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太阳能光伏发电论文

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1建筑屋顶光伏发电系统

1.1简介

建筑屋顶光伏发电系统是指在建筑项目竣工建设完毕后,充分利用其建筑屋顶空置的区域,布置一定规模数量的光伏电池组件、支架及配套系统设备,根据地区经纬度等相关数据计算得出屋顶光伏电池组件的最优化倾斜角,安装系统设备进行太阳能资源采集,使整个系统发电效率最大化,进而转化发电、储能等。此类工程对土地面积需求很小,可有效利用各类建筑物屋顶,不占用专门区域,适合组织开展大批量建设,就地进行发电、用电,不仅能节省电网建设的工程造价,且可实现能耗的最小化,有效满足“绿色”建筑的节能水平要求。

1.2系统组成

整个系统设备与区域中建筑物协调一致,紧密结合,有的甚至直接制作成建筑材料成为建筑物的一部分。屋顶光伏发电系统主要由逆变器、电池组件、支架、连接电缆、监控设备及其它辅助设备组成。其中关键核心部件为逆变器,其作用是将光伏电池组件在光照下产生的直流电(DC)汇集后,通过逆变器的转化将其变为可供普通电气设备使用的交流电(AC)。光伏发电系统逆变器的最大特点就是包括了最大功率点跟踪,在光照强度较大时发出的多余电量经转化成为满足电网公司电能质量要求的交流电注入电网中;在阴雨天光照强度较弱,发电能力不足时,则由电网向建筑屋顶发电(用户)供电。

2项目简介

项目所处的江苏淮安地区年平均日照辐射量4.04kW•h(/m2•d),全年日照辐射总量约1467.4kW•h/m2,即5282.3MJ/m2。前期规划选址过程中,淮安屋顶光伏发电项目规划计算的装机总容量为1.93MW,选取建筑物厂房屋顶面积约44375m2,经现场勘查设计能容纳布置的光伏电池组件占区域面积约21050m2。根据要求整个发电项目的设计不能影响厂区整体建筑物风貌特点和视觉效果。经过项目工程运算及实验测试,发电系统配套支架等设备布置在厂区建筑物的屋顶空置区域,光伏电池组件则选择为固定安装模式,倾斜角度为10°。整个系统共布置电池块8420块,考虑到本项目区域中整体发电量的需要及保证区域协调性,选取的电池组件峰值功率为230W。本项目工程整体由4个0.5MW的子系统组成。每个子系统均选用1台并网逆变器和1台隔离升压变压器,经汇流后接至并网逆变器,光伏直流变为满足电网要求的10kV三相交流输出,汇集到站内10kV配电室后,以一回出线,接入地区电网而并网。

3项目的经济性研究及论证

3.1项目的整体经济性

本项目光伏发电系统的总体成本由初始投资部分和实际运行费用两大部分组成。初投资包括如下主要设备和实施费用:光伏电池组件、控制元件、光伏逆变器、蓄电池组、支架和配电系统(包括安装调试费、电力电缆等费用)、基础施工建设费、工程设计费、系统调试费、试验运行费、电池组件维修清洗费、管理费、员工工资等。江苏淮安屋顶光伏发电项目的工程项目经济性分析及评价如下:按照光伏电池组件及系统其它设备25a的寿命周期,电池组件固定10°的倾斜角度,第一年利用小时数1230h,以后逐年递减9.7h来考虑,然后根据主要设备购置费、建筑工程费、安装工程费等费用进行汇总,进而计算得到本项目的一个总体财务数据评价指标。根据当地部门政策文件的有关规定,本区域屋顶光伏电站的上网电价为2.40元(/kW•h)。按照所签订承包电站运行经营年限25a的协议,测算工程项目整体的财务数据和投资收益水平。经测算,本工程的静态总投资约为4518×104元,建设期间的财务利息成本为24.87×104元,工程的动态总投资为4542.87×104元,计算得出本项目整体投资的财务内部收益率应可超过8%,项目整体的投资效益回收期约10.7a,资本金的财务内部收益率约为11%,资本金净利润率约为17.8%,满足各项指标数据要求,此光伏发电系统将取得一个比较好的经济收益,因而从经济上评价是完全具有可行性的。

3.2项目的环境影响分析

传统的纯火力发电站系统,燃煤过程中会产生大量CO2、SO2、NOx、烟尘及煤灰煤渣等废弃物。现行传统火力发电厂每上网发电1kW•h,标准煤耗费水平大约为305g,约产生814gCO2、6.2gSOx和大约2.1gNOx。传统发电项目对生态环境造成一定影响,而本项目利用可再生太阳能,通过系统转变为可供使用的电能,过程中不直接消耗化石能源,且不产生环境污染物。与传统火力发电站比较,每年CO2减排量可达到1726t,减排SO2约13t,减排NOx约4.5t,是无污染的清洁可再生能源。

3.3项目的社会效应分析

现阶段中国利用建筑屋顶开展光伏发电尚处于初始起步水平,装机规模不大。此类项目除提供能源外,还有许多特殊优势,如降低温室气体和污染物排放、创造就业机会、保障能源安全和促进边远地区发展等,尤其是可在边远地区就地安装,在特殊场合整个光伏系统可直接提供电力输出。适合进行大规模安装推广,在欧洲、美国、日本等已运作得比较成熟。结合中国国情及电网特点,在太阳能资源充足的区域大力建设更多的示范性建筑屋顶光伏项目,提高清洁可再生能源在电源结构中的比例,对中国经济、社会和环境保护具有积极意义。

4结语

目前,中国很多企业一直在积极地开展清洁可再生能源领域的研究,且已在全国很多实际项目上大胆创新实践。建筑屋顶太阳能并网光伏示范电站的建设是一项具有开拓性的工作,对各大电力企业加快制定光伏电站并网技术要求、光伏电站科学管理及保证电网安全可靠运行等规范的制订做出了重要贡献。建筑屋顶太阳能光伏发电符合中国可持续发展过程中对清洁能源充分利用的趋势要求,与此同时,大力推进太阳能资源的利用及加速光伏发电产业发展,对缓解现今能源紧缺的局势及调整能源结构具有一定作用,其社会政治、经济、环保等效益显著。

作者:刘江单位:中国水利电力物资有限公司

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