光伏建筑一體化并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在某電廠的應(yīng)用

丁益民，程琳，丁柱元

(1.華電國(guó)際十里泉發(fā)電廠，山東 棗莊 277103；2.華能日照發(fā)電廠，山東 日照 276800)

0 引言

太陽(yáng)能是自然界中取之不盡用之不竭的能量，利用太陽(yáng)能進(jìn)行光伏發(fā)電，不僅不會(huì)污染空氣、破壞環(huán)境，而且可替代燃煤發(fā)電，為環(huán)境治理作出貢獻(xiàn)。光伏建筑一體化可以有效利用建筑物的屋頂和幕墻，在不增加建筑成本的基礎(chǔ)上，為建筑提供電力，余量可接入電網(wǎng)，提供電力支撐。

1 光伏建筑一體化發(fā)展現(xiàn)狀[1]

國(guó)外光伏建筑一體化的發(fā)展過(guò)程是從示范到推廣，從屋頂光伏到與建筑集成，進(jìn)而將光伏組件發(fā)展成為一種新型的建筑材料。我國(guó)太陽(yáng)能光伏建筑一體化發(fā)電技術(shù)尚處于初級(jí)階段，主要以發(fā)展屋頂光伏為主，但我國(guó)太陽(yáng)能光伏建筑一體化發(fā)電技術(shù)的發(fā)展具有牢固的技術(shù)和政策基礎(chǔ)。

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司最新實(shí)施的分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)新政策，國(guó)內(nèi)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目將享受全程免費(fèi)的并網(wǎng)服務(wù)，并可以自發(fā)自用、余量上網(wǎng)。僅在2012年11月，國(guó)家電網(wǎng)公司就受理報(bào)裝業(yè)務(wù)123項(xiàng)，總裝機(jī)容量達(dá)到176.4 MW，其中絕大部分都屬于光伏建筑一體化并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目。

國(guó)家能源局最新調(diào)整的“十二五”規(guī)劃中，光伏發(fā)電裝機(jī)容量調(diào)整為35 GW。按照目前國(guó)家光伏電價(jià)補(bǔ)貼政策，分布式光伏發(fā)電上網(wǎng)補(bǔ)貼電價(jià)為0.35元/(kW·h)，并免收隨電價(jià)征收的各類基金和附加費(fèi)用、系統(tǒng)備用容量費(fèi)和并網(wǎng)服務(wù)費(fèi)，為發(fā)展光伏發(fā)電提供了有力的政策支持。

2 方案設(shè)計(jì)[2-3]

山東南部某電廠所在地氣象站多年實(shí)測(cè)太陽(yáng)輻射資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，該地區(qū)近31年的平均太陽(yáng)輻射量為5 379 MJ/m2，多年平均日照時(shí)數(shù)為2 000 h以上，太陽(yáng)輻射量和日照時(shí)數(shù)指標(biāo)均處于山東省的中上限，屬全國(guó)太陽(yáng)能資源Ⅱ類地區(qū)，太陽(yáng)能資源豐富，具有良好的開發(fā)前景。

目前市面上太陽(yáng)能板材多種多樣，但常用的主要有單晶硅、多晶硅、薄膜太陽(yáng)能板材和聚光光伏材料。各種太陽(yáng)能板材性能對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 各種太陽(yáng)能板材性能對(duì)比

光伏建筑一體化發(fā)電項(xiàng)目較地面光伏項(xiàng)目可以節(jié)省土地投資，在發(fā)電廠建設(shè)380 V或220 V光伏建筑一體化發(fā)電項(xiàng)目不僅可節(jié)省接入系統(tǒng)的投資還可以節(jié)省土地、建筑物及廠區(qū)道路的投資等。并網(wǎng)項(xiàng)目較其他分布式發(fā)電項(xiàng)目還能節(jié)省蓄電池費(fèi)用。

該電廠200 kW太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用集中并網(wǎng)方案，如圖1所示。該系統(tǒng)設(shè)有1個(gè)200 kW的光伏并網(wǎng)發(fā)電單元，該發(fā)電單元設(shè)1臺(tái)200 kV·A并網(wǎng)逆變器，逆變器設(shè) 1個(gè)直流配電單元，直流配電單元設(shè) 12個(gè)直流防雷匯流箱；12個(gè)直流防雷匯流箱有6個(gè)回路輸入，每個(gè)回路有1個(gè)太陽(yáng)能光伏電池組件串，每個(gè)太陽(yáng)能光伏電池組件陣列串設(shè)16塊光伏電池組件。1臺(tái)200 kV·A并網(wǎng)逆變器(最大功率電壓跟蹤范圍為480～820 V DC，輸出功率為200 kW，輸出電壓為270 V)經(jīng)交流防雷配電柜與1臺(tái)0.38/0.27 kV的變壓器連接，變壓器通過(guò)電纜與廠用0.38 kV配電裝置連接[4]。

圖1 電廠設(shè)計(jì)方案

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

該工程汽機(jī)房屋頂向南，屋頂可利用面積為2 200 m2左右，推薦在該廠區(qū)范圍內(nèi)安裝1 112塊單組容量為180 W的單晶硅光伏發(fā)電組件；組件寬808 mm,長(zhǎng)1 580 mm，光伏電站總?cè)萘繛?00.16 kW，預(yù)計(jì)平均年上網(wǎng)電量為24 萬(wàn)kW·h，年等效負(fù)荷小時(shí)數(shù)為1 200 h。

按照2012年的價(jià)格水平，該工程靜態(tài)投資約220萬(wàn)元，單位靜態(tài)投資約11元/W，光伏電站平均每年可發(fā)電約24萬(wàn)kW·h。目前山東省標(biāo)桿電價(jià)為0.42元/(kW·h)，2013年分布式光伏發(fā)電上網(wǎng)補(bǔ)貼電價(jià)為0.35元/(kW·h)，光伏并網(wǎng)電價(jià)按0.77元/(kW·h)計(jì)算，11.9年即可收回成本。不考慮國(guó)家補(bǔ)貼政策，約21.8年可收回成本。

與燃煤電廠相比，以供電標(biāo)準(zhǔn)煤煤耗310 g/(kW·h)計(jì)，該項(xiàng)目每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤74 t，折合原煤904 t；每年可減少二氧化硫排放約1.45 t，一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸?、二氧化碳排放約1.38 t，還可減少灰渣排放約23.00 t。

4 結(jié)束語(yǔ)

光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，大面積推廣光伏等清潔能源用于發(fā)電，將有效改善霧霾天氣。光伏建筑一體化并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)有效利用了現(xiàn)有建筑物的構(gòu)架，在不增加建筑成本的同時(shí)，減少了土建費(fèi)用。光伏發(fā)電和建筑的完美結(jié)合，更會(huì)使該建筑成為一道亮麗的風(fēng)景線。2012年11月1日，國(guó)家電網(wǎng)公司《關(guān)于做好分布式發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見(jiàn)(暫行)》開始實(shí)施，2013年3月11日，中國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)向部分政府機(jī)構(gòu)、相關(guān)光伏發(fā)電企業(yè)下發(fā)《關(guān)于完善光伏發(fā)電價(jià)格政策通知》的意見(jiàn)稿，為該項(xiàng)目提供了強(qiáng)大的政策支撐，使該項(xiàng)目更具競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]白瑞明.淺述太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀[J].中國(guó)建設(shè)動(dòng)態(tài)：陽(yáng)光能源，2007(1)：1-8.

[2]崔容強(qiáng)，趙春江，吳達(dá)成.并網(wǎng)型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)：太陽(yáng)能實(shí)用技術(shù)叢書[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[3]黃漢云.太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用原理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[4]羅玉峰， 廖衛(wèi)兵，劉波.21世紀(jì)高校規(guī)劃教材：光伏科學(xué)概論(光伏專業(yè))[M].南昌：江西高校出版社，2009.