温馨家园:家庭太阳能发电系统


家庭也可以太阳能发电?既保护环境和节能,还可以将发出来的电卖给电力公司赚钱。听起来似乎有点难以置信。本篇博文就介绍太阳能发电是怎么回事,澳洲政府对太阳能发电采取的措施,我家安装太阳能发电系统的一些经验,以及一些有用的建议。

现代社会的飞速发展,造成了能源的日益枯竭和环境污染。痛定思痛,各国政府都采取了一定的措施,老百姓也从自己做起,为我们的环境保护做自己力所能及的贡献。说到清洁能源,我们自然会想到上帝赋予我们取之不尽用之不竭的太阳能、风能、潮汐能源、沼气能源等等。如何把这些能源加以开发和利用,是每个国家都关心的问题。老百姓如何从其中得到益处,得到实实在在的节约能源开支,甚至从系统里赚钱,那更是有学问的。对于普通老百姓家庭,就目前而言,最现实、技术最过关的就是太阳能发电。

太阳能发电系统是利用半导体材料产生光伏效应,将太阳光辐射的光能转换为电能的一种发电系统,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;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。

一.独立自封闭太阳能发电系统

这是最原始和基本的太阳能发电系统:当太阳光对光伏组件(俗称太阳能电池)照射的时候,产生DC直流电,经控制器可以驱动一些DC电器,也对蓄电池组充电。同时光伏逆变器将DC直流电转换成AC交流电,驱动一般我们标准AC使用的电器。夜晚或阴天没有足够的太阳能,因而无法提供足够的电能驱动电器,控制器就切换到蓄电池,把蓄电池的能源供给到逆变器,这样DC直流电就转变成AC交流电。

这种系统可以做到“自给自足”,只要光伏组件足够大,蓄电池组足够大,可以完全不要外来电网的电能,自成一个供电体系。这种系统主要用于无电网的边远地区和人口分散地区,整个系统造价很高。也有业余爱好者建了小系统,供给部分家庭用电需求。

在澳洲的很多偏远农庄和牧场,都使用这种系统,无需外来能源供给。2012年我去北欧旅游,路边很多农庄和乡村旅店,看不到架空输电线,但每家每户房顶都有太阳能电池组件,这就是典型的独立形式的太阳能发电系统。

印象最深的是在意大利下榻的偏远古堡旅店,太阳能电池组件有几亩地那么大,整个旅店和餐馆所有电力能源都靠太阳能供给,不失为环保节能的一个好办法。一旦系统建立好,日常能源上的开支必定节省很多。

     在意大利下榻的偏远古堡旅店

非常“壮观”的太阳能电池矩阵

二.并网太阳能发电系统

太阳能并网发电系统是一种非常实用的家庭太阳能发电方式,与独立的太阳能发电系统不同之处就是该系统和公用电网联网。在太阳能的驱动下,经过逆变器转换成电能,驱动自家的电器设备。当自己家庭发的电能用不完时,系统将多余电能反馈给公用电网。在晚上和阴天自己家庭的太阳能系统无法提供足够的能源时,智能电表的控制系统自动从公用电网摄取能源。和独立的太阳能发电系统比较,并网系统就省去蓄电池的能源存储部分,节省了创建开支和运行维护开支。

这个系统貌似更为“简单”,因为需要与公用电网实时连接,需要一整套工商和电气技术标准,在技术上的要求更为严格。比如说何时电力能源需要切换?家庭发的电如何供给自家电能消耗?多余的电能如何回馈给公用电网?公用电网回收电能的价格?政府有什么技术和法律规定?所以整个系统也是非常复杂的。

三.我家的太阳能发电系统

澳洲大部分地区日照时间长,日光强度大,这给太阳能发电带来得天独厚的自然条件。澳洲政府近年为了提倡老百姓使用清洁能源,大力资助家庭安装太阳能光伏发电系统,电力能源公司也根据法律规定,将并网了的家庭太阳能发电系统发出的多余电能给与收购。在这种双管齐下的优惠政策下,很多家庭纷纷安装了家庭太阳能发电系统。

我家因为有几个鱼池,过滤泵和灯具耗电量不少,开始的时候准备自己安装一个小型“独立自封闭太阳能发电系统”。但经过市场研究发现,政府有很高的补助,于是就通过太阳能发电系统安装公司安装了一套。那是2010年11月,尽管那时政府的补助很高,但华人中还没有什么人安装,有种铤而走险第一个吃螃蟹的味道。

1.政府的补助:

政府为了鼓励老百姓家庭安装太阳能发电系统,对安装费用给于补贴。我的这套是2.2千瓦系统(也就是说最高发电量在2.2千瓦),有12片标准太阳能电池组构成。当时的材料和安装费近9千澳元,政府补贴一半,所以我花了4千5澳元。系统越小,比如1.5千瓦(6片标准太阳能板),补贴更高,自己只要出一千多澳元就可以。但系统越大,政府补贴就越小,超过5千瓦,基本上就没有什么补贴。

政府设立总“装机容量”目标,现在已经超过多少亿千瓦的目标,所以三年后的今天,政府的补贴也是一减再减,越来越少。

2.电力公司回收补贴

一般家庭,白天上班上学,外出的时间多,但是白天又是发电的高峰,发出来的电没有用怎么办?澳洲政府立法,要求电力公司将并网的家庭所发的多余太阳能发电量收购。2011年7月1日前安装并通过政府认可机构验证的用户,每发出一度电,可以收到电力公司3倍价格的回收,合同直至2024年。也就是说当时电费22.6分/度,电力公司给68分/度的价格收购,这是一个非常优惠的补贴。

那电力公司不是做亏本生意了?不见得。据介绍,政府会对电力公司做一些补贴,也可以减免一些电力公司的税收,甚至电力公司可以卖“清洁能源电力”。在澳洲用户开通账户或是更新一个新计划时,电力公司都会问:是否需要对环保做贡献,使用“清洁能源”?当然这类电的单价比一般的电力单价要高。总之电力公司不吃亏,政府、电力公司、发电户、用电户大家出力,共同为环保做贡献。

3.系统介绍

 

装在房顶上的太阳能光伏组件板,我家有6片是装在平顶上,前低后高有架子支撑。6片是装在有斜坡的瓦片上,也是有支架固定。朝向太阳光最好的北面。


逆变控制器和配电盘

逆变器面板

智能电表

4.统计参数

我建立了一个电子档案,过一段时间做记录,电子表格自动统计计算,因为有三年多的数据积累,统计结果比较准确。发稿至2013年4月上旬(不包括家中实时在线使用电器的能耗)的统计结果:

夏季平均日照小时(按月计算):15小时

夏季日平均发电量(按月计算):12度

冬季平均日照小时(按月计算): 8小时

冬季日平均发电量(按月计算):4度

总平均日照小时(从安装开始):12小时

总日平均发电量(从安装开始):7度

累计日照小时:11,000小时

累计发电量:6,500千瓦

卖电价值:$4,500

5.效果

因为冬季日照时间和强度都不如夏季,我家原来季度电费$400-$500之间,安装太阳能发电系统后,扣除自发电的使用和电力公司回扣补贴,基本上自己付$100-$200左右的差额。夏季和秋季,扣除所有费用,基本上都会收到$200左右的支票。

总体而言,经过3年半,不光家中实时在线使用电器的能耗(在太阳能发电系统发电时间里),已经收回投资的费用。只要系统不出问题照常运行,基本上今后就不要缴纳电费。

6.重要提示

经过三年的实践,记录分析和总结,以下几个要点非常重要,供没有安装家庭太阳能发电系统的朋友或已经安装了系统,但期望最大回报的朋友做参考。

1)。关注政府补助计划

通常政府在新项目开始的时候,会安排重金补偿计划,之后随着技术日益成熟,参与的人也多了,通常都会慢慢减少补助,最终停止。当然因为新开始,技术也不是非常过关,大家心里没有底,以前政府很多补助项目也并非都成功,有一定的风险。所以要是对某个项目感兴趣,一定要多了解一些信息,多听取别人的参考意见,并果断进入计划。

2)。系统不要太小

很多朋友在安装时,只考虑最大限度得到政府的补助,没有考虑自己的最大效益。比如很多人只安装六片的标准板,1.5千瓦左右。实际使用时容量太小,基本上仅够自己家庭使用,卖不了多少电,也就是说投的钱不知哪年哪月可以回本。所以安装时尽可能地在12片标准板以上,即2.2千瓦以上。

3)。朝向,遮挡

安装前公司会上门勘探,安装的位置,朝向,是否有树叶遮挡,自己都要事先了解。有的不良公司为了促成生意,只要给你安装了就可以拿钱,但是用户达不到什么效果。

4)。逆变器

逆变器是整个系统非常关键的部分,太阳能电池发出的直流电都要通过逆变器转换成标准的交流电,还有一些保安和控制功能。一个局部的光伏太阳能电池坏了,只不过少发点电。但一个逆变器坏了,系统就瘫痪,所以尽可能用优良品牌。

我安装得比较早,周围也没有朋友有先例,所以不懂。据介绍逆变器有两种工作形式,一种是机电式的,一种是电子的。前者可靠性强,保修年限长,但有噪音,后者就没有噪音,但稳定性不好。经安装公司一吓唬,就选了机电的。三年多来倒是从来没有出问题,但发电时有“吱吱吱”的声音很烦人,特别是大太阳时,声音更大。据说近期的逆变器都是电子的,很安静,估计技术上也过关了。

5)。智能电表

澳洲很多城市,按地区先后都调换了“智能电表”,电费也是按时间段收不同的费用,电力公司也不要员工上门抄表,设在哪里的控制塔遥控自动完成读表或切换,“智能电表”还有很多先进功能。无论家里是否使用“智能电表”,只要安装家庭太阳能发电系统,就必须安装新型“智能电表”,因为有并网和用户自己发的电反馈给公用电网等一系列问题。“智能电表”就掌控这些技术上的分配和计量,它和你赚到手的票子直接有关。

6)。最大效益发电

因为使用了“智能电表”,通常电力公司将收费时间段划成三个区域,比如说7:00am-3:00pm(一般价格),3:00pm-11:00pm(高峰价格),11:00pm-7:00am(便宜价格)。所以安装了太阳能发电系统最好进行合理的用电量“调节”,使得系统得到最大效益。比如说,用电量比较大的电器,就不要放在阳光最好、发电量最大的中午使用,因为发出来的电可以得到电力公司的回收。也不要放在高价的用电高峰使用,而是放在午夜11点之后。当然有些家电,比如电冰箱,电脑,都不可能放在午夜运行,这里指有些可以调配的电器,比如洗衣机。

四.别的太阳能装置

除了家庭太阳能发电系统,还有一些比较实用的设施可以节能,促进环保。

1.太阳能热水器

1)。早期太阳能热水器

利用管道,晒热循环水进入家庭,供洗澡等用途

2)。太阳能/电能热水器

利用太阳能光伏电池,产生电能(原理和太阳能发电系统一样),驱动电热水器系统,有些有热水存储箱。当晚上或阴天没有足够的阳光,就切换到公用电网供电。这种系统目前澳洲政府还有很大的补助,但发出的电力不可以收购。

2.太阳能游泳池加热器

实际上和上面太阳能热水器一样,只不过对游泳池水加热。

3.脚灯路灯

 我们可以看到很多马路上的照明灯和信号灯,顶部有个太阳能板,这就是一个独立自封闭的小型太阳能发电系统。

  

受这个启发,我设计和制作了几个太阳能脚灯,安放在过道上。围墙朝阳的一边接受太阳光,经过太阳能电池板转换成电能,对可充电电池充电。到晚上日落后,电子装置自动打开发光的小灯,用来照射过道。运行两年多,不用任何能源,也没有连线,非常实用。

     
    面对太阳光的光伏板    过道的发光灯

4.花园灯具

 

澳洲人为了点缀花园,喜欢安置很多灯具,为之也花费了很多能源。近年来澳洲园艺界提倡使用太阳能灯具,不要电力布线,安全美观,产品越做越漂亮,品种越来越多样化。

这是一类老百姓普遍使用的太阳能园艺灯,顶部有太阳能光伏电池板,白天日照时产生电能,对充电电池充电。日落后,自动打开发光的小灯,安装也非常容易。不拍风吹雨打,越晒,晚上产生的光线越强。价格从一两元到几十元不等。

我注意到几年前的产品,顶部还有个光敏传感头,探测光线的强弱用来控制发光元件的开启。但现在的产品省去了这个光敏元件,用太阳能电池上产生的电流来控制小灯的开关。我想这是技术设计的一个亮点,省去光敏元件控制线路后,整个装置的可靠性增加。简化了电子线路后,节省电子元件,最终导致制造成本和销售价格大幅度下降。

  

  自己改装的太阳能“风灯”(早期设计上面有个圆形光敏探测器) 

 

  

  白天吸收太阳能(新设计,没有探测器,价格$1/个)


    
   也是花园里的美化装饰
温馨家园:家庭太阳能发电系统

有些设计还使用了变色发光元件,一个小小的太阳能园艺灯,会发出五颜六色变化的颜色。到了晚上走进花园,星星点点衬托出各种树木的造型,伴随着阵阵的虫鸣声,也是别有一番情调。

  

  晚上发光的园艺灯具

  

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