xiàn)狀與存在問題

近年來，由分布式和光伏扶貧項(xiàng)目的戶用光伏屋頂系統(tǒng)組成的戶用光伏正在加速“飛入尋常百姓家”，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2015年居民分布式光伏新增并網(wǎng)2萬戶，2016年新增并網(wǎng)15萬戶，2017年新增并網(wǎng)戶數(shù)達(dá)到46.5萬戶，見圖3。

圖 1 自發(fā)自用余電上網(wǎng)模式收入構(gòu)成

圖 2 全額上網(wǎng)上網(wǎng)模式收入構(gòu)成

圖 3 我國(guó)戶用分布式增長(zhǎng)圖

隨著戶用分布式井噴式發(fā)展，戶用光伏面臨的問題也越來越多：

1.設(shè)計(jì)安裝不合理，不規(guī)范：由于分布式門檻低，市場(chǎng)前景好，不少人加入光伏行業(yè)，甚至有些企業(yè)在沒有相關(guān)專業(yè)知道的前提下進(jìn)軍光伏行業(yè)，行業(yè)魚龍混雜；

2.過分夸大回報(bào)收益：利用用戶對(duì)市場(chǎng)和政策信息的不對(duì)稱，存在夸大收益回報(bào)，過度宣傳，過度承諾，部分省市還出現(xiàn)光伏貸陷阱；

3.電站建設(shè)質(zhì)量殘次不齊：荷載不足，光伏支架，連接件，螺栓等易腐蝕，組件出現(xiàn)嚴(yán)重凹陷，劃痕等問題；

4.運(yùn)維體系不健全：很多光伏公司成立時(shí)間短，沒有建立一套成熟的運(yùn)維管理制度，電站建成后，維護(hù)工作幾乎為零。

3 戶用分布式案例設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析

本光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用分布式的設(shè)計(jì)方案，用戶把組件安裝在自家的屋頂上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，排除現(xiàn)場(chǎng)左右片刻時(shí)間段存在遮擋情況，選用16塊325W組件鋪設(shè)，設(shè)計(jì)容量為5.2kW。同時(shí)采購(gòu)一臺(tái)5kW并網(wǎng)逆變器接入220V單相交流電網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。

3.1荷載情況

項(xiàng)目位置在江蘇泰州，建筑屋為斜鋪琉璃瓦屋面，計(jì)算光伏組件支架基本風(fēng)壓0.4KN/M2（50年重現(xiàn)期），基本雪壓取值為0.35KN/M2（50年重現(xiàn)期），支架自重0.2KN/M2。

3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)

選用協(xié)鑫常規(guī)多晶硅組件，根據(jù)系統(tǒng)容量和逆變器大小，考慮到組件衰減等因素，選用了16塊325W組件適當(dāng)超配，使逆變器輸出功率更佳。直流電纜多為戶外鋪設(shè)，需要防潮，防曬，防寒等，所以分布式光伏系統(tǒng)中的直流電纜一般選用光伏認(rèn)證的專用電纜，目前常用的光伏直流電纜為PV1-F1*4mm2.交流電纜主要用在逆變器輸出端到交流并網(wǎng)箱，項(xiàng)目采用的BV-1*6mm2硬線套PVC管進(jìn)行鋪設(shè)，系統(tǒng)配置清單見表1。

支架的防雷接地，一般選用40*4mm的扁鋼或者φ10或者φ12的圓鋼，最后埋入深度1.5m的地下，光伏組件的接地電阻要求不大于4Ω，對(duì)于達(dá)不到接地電阻要求的，通常會(huì)采用添加降阻劑或者選擇土壤率低的地方埋入。另外同時(shí)需要做好逆變器、并網(wǎng)箱的保護(hù)接地。

3.3并網(wǎng)數(shù)據(jù)及經(jīng)濟(jì)收益分析

作為電站運(yùn)維最重要的方式，逆變器監(jiān)控輸出發(fā)電量、通信狀態(tài)、相電壓、電流頻率、輸入電壓等數(shù)據(jù)，為電站運(yùn)維人員、電站業(yè)主，提供實(shí)時(shí)直觀反映電站運(yùn)行狀態(tài)的信息。

3.3.1并網(wǎng)功率曲線及發(fā)電量數(shù)據(jù)

通過發(fā)電功率曲線圖、發(fā)電量及收益曲線以及部分指標(biāo)數(shù)據(jù)曲線可以客觀的反映該電站的運(yùn)行情況，下面以功率曲線圖為例進(jìn)行分析。

圖4顯示早上6點(diǎn)不到就開始發(fā)電，發(fā)電持續(xù)到傍晚18點(diǎn)10分左右，發(fā)電時(shí)常12小時(shí)之久，最高發(fā)電功率約為4.8kW,時(shí)間在中午12點(diǎn)左右。由于該項(xiàng)目安裝位置左邊有棵樹，右邊住戶為假三層小樓，所以對(duì)組件發(fā)電有部分影響，在下圖紅線標(biāo)記處發(fā)電曲線不太光滑，所以鋪設(shè)組件時(shí)需要盡量安裝在沒有遮擋物的地方。

表1 5.2kW分布式系統(tǒng)配置清單

圖4 功率曲線圖

表2 分布式發(fā)電收益明細(xì)

圖5 發(fā)電收益趨勢(shì)圖

通過表2、圖5一年的發(fā)電量及收益統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)一年中最佳發(fā)電時(shí)間為5-10月，發(fā)電量最低的月份為11月-次年2月，詳見圖。該項(xiàng)目采用的是“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式，扣除白天自用的電量，所以銀行卡實(shí)際入賬費(fèi)用小于理論收益，但該地區(qū)白天電價(jià)遠(yuǎn)高于并網(wǎng)電價(jià)0.38元，最終的綜合收益要高于理論收益。

3.3.2經(jīng)濟(jì)收益分析

根據(jù)圖分析，自2018年6月至2019年5月，該分布式累計(jì)發(fā)電量為5716度。根據(jù)并網(wǎng)時(shí)發(fā)改委印發(fā)的《關(guān)于2018年光伏發(fā)電項(xiàng)目?jī)r(jià)格政策的通知》，對(duì)“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式，全電量補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)降低為每千瓦時(shí)0.37元計(jì)算，補(bǔ)貼時(shí)間為20年，采取全額上網(wǎng)收益應(yīng)為4287元，由于該分布式采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”方式，所以實(shí)際收益為4141元。

1.收回成本分析

當(dāng)時(shí)該分布式建設(shè)時(shí)成本約為7元/瓦，5kW共計(jì)成本3.5萬，采用全額上網(wǎng)收益為4287元/年。根據(jù)光伏組件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，光伏組件衰減率保證25年不低于80%發(fā)電率（見圖6），第一年衰減率為3%，以后衰減率均為0.7%，當(dāng)前銀行5年期年利率為2.75%。

假設(shè)N年后收回成本：

N=8.5年

即約為8年半收回成本，由于該分布式早上及下午均有片刻的遮擋，所以年發(fā)電量略偏低200度左右，實(shí)際的收回成本的時(shí)間約為8年左右；

2.整體收益分析

假設(shè)光伏系統(tǒng)為25年壽命，根據(jù)補(bǔ)貼時(shí)間為20年，第21年到25年根據(jù)無補(bǔ)貼的脫硫燃煤標(biāo)桿電價(jià)0.391元，3.5萬存銀行，按照5年期年利率2.75%計(jì)算：

存銀行20年收益為:

35000*（1+0.0275）20=60214元；

光伏20年收益為:

以上未考慮光伏得到收益后存入銀行，若按照當(dāng)前年利率1.75%計(jì)算，光伏20年的實(shí)際收益為93438元。

存銀行25年收益為：

光伏25年收益（假設(shè)第21年前期的收益也存放銀行）=20年收益的后5年本息+后期5年發(fā)電量=116365元，

圖6 組件衰減模型示意圖

圖7 3.5萬資金投資收益表

其中：

后5年總發(fā)電量預(yù)計(jì)為23921度，按照每度0.391度計(jì)算約為9353元；

4. 結(jié)論

本文通過對(duì)分布式并網(wǎng)方式進(jìn)行介紹，借助具體的案例設(shè)計(jì)，包括配置清單，設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)以及電站的經(jīng)濟(jì)收益分析，讓大家對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)有個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)讓用戶對(duì)戶用分布式的投資回報(bào)率有個(gè)準(zhǔn)確、客觀的參考。整體來講，投資分布式系統(tǒng)收入較優(yōu)于銀行儲(chǔ)蓄理財(cái)。按照國(guó)家能源局發(fā)布的《太陽能發(fā)展十三五規(guī)劃》中提出的成本目標(biāo)，到2020年，光伏發(fā)電電價(jià)水平在2015年基礎(chǔ)上下降50%以上，則2020年光伏發(fā)電標(biāo)桿電價(jià)三類地區(qū)需要達(dá)到0.45-0.5元/kwh。隨著組件成本不斷下降，轉(zhuǎn)換效率持續(xù)提高，屆時(shí)光伏平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代大幕將開啟，新的一輪安裝潮很快就會(huì)到來。