分布式光伏發(fā)電在廣西某新建高速公路服務(wù)區(qū)中的應(yīng)用探索

信明喜，毋軍紅

(廣西桂商實(shí)業(yè)投資有限公司，廣西 南寧 530011)

0 引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，全球經(jīng)濟(jì)得到了高速發(fā)展，但主要還是以消耗大量化石能源為代價，致使“全球變暖”問題變得格外突出。世界各國對此積極出臺了相關(guān)政策，限制傳統(tǒng)化石能源的開發(fā)，并鼓勵新型清潔能源的利用，太陽能資源即是其中重要的一種新型清潔能源，已成為世界各國尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展新動力的重要突破口。

在各種綠色低碳政策的驅(qū)動下，交通領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)部分光伏+高速公路試點(diǎn)項目[1-2]，且重點(diǎn)考慮在高速公路服務(wù)區(qū)中的利用，例如陳春紅[3]研究利用光伏發(fā)電在高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)儲能式充電站的可行性；郝瑞[4]以山西某服務(wù)區(qū)為例，對其采用光伏發(fā)電進(jìn)行參考設(shè)計估算，收益數(shù)據(jù)表明了方案的可行性；許雪記等[5]研究了江蘇高速公路沿線服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站等采用光伏發(fā)電的可行性，并推薦以“自發(fā)自用”的模式運(yùn)行。此外，還有不少學(xué)者研究了在高速公路隧道、邊坡、收費(fèi)站等實(shí)施光伏發(fā)電的可行性[6-7]。

當(dāng)然，不同地域年日照時間不同，高速公路不同區(qū)域用電量也不一樣，因此，有必要對分布式光伏發(fā)電在廣西高速公路服務(wù)區(qū)中的應(yīng)用優(yōu)勢及收益進(jìn)行研究。本文以廣西某新建高速公路服務(wù)區(qū)為研究對象，分析分布式光伏發(fā)電在高速公路服務(wù)區(qū)中的應(yīng)用優(yōu)勢，并對其應(yīng)用收益進(jìn)行測算，深入探索“光伏+高速公路”新理念在廣西高速公路服務(wù)區(qū)中應(yīng)用的可行性。

1 分布式光伏發(fā)電簡介

光伏發(fā)電是指運(yùn)用光伏組件，將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電系統(tǒng)，是一種新型的、具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式。根據(jù)光伏組件鋪設(shè)的集中程度，一般將光伏發(fā)電類型分為集中式與分布式兩種，分布式光伏電站一般具有以下幾個基本特點(diǎn)：

(1)輸出功率相對較小。分布式光伏裝機(jī)規(guī)模較小，容量一般在數(shù)千瓦以內(nèi)，發(fā)電系統(tǒng)一般直接分布在用戶附近，接入低于35 kV或更低電壓等級的電網(wǎng)。

(2)污染小，環(huán)保效益突出。相比傳統(tǒng)的火力發(fā)電，分布式光伏發(fā)電是利用清潔能源太陽能進(jìn)行發(fā)電，其在發(fā)電過程中，無污染、無噪聲、無碳排，環(huán)保效益十分突出。

(3)在一定程度上緩解局地用電緊張狀況。分布式光伏發(fā)電所得電量(扣除自消納部分)完全可以并入電網(wǎng)，是對傳統(tǒng)發(fā)電的一種補(bǔ)充，在一定程度上可緩解局地用電緊張狀況。

(4)可以發(fā)電用電并存。集中式光伏發(fā)電在接入電網(wǎng)前需要進(jìn)行升壓，而分布式光伏發(fā)電是接入配電網(wǎng)，發(fā)電用電并存，且一般根據(jù)需要，絕大部分就地消納。

2 分布式光伏發(fā)電在服務(wù)區(qū)應(yīng)用的優(yōu)勢分析

2.1 響應(yīng)國家綠色低碳的政策要求

基于“雙碳”背景，2021年10月，《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動方案的通知》指出，要加快智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級和特色應(yīng)用，創(chuàng)新“光伏+”模式，推進(jìn)光伏發(fā)電多元布局。交通運(yùn)輸部也明確指出，引導(dǎo)在城市群等重點(diǎn)高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)超快充、大功率電動汽車充電設(shè)施；鼓勵在服務(wù)區(qū)、邊坡等高速公路沿線合理布局光伏發(fā)電設(shè)施，與市電等并網(wǎng)供電。

2.2 達(dá)到國家節(jié)能減排的綠色要求

高速公路服務(wù)區(qū)本身是需要消耗大量電量的，且一般需要遠(yuǎn)距離運(yùn)送至服務(wù)區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，廣西雖然有不少水電站，但60%左右還是傳統(tǒng)的火力發(fā)電，加上長距離輸送，服務(wù)區(qū)采用電網(wǎng)供電勢必消耗大量化石燃料，產(chǎn)生過多的CO2。而相比傳統(tǒng)的火力發(fā)電，分布式光伏發(fā)電則完全能達(dá)到節(jié)能減排的要求，同時還對優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、確保能源安全、改善生態(tài)環(huán)境以及轉(zhuǎn)變用能方法等都有重要的意義，不僅能夠大大降低企業(yè)用能成本，還能節(jié)約資源，達(dá)到減排指標(biāo)的目的。

2.3 實(shí)現(xiàn)土地資源的集約化利用

高速公路服務(wù)區(qū)的空地、建筑屋頂、加油站頂棚、停車棚等完全可以鋪設(shè)光伏板，進(jìn)行分布式光伏發(fā)電，不僅可以滿足服務(wù)區(qū)運(yùn)行的需要，也是當(dāng)前土地資源集約化、提升我國土地面積經(jīng)濟(jì)輸出價值的重要途徑。

2.4 創(chuàng)造更多投資收益

服務(wù)區(qū)通常白天客流量大，電能消耗多，并網(wǎng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)即發(fā)即用、就近消納，減少了電網(wǎng)供電的線路損耗，若有余量還可反饋給電網(wǎng)。

3 分布式光伏發(fā)電在服務(wù)區(qū)應(yīng)用的收益分析

本文背景工程位于廣西東南部某市境內(nèi)，為一條雙向六車道、設(shè)計時速120 km/h的高速公路，其中某擬建服務(wù)區(qū)用地總面積為83 913.52 m2，總建筑面積為7 107.67 m2，建筑占地面積為4 322.94 m2，建筑包含綜合樓、公共衛(wèi)生間、加油站營業(yè)房、雨棚、修理庫、水泵房、配電房、室外充電樁等。

為響應(yīng)國家號召，大力推廣新能源應(yīng)用，本項目計劃在該服務(wù)區(qū)進(jìn)行光伏發(fā)電的試點(diǎn)應(yīng)用，并對其應(yīng)用效益進(jìn)行分析。具體分析過程如下。

為盡可能大面積地鋪上光伏板，考慮在服務(wù)區(qū)空地、停車棚、建筑屋頂?shù)鹊胤戒佋O(shè)，經(jīng)統(tǒng)計分析，服務(wù)區(qū)光伏可用面積、可建設(shè)容量及日平均消納電量等基礎(chǔ)信息如表1所示。

表1 項目光伏基礎(chǔ)信息表

通過對已建光伏項目進(jìn)行調(diào)研分析，結(jié)合向?qū)I(yè)光伏公司咨詢的結(jié)果，分析得出服務(wù)區(qū)需要用于光伏發(fā)電的組件建設(shè)成本和基礎(chǔ)單價如表2所示。

表2 建設(shè)成本和基礎(chǔ)單價分析表

該服務(wù)區(qū)用于光伏發(fā)電的運(yùn)營數(shù)據(jù)、選型和配置比例分析如表3所示。其中，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，廣西年平均日照時間為1 312 h，光伏效率一般為80%，最終計算的年平均日照為1 049.6 h。此外，充電服務(wù)費(fèi)已考慮了成本的扣除。

表3 運(yùn)營數(shù)據(jù)、選型和配置比例分析表

綜合上述服務(wù)區(qū)基礎(chǔ)信息的收集，建設(shè)成本和基礎(chǔ)單價，運(yùn)營數(shù)據(jù)、選型和配置比例的選取，測算得項目總投資、建設(shè)容量、用電消納等數(shù)據(jù)如表4所示。其中，建設(shè)容量為8 667.10 kW，總投資為4 309.7萬元，自用電消納比例高達(dá)95.98%。

表4 項目總投資和用電消納配置表

目前市場上的光伏電池使用壽命一般為25年，根據(jù)光伏發(fā)電的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，每年的發(fā)電存在著一定的衰減率，分析得光伏組件發(fā)電效率遞減數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 光伏組件發(fā)電效率遞減數(shù)據(jù)表

綜合項目總投資和用電消納配置的測算分析，并考慮光伏組件發(fā)電效率遞減數(shù)據(jù)，最終測算得出本項目在該服務(wù)區(qū)的投資運(yùn)營收益如表6所示。

表6 項目投資運(yùn)營收益測算結(jié)果表

由表6分析可知，項目第7年收益為4 086.4萬元，第8年為4 660.7萬元，大概在第7年半左右運(yùn)營收益已超過總投資4 309.7萬元。因此，項目靜態(tài)投資回收期在7～8年左右。此外，按光伏電池25年的使用壽命，并結(jié)合光伏組件發(fā)電效率遞減數(shù)據(jù)，測算得最終收益為14 108.05萬元，凈利潤為9 798.3萬元，收益較為可觀。

除此之外，光伏發(fā)電屬于新型清潔能源，根據(jù)目前國家對“雙碳”目標(biāo)的要求，未來還可以考慮利用該光伏項目獲得的碳指標(biāo)參與碳排放交易，這部分收益在未來也是較為可觀的。

4 結(jié)語

通過本文對分布式光伏發(fā)電在高速公路服務(wù)區(qū)中的應(yīng)用優(yōu)勢及投資收益分析可知，該服務(wù)區(qū)采用分布式光伏發(fā)電不僅積極響應(yīng)了國家綠色低碳的相關(guān)政策，達(dá)到了節(jié)能減排的功能要求，實(shí)現(xiàn)了土地的集約化利用，而且項目靜態(tài)投資回收期相對較短，一般在7～8年左右，經(jīng)濟(jì)性上完全可行。因此，無論從社會效益還是從經(jīng)濟(jì)收益來看，分布式光伏發(fā)電在該高速公路服務(wù)區(qū)中的應(yīng)用都是可行的，可以考慮在廣西高速公路服務(wù)區(qū)中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。