張卉

【摘 要】太陽能、風能等自然能源儲量巨大、分布廣泛、無污染等優(yōu)點，被國際公認為未來最具有競爭力的清潔能源之一，各種自然能源存在較強的優(yōu)缺點，能夠在一個地區(qū)充分利用兩種自然能源互補優(yōu)缺點達到保證供給能量是一條有利于經(jīng)濟及環(huán)保價值的新路子，有著較為廣闊的前景。

【關鍵詞】太陽能；風能；風光互補

一、概述

新疆南疆塔里木盆地屬于暖溫帶氣候，太陽年總輻射量達575～627 kj/cm，年日照約3000h，光能能源充沛。年均氣溫為9℃～11℃，氣候干燥，地表植被覆蓋率低，晝夜溫差大造成多風沙和浮塵天氣，風能資源也很充沛。隨著近些年裝備技術的發(fā)展成熟，發(fā)電設備進一步小型化，發(fā)電量進一步提高，光、風能已有廣泛的應用。

二、新疆南疆地區(qū)光、風能應用情況分析

針對新疆南疆偏遠地區(qū)架設電網(wǎng)不經(jīng)濟的問題，利用塔里木盆地光照時間長、風況好的優(yōu)勢，積極推廣應用光、風能發(fā)電技術和儲能技術，并現(xiàn)場實施200次，取得較好的效果。

如A區(qū)位于某縣城以南105公里，在沙漠公路87 公里以東18 公里左右處，由于該區(qū)距離電網(wǎng)離較遠且處于胡楊林保護核心區(qū)域，不具備架設電力線路條件。建站前該地區(qū)供電方式按租賃方式使用1臺120kW燃氣內(nèi)燃發(fā)電機組提供電源，天然氣氣源來自井場自產(chǎn)氣。現(xiàn)場用電負荷主要是儀表自動化和遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實際用電量較小，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象。

通過建設了一套12千瓦太陽能發(fā)電和2千瓦風力發(fā)電系統(tǒng)，形成了以光伏發(fā)電為主，風力發(fā)電為輔，特殊條件下可臨時使用天然氣發(fā)電機提供電源的小型風光互補離網(wǎng)型發(fā)電站。本系統(tǒng)由光伏組件，風力發(fā)電機、風光互補控制器，逆變器，蓄電池等部分組成。太陽電池組件在太陽光的照射下產(chǎn)生直流電流；而充電控制器則協(xié)調(diào)太陽能電池板、蓄電池和負載的工作，具有自動防止太陽能光伏系統(tǒng)的儲能蓄電池過充電和過放電的功能。蓄電池在系統(tǒng)中的作用就是存儲能量，還能對系統(tǒng)起著調(diào)節(jié)電量、穩(wěn)定輸出的作用。逆變器的作用是將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合負載使用的正弦波交流電，逆變器輸出的交流電能進入配電柜；在配電柜內(nèi)裝有用于輸出控制、過流保護、防雷保護等器件。

當由于天氣原因電站不滿足風光發(fā)電條件，蓄電池電壓低于198V時，啟動備用發(fā)電機組運行，通過整流充電機給蓄電池充電。當蓄電池組電壓高于設定值230V時，可切斷應急發(fā)電機，由光伏（或風電）提供。

風光互補電站正式投運， 目前電站設備運行正常，日常巡視用電系統(tǒng)電壓能保持AC220V，可以滿足用電需求，實際日發(fā)電能力約48千瓦時，現(xiàn)已累計發(fā)電量分別為167千瓦時。通過一個月的運行顯示，風光互補系統(tǒng)試用較為成功，能夠滿足生產(chǎn)設施用電需要。

三、經(jīng)濟效益分析

經(jīng)濟適用性分析基于以下條件：

1.評價周期為15年。折現(xiàn)率采用企業(yè)三季度加權(quán)平均凈資產(chǎn)收益率8.71%。評估使用的方法為折現(xiàn)現(xiàn)金流量法，不考慮稅費影響因素。

2.該地區(qū)用電2KW。

3.配電分別按柴油發(fā)電機發(fā)電、燃氣發(fā)電機發(fā)電、風光互補發(fā)電四種方案進行對比分析（屬于胡楊林保護核心區(qū)域，因此不考慮建電力線）。

方案1：柴油機發(fā)電

采用柴油發(fā)電機發(fā)電，柴油發(fā)電機采用租賃方式。

（1）現(xiàn)金流入：柴油發(fā)電機發(fā)電現(xiàn)金流入為0萬元。

（2）現(xiàn)金流出：柴油發(fā)電機發(fā)電現(xiàn)金流出主要為經(jīng)營成本，經(jīng)營成本主要包括設備租賃費、柴油消耗費用及值守人員人工費用。

① 年設備租賃費：30kW柴油發(fā)電機每年租賃費為13.28萬元/臺。② 年柴油消耗費用：30kW柴油發(fā)電機每年柴油消耗費用約為4升/小時*24小時*365天*7.5元/升=26.28萬元。③ 年人工費用：每年人工費用按6萬元/人×2人=12萬元計算。

（3）財務凈現(xiàn)值： 每年凈收益為-51.56萬元，財務凈現(xiàn)值為-51.56*（P/A，8.71%，15）=-422.82萬元。

方案2：燃氣機發(fā)電

采用柴油發(fā)電機發(fā)電，燃氣發(fā)電機采用租賃方式。

（1）現(xiàn)金流入：燃氣發(fā)電機發(fā)電現(xiàn)金流入為0萬元。（2）現(xiàn)金流出：燃氣發(fā)電機發(fā)電現(xiàn)金流出主要為經(jīng)營成本，經(jīng)營成本主要包括設備租賃費、燃氣消耗費用及值守人員人工費用。

① 年設備租賃費：24kW天然氣發(fā)電機每年租賃費為13.8萬元/臺。② 年柴油消耗費用：24kW天然氣發(fā)電機每年燃氣消耗費用約為12方/小時*24小時*365天*1.02元/方=10.72萬元。③年人工費用：每年人工費用按6萬元/人×2人=12萬元計算。

（3）財務凈現(xiàn)值： 每年凈收益為-36.52萬元，財務凈現(xiàn)值為-36.52*（P/A，8.71%，15）=-299.48萬元。

方案3：風光互補發(fā)電

風光互補發(fā)電系統(tǒng)設備價格為28萬元，土建費用17.5萬元，安裝費用7.5萬元，總投資為53萬元。

（1）現(xiàn)金流入：主要為回收固定資產(chǎn)余值，太陽能光伏發(fā)電設備折舊年限為15年，凈殘值率為3%，回收固定資產(chǎn)余值為1.6萬元。

（2）現(xiàn)金流出：光伏發(fā)電現(xiàn)金流出主要包括建設投資及經(jīng)營成本兩部分，經(jīng)營成本為系統(tǒng)維護費用。

年系統(tǒng)維護費用：包括光伏電池板清潔、發(fā)電設備維護，每年約2萬元。

（3）財務凈現(xiàn)值： 1.6*（P/F，8.71%，15）-2*（P/A，8.71%，15）-53=-68.94萬元。

對三種常規(guī)配電方式進行經(jīng)濟性對比分析，風光儲互補發(fā)電方案最為經(jīng)濟，效益最高。

且風光互補發(fā)電系統(tǒng)在有些站點應用較為成功，能夠滿足站點日常生產(chǎn)生活需要，且經(jīng)濟效益較為顯著。

四、結(jié)論

新疆南疆地處西北偏遠地帶，電網(wǎng)覆蓋較低，自然保護區(qū)較多，對于長期需要用電，用電量不大，用電必須恒定且有流動可能的站點，風光儲互補發(fā)電方案最為經(jīng)濟，效益最高，充分利能夠獲得一定的經(jīng)濟價值。endprint