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昆玉【美图+解说】日本家用太阳能光伏发电应用鉴赏

作者：admin2021-12-16 14:37 热度：33449

日本是世界上主要能源消耗大国，多年来一直积极开发太阳能，太阳能技术已是日本国家发展政策中重要的一环。日本经济产业省，于1993年，开始实施“新阳光工程”，努力建立日本太阳能光伏市场。

通过一系列的政府资助和相关研究、开发、示范和部署，日本在太阳能制造技术上和降低成本方面，取得了长足的进步。

据统计，太阳能产品，在日本的市场占有率，已达到30％，仅次于德国的39％。

作为世界第二大太阳能光伏市场，日本政府一直在政策上对普及家庭使用太阳能电池给予援助。自1994年开始，发放90万日元/KW的补助金，金额接近太阳能光伏系统价格的一半。此项补贴制度，在2005年，随着日本国内经济形势的发展，曾经被中止过，但是，从2009年起，日本政府又再次恢复了面向家庭用途的太阳能发电补助制度。7万日元/KW的补助，相当于太阳能光伏发电系统价格的一成。

2012年，日本家庭太阳能发电，公共电网收购价格为42日元/kwh，相较同期德国小型太阳能光伏发电系统的收购价17.9欧分/kwh（大约合22日元/kwh）有点高。

风能和太阳能，相较核能，安全系数更大。尽管太阳能设备制造成本，目前仍然很高，风电，则受制于电网的架设和传送，但是两大能源的发展，必将加速。

一、太阳能光伏发电系统安装现场的外观

太阳能光伏发电系统在日本家庭中的应用一瞥

二、太阳能光伏发电系统部分示意图

住宅用太阳能光伏发电系统构造组成示意图

下面这段关于太阳能光伏发电系统中的“逆变器”的补充内容，来自“日本经济能源环境网”2013年07月11日：

据【日经BP社报道】日本三菱电机公司，将于2013年07月30日，上市针对日本国内住宅太阳能光伏发电系统的逆变器。该产品可设置于建筑外墙等室外空间，输出功率为5.5千瓦，可应对发电系统的大容量化，能够削减安装10千瓦以上系统时所需的费用。电力转换效率，在可室外设置产品中，达到了业内水平。

电源调节器（即，逆变器）的作用，是将太阳能电池模块所发的直流电转变为可供家庭使用的交流电。三菱电机目前在销售1.8千瓦和4.0千瓦两种型号的可室外设置产品，此次又新增加了5.5千瓦款。对于日本可再生能源电力固定价格收购制度全量收购对象的10千瓦以上系统，使用5.5千瓦型号的逆变器更为有利。

例如，在使用由50枚220瓦模块（即，50块太阳能电池板，每块220瓦）构成的11千瓦系统时，此前需要使用3台4.0千瓦的电力调节器，但是如果采用5.5千瓦款，用2台即可构筑系统，从而降低采用成本，同时，还可使施工更为省时省力。5.5千瓦款产品的宽度与4.0千瓦款相同，即使组合设置多台也不会影响外墙的设计性。

对于新产品，三菱电机通过采用名为“等级控制逆变器方式”的自主技术，使其实现了96.0％的电力转换效率。并通过电压不同的3个逆变器减小了电力损失。而且，还内置有切换并网运行、停运及自主运转的开关，无需使用发电量监视器及远程操作遥控器。三菱电机是为满足高输出功率及高效率的市场需求而投入该产品。价格为63万日元（大约合2016年的3.7万人民币）。

住宅用太阳能光伏发电系统示意图

太阳能光伏发电系统构成示意图

家用太阳能光伏发电系统构成示意图

燃料电池 + 太阳能发电 + 蓄电池，综合系统示意图

关于什么是燃料电池？

燃料电池(Fuel Cell)，是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能，直接转化为电能的发电装置。燃料和空气，分别送进燃料电池，电就被生产出来。

燃料电池(Fuel Cell)，从外表上看，有正极负极和电解质等，像是一个蓄电池，但是，燃料电池(Fuel Cell)并不能“储电”，仅是一个“发电厂”。燃料电池(Fuel Cell)，需要电极和电解质，以及氧化还原反应，才能发电。

据2014年02月19日美国物理学家组织网网站报道，美国科学家开发出一种直接以生物质为原料的低温燃料电池。这种燃料电池，只需借助太阳能或者废热，就能将稻草、锯末、藻类，甚至有机肥料，转化为电能，能量密度，比基于纤维素的微生物燃料电池，高出近100倍。

由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能，因此，燃料电池没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可以避免中间的转换的损失，达到很高的发电效率。

燃料电池的发展创新，将如百年前内燃机技术突破，取代人力，造成工业革命，也像电脑的发明普及，取代人力的运算、绘图，以及文字处理的电脑革命，又如网络通讯的发展，改变了人们生活习惯的信息革命。

燃料电池的高效率、无污染、建设周期短、易维护以及低成本的潜能，将引爆21世纪新能源与环保的绿色革命。如今，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电，正以急起直追的势头快步进入工业化规模应用的阶段，将成为21世纪继火电、水电、核电后的第四代发电方式。

小型蓄电系统 + 家庭能源管理系统HEMS

太阳能光伏发电系统 + 蓄电池 + 电动汽车，综合应用示意图

下面这段关于“家庭能源管理系统HEMS”的补充内容，来自“日本日立公司中国网站”2013年：

家庭能源管理系统HEMS (Home Energy Management System)

能住宅设想的总体结构图

除家用电器之外，家庭能源管理系统(HEMS)，还能与能源机器、住宅设备仪器、EV（电动汽车）、家庭网关、电表相连接，实现对家庭的能源管理。此外，家庭能源管理系统(HEMS)，还可以连接室外的电力系统、信息系统以及附近的社区网络。

家庭能源管理系统(HEMS)，是一种能够兼顾家庭节能与舒适生活的能源管理系统。

家庭能源管理系统(HEMS)，能够利用天气信息与传感器找到多余的能耗源，并通过对家用电器的控制，达到节约能耗的目的。另外，在家用能源机器的使用上，当太阳能电池板的发电量出现剩余时，该系统可以指示热泵热水器烧热水，或者指示洗衣机、脱水机开始工作，从而实现对电力的有效利用。

当易受天气等因素影响的天然能源越来越多地应用于发电领域之后，为了确保电力供应的稳定，势必需要安装蓄电池，以便在节约能源的同时，最.大程度地保证生活的舒适性。

家庭能源管理系统(HEMS)，采用“可视化”设计，能够及时掌握家庭的用电情况，除了能让用户通过家里的电视或者显示器简单地了解自家的用电信息之外，还能通过对于能源消耗的统一管理，根据用户的行为习惯和天气信息，向用户提出高效用电的可行性建议。

小型蓄电系统和云计算家庭能源管理系统(HEMS)的构成

三、太阳能光伏发电系统接线箱内部

（耦合系统断路器）

四、日本家用太阳能光伏发电系统

安装实例

工程内容	太阳能光伏发电系统（三菱：5.2千瓦（KW）系统）
安装时间	大约2天
价格	大约200万日元，约合2016年02月22日人民币11.5万元
客户名称	H
城市名称	日本国滋贺县高岛市