高速公路服務(wù)區(qū)分布式光伏發(fā)電應(yīng)用

郝 瑞

(山西欣奧特自動化工程有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

2016年之后，在國家各種政策的引導(dǎo)下，國內(nèi)光伏市場得到大力發(fā)展，分布式光伏系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)爆發(fā)狀態(tài)。爆發(fā)式的增長吸引了大量的社會資本進(jìn)入，投資方分布于包括但不限于光伏的各行各業(yè)。這些投資方大部分不具備光伏項目實(shí)施的專業(yè)技能。爆發(fā)式的增長也導(dǎo)致了光伏項目專業(yè)人才和一線作業(yè)工人的相對匱乏。國家政策對光伏項目的可行性及經(jīng)濟(jì)性有著決定性的影響，其中并網(wǎng)是最關(guān)鍵的考核指標(biāo)之一，因此分布式光伏項目立項后，經(jīng)常存在著在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)必須并網(wǎng)的要求,而分布式光伏系統(tǒng)在項目立項之后，項目投資方出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，要求項目建設(shè)“短平快”完成。

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)也逐漸發(fā)生了變化，主要就是體現(xiàn)在土地資源的占用面積以及日常用電量兩個方面，特別是高速公路服務(wù)區(qū)近年來的不斷擴(kuò)建與修整，致使其日常的用電量逐漸增多，而為了滿足高速公路服務(wù)區(qū)中用電量的需求，以及提升土地資源的利用情況，當(dāng)下在高速公路服務(wù)區(qū)中應(yīng)用分布式太陽能光伏發(fā)電已成為了一種必然[1]。分布式太陽能光伏電的應(yīng)用能夠節(jié)約更多的自然資源，減少廢棄物的排放，為相關(guān)單位節(jié)省更多造價成本，為此，文章將對分布式太陽能光伏發(fā)電在高速公路服務(wù)區(qū)中的應(yīng)用展開進(jìn)一步的探究。

1 高速服務(wù)區(qū)分布式光伏電站應(yīng)用概念

分布式光伏電站通常是指利用分散式資源，裝機(jī)規(guī)模較小，分布在用戶附近的發(fā)電系統(tǒng)，它一般接入低于35 kV或更低電壓等級的電網(wǎng)。分布式光伏電站特指采用光伏組件，將太陽能直接轉(zhuǎn)為電能的分布式光伏電站系統(tǒng)。分布式電站必須接入公共電網(wǎng)，與公共電網(wǎng)一起為附近的用戶提供清潔、環(huán)保的供電服務(wù)。

在高速公路互通區(qū)域的分布式光伏電站，完全符合“交通+能源”發(fā)展清潔低碳沿路經(jīng)濟(jì)帶的新思想、新思路。江蘇在這個空缺領(lǐng)域走在國內(nèi)的前列，曾先后啟動了連徐高速、京滬高速、沿海高速、宿淮鹽高速、沿江高速、寧宿徐高速公路沿線服務(wù)區(qū)屋頂、車棚的分布式光伏電站的應(yīng)用。同時，在此基礎(chǔ)上，有成功的以沿海高速四個互通區(qū)實(shí)行高速路網(wǎng)清潔能源規(guī)?；癁橥黄瓶冢M織投建了高速公路的互通區(qū)分布式電站的創(chuàng)新試點(diǎn)運(yùn)行。標(biāo)志著我國的分布式光伏電站的應(yīng)用領(lǐng)域又一重大突破和創(chuàng)新[2]。

2 高速公路服務(wù)區(qū)分布式光伏發(fā)電性能

1) 本文以山西某服務(wù)區(qū)為例進(jìn)行參考設(shè)計估算。該服務(wù)區(qū)總占地面積160畝，建筑面積約3400 m2，變壓器容量為630 kVA，日均用電量約1.5萬～2.5萬度，年均用電約60萬度，年均電費(fèi)約42萬左右，服務(wù)區(qū)的六成用電量來自室內(nèi)照明、餐飲、空調(diào)和公廁，經(jīng)營部門用電量約占四成左右。

2) 初步計劃以高速服務(wù)區(qū)的辦公、運(yùn)維和休閑建筑屋頂進(jìn)行示范設(shè)計，后期再規(guī)劃加油站和停車場等其余場地。屋頂預(yù)計可安裝1200塊265Wp多晶硅組件，合計約318kWp，年均發(fā)電量約33.78萬度，25年合計發(fā)電量約844.6萬度，初始投資約238.5萬元，預(yù)期6年可收回投資，25年發(fā)電收入約922.8萬元。

3) 每個陣列由20塊多晶硅組件構(gòu)成，預(yù)計可安裝60個陣列。本系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣設(shè)備由電池組件、并網(wǎng)光伏逆變器及交直流配電柜等組成。電池組件采用265Wp多晶硅電池組件。該系列組件通過國家“金太陽”認(rèn)證及德國萊茵TUV認(rèn)證。選用50kW逆變器6臺。

山西地區(qū)傾斜面年標(biāo)準(zhǔn)輻照照時數(shù)約1 460 h，光伏系統(tǒng)效率為80%，則光伏電站第一年理論發(fā)電量約為：

318kWp×1460h×80%≈37.1萬kWh

故公司屋頂發(fā)電系統(tǒng)的第一年發(fā)電能力可達(dá)37.1萬kWh。

3 收益分析

1) 按照組件每年衰減0.8%，光伏電站25年累計發(fā)電量約為844.6萬度，年平均上網(wǎng)發(fā)電量約33.78萬度。

2) 建設(shè)資金(靜態(tài))約238.5萬元，服務(wù)區(qū)為商業(yè)用電，自用電價平均每度約0.75元，今年建設(shè)項目二十年內(nèi)可獲得國家補(bǔ)貼每度電0.42元，項目可申請自發(fā)自用、余額上網(wǎng)模式，服務(wù)區(qū)白天用電量較大，光伏系統(tǒng)所發(fā)電量基本可全部消耗[3]。

3) 投資收益表如表1所示，整體投資基本六年內(nèi)可全部收回成本，具有較佳的投資價值。

表1 投資收益表

4 總結(jié)

本文論述了分布式發(fā)電在高速公路服務(wù)區(qū)的原理、趨勢和設(shè)計系統(tǒng)功能，因此光伏發(fā)電本身就具有分布式發(fā)電的天然優(yōu)勢。分布式光伏發(fā)電不僅是大規(guī)模光伏應(yīng)用的最好形式，也是解決我國電力產(chǎn)銷不平衡的抓手。所以在高速公路服務(wù)區(qū)的行業(yè)中分布式發(fā)電形式將會普及。在光伏技術(shù)方面，正在不斷地探索適用于分布式光伏發(fā)電的新型電池結(jié)構(gòu)和特種材料，因此分布式發(fā)電系統(tǒng)在高速公路上將具有很好的應(yīng)用前景。