田嘉琛

摘 要：為推進(jìn)分布式發(fā)電發(fā)展，加快可再生能源的開發(fā)利用，提高能源效率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)了相關(guān)優(yōu)惠政策，文章通過(guò)一家電企的實(shí)際情況，分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)的一般原則和技術(shù)要求，并對(duì)投資與收益回報(bào)關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)論證。

關(guān)鍵詞：光伏電站；發(fā)電系統(tǒng)；投資與回報(bào)

1 概述

光伏建筑一體化是指在不破壞一幢建筑整體架構(gòu)的基礎(chǔ)上，把太陽(yáng)能電池組安裝在其外邊并使之產(chǎn)生電力，這樣的方式在歐美、日本等國(guó)家已經(jīng)相當(dāng)普遍，近年來(lái)，在我國(guó)的有些地方也得到了一定的推廣，其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：

（1）能夠有效地利用建筑的架構(gòu)來(lái)安裝電池組，不必再使用額外的空間。

（2）光伏電池組安裝在屋頂和墻面上能直接吸收太陽(yáng)能，能讓墻面的溫度和屋頂?shù)臏囟冉档?，減少空調(diào)負(fù)荷。

（3）這些光伏組件可作為裝飾材料，使得建筑外觀悅目，此外還能保溫、防水。

（4）利用太陽(yáng)能可使光伏電池組及時(shí)發(fā)電，即刻使用，不需要額外的輸電線路。就本人實(shí)習(xí)的電企來(lái)講，在保證發(fā)電穩(wěn)定的前提下，利用光、煤互補(bǔ)的方式，降低了提高原煤的需求量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

（5）利用光伏電池組發(fā)電無(wú)噪音、無(wú)排放、無(wú)燃耗，環(huán)保。

2 工作分析

2.1 資源利用優(yōu)勢(shì)

利用該電企一、二期廠房屋頂和儲(chǔ)煤廠房屋頂面積大、無(wú)障礙物遮擋的優(yōu)勢(shì)，作為太陽(yáng)能電池板的主要安放地點(diǎn)；該電企廠區(qū)硬件和軟件資源豐富，光、煤互補(bǔ)的方式既可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的供電要求，又能優(yōu)先供電的方式來(lái)降低傳統(tǒng)能源的用量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2.2 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)

為了減少光伏電池陣列和蓄電池備用容量和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)成本，采用光伏電源和補(bǔ)充性電源、蓄電池協(xié)調(diào)供電來(lái)滿足負(fù)荷用電需求，利用該電企廠用電作為其備用電源。

2.3 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

用戶側(cè)并網(wǎng)的方式：現(xiàn)有的并網(wǎng)型光伏屋頂，具有比較相近的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，是由光伏電池陣列、并網(wǎng)逆變器和控制器組成的。

電源側(cè)并網(wǎng)：電源側(cè)直接并網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)在于根據(jù)國(guó)家的相應(yīng)政策，能最大限度的提高收益率，盡快回收建設(shè)成本，在此運(yùn)用MATLAB和Simulink對(duì)光伏電站整流逆變并網(wǎng)環(huán)節(jié)做了仿真。

2.4 光伏系統(tǒng)的交直流供電系統(tǒng)

電能產(chǎn)生部分-太陽(yáng)電池：太陽(yáng)電池的種類很多，目前監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用較多的是硅晶體太陽(yáng)電池。若要求太陽(yáng)電池的面積小而能量多，可采用高效率單晶硅電池；若對(duì)太陽(yáng)電池效率沒有過(guò)高的要求，可采用轉(zhuǎn)換效率中等且價(jià)格適中的多晶硅電池；若對(duì)系統(tǒng)的室內(nèi)操作有要求，最宜采用多晶硅太陽(yáng)電池，太陽(yáng)電池的使用年限約為25年。

電能存儲(chǔ)部分-蓄電池：蓄電池也是能量供應(yīng)系統(tǒng)中的重要一環(huán)，它負(fù)責(zé)在陽(yáng)光充足的情況下將太陽(yáng)能產(chǎn)生的多余電能儲(chǔ)存起來(lái)，同時(shí)在沒有陽(yáng)光的情況下釋放電能以維持整個(gè)傳感系統(tǒng)的正常工作。

過(guò)程控制部分-充放電控制器：充放電控制器是控制維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)在正常范圍內(nèi)工作，在向蓄電池充電的過(guò)程中防止過(guò)充電、反充電以及溫度保護(hù)，在蓄電池向負(fù)載放電的過(guò)程中防止過(guò)放電，并維持一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓。

2.5 供電負(fù)荷的選擇

負(fù)荷的選擇主要受到用電設(shè)備功率大小、安全級(jí)別及工作時(shí)間的限制，根據(jù)用電設(shè)備性質(zhì)的不同分為直流用電設(shè)備和交流用電設(shè)備，直流母線可以直接向直流LED等照明設(shè)備提供電源，而交流用電裝置需要經(jīng)過(guò)逆變裝置，向廠房照明、監(jiān)視系統(tǒng)、部分小功率提水泵等交流設(shè)備提供電源。

2.6 接入系統(tǒng)的一般原則和技術(shù)要求

分布式電源并網(wǎng)電壓等級(jí)可根據(jù)裝機(jī)容量進(jìn)行初步選擇，參考標(biāo)準(zhǔn)如下：8kW（含）以下對(duì)應(yīng)220V的等級(jí)、8-400kW對(duì)應(yīng)380V的等級(jí)，400-6000kW對(duì)應(yīng)10kV等級(jí)，5000-30000kW對(duì)應(yīng)35kV等級(jí)，最終并網(wǎng)電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)條件、經(jīng)濟(jì)對(duì)比來(lái)確定。若高、低兩級(jí)電壓均具備接入條件，有限采用低電壓等級(jí)接入。

2.7 投資與收益回報(bào)

收益分為國(guó)家補(bǔ)貼、自發(fā)自用抵消的用電費(fèi)用、脫硫燃煤的收購(gòu)電價(jià)三個(gè)部分，分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)并入電網(wǎng)的方式，具體分為自發(fā)自用、自發(fā)自用余電上網(wǎng)、全部上網(wǎng)三種。

對(duì)于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)：按每發(fā)1度補(bǔ)0.42元算，廠用電發(fā)電成本0.34元，補(bǔ)助=P×0.42=2456元，節(jié)省廠用電=P×0.34=1989元，收益=補(bǔ)助+節(jié)省廠用電=4446元，年收益=3275×365=162萬(wàn)元。

對(duì)于用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)：Ⅳ地區(qū)上網(wǎng)電價(jià)為1.2元/kWh，補(bǔ)助=（P0-2730）×η×0.75×1.2+2730×0.67×0.42=3618+768=4386元，節(jié)省廠用電=2730×0.67×0.34=622元，收益=補(bǔ)助+節(jié)省廠用電=5008元，年收益=5693×365=183萬(wàn)元。

對(duì)于電源側(cè)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)：補(bǔ)助=P×1.2=5264元，節(jié)省廠用電=0元，收益=補(bǔ)助+節(jié)省廠用電=5264元，年收益=5264×365=193萬(wàn)元，前期投入主要為電池板的投入，大約為1400萬(wàn)元。

如果全部采用自有資金投入，獨(dú)立光伏發(fā)電回收成本需要8.6年時(shí)間，用戶側(cè)并網(wǎng)發(fā)電需要7.7年時(shí)間，電源側(cè)并網(wǎng)發(fā)電需要7.2年時(shí)間。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)該電企光伏電站的認(rèn)識(shí)有如下三個(gè)方面：光伏電站的設(shè)計(jì)停留在理論和仿真階段，缺乏實(shí)際的測(cè)試樣品和裝置；要充分考慮逆變與非逆變的效益差異，一般認(rèn)為紹光伏系統(tǒng)的逆變效率為0.75，實(shí)際上光伏逆變系統(tǒng)的效率很低；光伏發(fā)電系統(tǒng)建成后的日長(zhǎng)維護(hù)問(wèn)題需要納入考慮之中。