“新能源”發(fā)電技術(shù)在加油站應(yīng)用的可行性探討

楊光 王金燕

摘 要：主要闡述了新能源技術(shù)的發(fā)展情況，通過分析產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)條件、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、經(jīng)濟指標五方面的指標，對各種新能源在加油站上應(yīng)用進行技術(shù)路線研究，通過相關(guān)研究，以目前技術(shù)成熟度來進行考量，充分考慮場地條件，對風(fēng)能、太陽能的使用條件進行分析，綜合各種因素，目前最可行的應(yīng)用技術(shù)為光伏發(fā)電技術(shù)，并通過經(jīng)濟分析，提出在加油站應(yīng)用光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的適用條件。

關(guān)鍵詞：新能源 光伏發(fā)電 技術(shù)條件 盈利能力

新能源簡介：新能源又稱非常規(guī)能源。是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地熱能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。

由于加油站及油庫的地質(zhì)條件及場地所限，只有太陽能和風(fēng)能可以推廣使用。

本次調(diào)研結(jié)果從產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)條件、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、經(jīng)濟指標五方面對項目可行性進行分析。

一、國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策

2013年7月4日，國務(wù)院下發(fā)了《關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》（國發(fā)〔2013〕24號），《意見》中明確補貼年限20年；補貼按月結(jié)算提高支付及時性。

2013年8月26日，國家發(fā)展改革委下發(fā)了《關(guān)于發(fā)揮價格杠桿作用促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》（發(fā)改價格〔2013〕1638號）、通知中明確對分布式光伏發(fā)電實行按照全電量補貼的政策，電價補貼標準為每千瓦時0.42元（含稅，下同），通過可再生能源發(fā)展基金予以支付，由電網(wǎng)企業(yè)轉(zhuǎn)付；其中，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)自用余電上網(wǎng)，由電網(wǎng)企業(yè)按照當?shù)厝济簷C組標桿上網(wǎng)電價收購，現(xiàn)階段以云南省為例電網(wǎng)的收購價格為每千瓦時0.36元。

2009年7月12日，國家發(fā)展改革委下發(fā)了《關(guān)于完善風(fēng)力發(fā)電上網(wǎng)電價政策的通知》（發(fā)改價格〔2009〕1906號）、通知中規(guī)定分資源區(qū)制定陸上風(fēng)電標桿上網(wǎng)電價。按風(fēng)能資源狀況和工程建設(shè)條件，決定將全國分為四類風(fēng)能資源區(qū)，相應(yīng)制定風(fēng)電標桿上網(wǎng)電價。以云南省為例，屬于四類資源區(qū)，標桿上網(wǎng)收購價格為每千瓦時0.61元。

經(jīng)走訪使用新能源的用電單位，國家給予的電價補貼0.42元/千瓦時，各省的補貼不盡相同，并且部分省份由于政策落實不到位，用戶暫時無法拿到補貼，余電上網(wǎng)需要與當?shù)赜秒姽芾聿块T進行協(xié)商才能獲得收購價格。

綜合以上因素，本次測算主要考慮加油站自發(fā)自用。

二、技術(shù)條件分析

由于近年來中國多晶硅產(chǎn)能過剩，風(fēng)能、太陽能發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)得到突破，現(xiàn)階段的發(fā)電技術(shù)已較成熟，成本也較前幾年有所下降，以云南省為例，地處西南靠近赤道太陽能、風(fēng)能資源比較豐富，具備開展風(fēng)能、太陽能利用的條件，下面對風(fēng)力發(fā)電及太陽能發(fā)電技術(shù)在加油站上應(yīng)用進行技術(shù)分析。

1.風(fēng)力發(fā)電的基本原理

風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電；風(fēng)力發(fā)電機因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。

2.光伏發(fā)電基本原理

太陽能發(fā)電主要是光伏發(fā)電（以下稱光伏發(fā)電），在光照條件下，光伏材料吸收光能后，在其材料兩端產(chǎn)生電動勢。光伏發(fā)電是利用這種光伏材料-二極管的界面的光生伏特效應(yīng)，而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。光伏板經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電柜，太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。

光伏發(fā)電又分為儲能式和并網(wǎng)式，下面分別進行介紹：

儲能式光伏發(fā)電系統(tǒng)是不與常規(guī)電力系統(tǒng)相連接而獨立運行的發(fā)電系統(tǒng)。其基本工作原理就是在太陽光照射下，將光伏電池板產(chǎn)生的電能通過控制器直接給負載供電（對于含有交流負載的光伏系統(tǒng)而言，還需要增加逆變器，將直流電變成交流電），在滿足負載需求的情況下將多余的電力給儲電池充電進行能量儲存。當日照不足或者在夜間時，則由儲電池直接給直流負載供電或通過逆變器給交流負載供電。

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電力系統(tǒng)連接在一起的光伏發(fā)電系統(tǒng)，是當今世界太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流趨勢。光伏并網(wǎng)電系統(tǒng)分集中式和分布式兩種，集中式并網(wǎng)站容量一般較大，通常在幾百千瓦到兆瓦級，而分布式并網(wǎng)系統(tǒng)一般容量較小，在幾千瓦到幾時千瓦，目前并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)大多為分布式的并網(wǎng)系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏陣列、逆變器和控制器組成，光伏電池所發(fā)的直流電經(jīng)逆變器逆變成與電網(wǎng)同頻率和電壓的交流電能，以電壓源或電流源的方式送入電力系統(tǒng)。并網(wǎng)系統(tǒng)不需要儲電池，減少了儲電池的投資損耗，也間接地減少了處理廢舊儲電池產(chǎn)生的污染，降低了系統(tǒng)運行成本，提高了系統(tǒng)運行和供電的穩(wěn)定性。同時在設(shè)備不損壞的情況下，只需清理光伏板，不需要其它維護。

3.風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電綜合技術(shù)分析

（1）風(fēng)力發(fā)電，由于10kw的風(fēng)機葉片長達8.2米，塔柱高要達到15米左右，在現(xiàn)有加油站場地內(nèi)很難布置，因此不推薦在加油站內(nèi)使用風(fēng)力發(fā)電作為加油站的替代能源。

（2）光伏發(fā)電，與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比，太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：①無枯竭危險；②安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢；④無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦建設(shè)周期短，獲取能源花費的時間短。缺點：①照射的能量分布密度小，要占用較大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。

綜合考慮加油站空間，采用光伏發(fā)電技術(shù)比較適用，下面對兩種光伏發(fā)電技術(shù)進行分析其優(yōu)缺點：

儲能式光伏發(fā)電，由于會形成能源供應(yīng)“孤島”，系統(tǒng)出現(xiàn)極端操作條件（用電峰值過高）、連續(xù)的陰雨天氣將導(dǎo)致儲能系統(tǒng)無法使用，同時目前的蓄電池存貯技術(shù)也不成熟，維護需要專業(yè)技術(shù)人員。經(jīng)調(diào)研云南某加油站在2012年安裝了儲能式光伏發(fā)電裝置，但由于早期技術(shù)不成熟，維護人員不專業(yè)，電池未進行定期檢修，導(dǎo)致該套設(shè)備處于閑置狀態(tài)，并未達到節(jié)電效果。因此不建議采用儲能式光伏發(fā)電技術(shù)。

并網(wǎng)式光伏發(fā)電，具有技術(shù)成熟、性能可靠、維護量小的特點，是在現(xiàn)有加油站條件下，最具有推廣價值的技術(shù)方案。因此在下面也以并網(wǎng)式光伏發(fā)電作為重點的研究對象。

三、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與分析

目前加油站使用并網(wǎng)式光伏發(fā)電技術(shù)，經(jīng)調(diào)研將從場地條件、光照條件、加油站用電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、項目投資四方面進行論述：

1.場地條件分析

目前加油站可安裝太陽能光伏板的位置：站房屋頂、罩棚頂及邊坡。

目前主流的太陽能電池板要求荷載為0.35KN/ m2：加油站站房屋面設(shè)計荷載2KN/m2滿足安裝荷載要求，站房屋頂設(shè)計面積約200平方米，去除光伏板預(yù)留檢修通道及太陽能熱水器所占空間，最大可使用面積為130平方米；目前螺栓球網(wǎng)架設(shè)計靜荷載為0.3KN/m2，同時還要考慮風(fēng)荷載的影響，在目前的網(wǎng)架中安裝光伏板還需對結(jié)構(gòu)設(shè)計強度進行重新計算后方可進行安裝；罩棚頂采用型鋼結(jié)構(gòu)，其荷載完全可以承受，可以加裝太陽能光伏板。

2.光照條件分析

以云南地區(qū)太陽能資源地區(qū)分布為例，其特點是西多東少，豐富區(qū)在楚雄州、大理州、麗江市、紅河州的中北部、德宏州、保山市等地，年太陽輻射量在5800兆焦耳/m2以上。欠豐富區(qū)在昭通市北部、怒江州北部、滇東南邊境地區(qū)，年太陽總輻射量在4600兆焦耳/m2以下。

現(xiàn)在主流的光伏板，在光照條件充足的情況下，每天按有效工作時間為5小時，以昆明地區(qū)為例，通過調(diào)研現(xiàn)有的分布式光伏發(fā)電設(shè)備，采集2015年-2016年發(fā)電量數(shù)據(jù)，進行大數(shù)據(jù)分析，太陽能光伏板發(fā)電量平均為3.5千瓦時/10m2*天（含所有天氣情況，如陰天、雨天、霧天）。

3.加油站用電量數(shù)據(jù)采集

通過提取某公司數(shù)據(jù)，2015-2016年運營加油站的用電量，2015年加油站單站每天用電量為101.88千瓦時，2016年加油站單站每天用電量為104.44千瓦時，單站年電費平均約為2.5萬元，日間用電量約占全天用電量的45%。

4.項目投資分析

要達到并網(wǎng)式光伏發(fā)電，必須符合電網(wǎng)公司的設(shè)計要求，要由光伏板、控制柜（含計量表）和逆變器等組成，加油站暫時可不考慮增加軟件控制系統(tǒng)，抄表工作可由加油站員工在巡檢時進行抄錄，項目投資大約為1萬元/10m2，使用年限為25年。

四、經(jīng)濟指標分析

本次研究以并網(wǎng)式光伏發(fā)電進行測算，分別從財務(wù)凈現(xiàn)值（NPV），靜態(tài)投資回收期（Pt）、內(nèi)部收益率（IRR）、總投資收益率（EBIT），四個經(jīng)濟指標進行盈利能力分析。

以下兩種方案，都采用并網(wǎng)式光伏發(fā)電技術(shù)：方案一是在站房屋頂布置光伏板，只用于加油站日間供電；方案二是在站房屋頂及罩棚頂布置光伏板，除用于加油站日間用電，剩余電量并網(wǎng)獲得發(fā)電收益。

方案一：在站房屋頂布置光伏板130m2，每天10m2光伏板發(fā)電量為3.5千瓦時，市電的收費標準為0.67元/千瓦時，項目投資為1萬元/10m2，項目壽命期為25年，投資收益率按6%計算（按銀行貸款利率），不考慮項目殘值。

1）財務(wù)凈現(xiàn)值

每天發(fā)電量=130*3.5/10=45.5千瓦時，全部用于加油站日間用電，其余電量由電網(wǎng)提供。

每年節(jié)約電費=45.5*365*0.67=11127.03元。（全年單站電費約2.5萬元）

項目投資=1*130/10=13萬元。

財務(wù)凈現(xiàn)值（NPV）=A*（P/A，I%，25）-13000

=11127.03*（（1+6%）25-1）/ （1+6%）25*6%）-13000

=12240.72元

靜態(tài)投資回收期（Pt）=12-1+7602.73/11127.03=11.68年

內(nèi)部收益率（IRR）=7%-（7%-6%）*330.29/12240.72=6.97%

總投資收益率（EBIT）=12240.72/130000=9.42%

從上面三個財務(wù)指標計算，項目可以實現(xiàn)收益，但收益較小，回收期較長。

注：如得到補貼0.42元/千瓦時，補貼周期20年，則項目的財務(wù)凈現(xiàn)值92245.14元，靜態(tài)投資回收期4.45年，內(nèi)部收益率13.67%，總投資收益率13.92%，項目不但可以節(jié)約用電成本還可實現(xiàn)盈利。

方案二：在站房屋頂安裝光伏板130m2，罩棚頂安裝350m2，每天10m2光伏板發(fā)電量為3.5千瓦時，市電的收費標準為0.67元/千瓦時，自發(fā)電上網(wǎng)電價為0.36元/千瓦時，日間用電量按45千瓦時計算，項目投資為1萬元/10m2，項目壽命期為25年，投資收益率按6%計算（銀行貸款利率），不考慮項目殘值。

1）財務(wù)凈現(xiàn)值

每天發(fā)電量=（130+350）*3.5/10=168千瓦時，滿足加油站日間用電量，剩余電量上網(wǎng)發(fā)電。

每年節(jié)約電費=45.5*365*0.67=11127.03元。

每年余電上網(wǎng)電費=122.5*365*0.36=16096.5元。

項目投資=1*480/10=48萬元。

財務(wù)凈現(xiàn)值（NPV）=A*（P/A，I%，25）-480000

=（11127.03+16096.5）*（（1+6%）25-1）/ （1+6%）25*6%）-480000

=-131991.98元

財務(wù)凈現(xiàn)值小于0，從盈利能力角度分析，項目不可行。

注：如得到補貼0.42元/千瓦時，補貼周期20年，則項目的財務(wù)凈現(xiàn)值163408.96元，靜態(tài)投資回收期9.06年，內(nèi)部收益率9.62%，總投資收益率11.04%，項目可以實現(xiàn)節(jié)約用電成本的目的。

五、結(jié)論

根據(jù)以上五方面的調(diào)研和分析，加油站安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，每年可節(jié)約電費約1.1萬元/單站，節(jié)電效果比較明顯。但在沒有落實國家補貼政策的情況下，項目的投資效益、盈利能力并不明顯，并且項目的投資回收期較長，不宜大面積開展，建議在新建加油站上試點該項目，短期租賃站不宜使用該技術(shù)。

在具備以下幾個技術(shù)條件的情況下可以的推廣光伏發(fā)電技術(shù)。

1. 發(fā)電系統(tǒng)宜采用并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)，盡量自發(fā)自用保障日間用電需求。

2. 太陽能資源比較豐富的區(qū)域，光照時間較長的地區(qū)，北回歸線以南地區(qū)。

3.加油站可利用鋪設(shè)光伏板的面積不少于130平方米。

4.加油站的日間用電量不小于45千瓦時。

如補貼政策落實到位，在加油站上可以全面推廣使用光伏發(fā)電技術(shù)。

參考文獻：

作者簡介：

楊光：1976年4月出生，高級經(jīng)濟師，現(xiàn)工作單位中國石油天然氣股份有限公司云南銷售分公司

王金燕：1977年12月出生，高級機械工程師，現(xiàn)工作單位中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司