刘同金在无障碍通道在自家院落新上光伏发电项目年收入达3万多元
刘同金无意中听朋友说起光伏发电项目,虽然不是很了解,但他觉得能挣钱、有市场。于是,他把自己的想法告诉了济宁市鱼台县残联理事长刘晓娟。听到刘同金的打算后,刘晓娟很高兴。“我高兴的是他知道自己想做什么了,能为自己的生活打算了。”刘晓娟说。
接着,鱼台县残联联合县扶贫办、王庙镇党委政府,为刘同金申请建档立卡贫困户富民农户贷贴息贷款5万元,帮助刘同金在自家院落新上55千瓦光伏发电扶贫项目,年发电量3万多度,收入达3万多元。“从上了这个项目后,我的收入就比较稳定了,这是我生活的希望。”刘同金告诉记者。刺眼的阳光,白花花、毒辣辣,晒黑了脸、灼脱了皮。青海德令哈工业园内正在忙碌的中国电建核电工程有限公司员工们,对高原阳光既怕又爱。由他们一手建设的中广核50兆瓦光热项目,一排排巨大的槽式集热器,在他们身后像向日葵一样正对着太阳。
“它利用熔盐实现光热储能,无论阴雨天还是夜晚,都能连续稳定发电。”项目经理李会刚介绍,“这个工程年发电量近2亿度,与火电比,每年可节约6万吨标煤,减少二氧化碳排放10万吨,相当于植树造林4200亩。”
德令哈,年平均日照时数3500小时以上,年平均太阳总辐射量为7000兆焦平方米,眼下正成为名副其实的“光热之都”。一座座大型光热电站,如沙场点兵一般,塔式、槽式、蝶式,集热储能,各显其能。
青海拥有丰富的风光水资源,创建国家清洁能源示范省条件得天独厚。青海省能源局负责人介绍,青海清洁能源消费比重持续领跑全国,2018年非化石能源消费比重保持在四成,远高于全国14%的平均水平,曾创下连续9天、216小时全部清洁电力消费世界纪录。并网新能源装机已突破1229万千瓦,首次超过传统水电装机。其中集中式光伏电站956万千瓦,居全国第一。
风、光不稳定,会偷懒耍脾气。青海坚持多能互补、协调发展。来到共和县,一边是高湖碧波的龙羊峡水电站,一边是一望无垠的光伏电站,组成全球最大的水光互补电站。“这个850兆瓦光伏电站接入水电站,通过水轮机组快速调节,把间歇、波动、随机、不稳定的锯齿形光伏电源,调整为均衡、优质、安全的平滑稳定电源,组合送入电网。”黄河水电运营公司执行董事金东兵说,光伏电站也可视为“虚拟水电机组”。
针对清洁能源“消纳难”“外送难”“调峰难”,青海积极组织新能源发电企业与大用户直接交易,提升新能源消纳能力,同时持续开拓省外电力市场,去年外送清洁电力100亿千瓦时,首次实现电力净输出。全年弃光弃风率均低于5%,新能源消纳水平全国领先。“风光天上来,电从空中走。”世界首条全部输送清洁电力的青海海南至河南驻马店外送通道明年将正式投用,青海海西至华东±1100千伏特高压直流外送通道即将开工建设。
国内首次由储能电站与集中式光伏电站之间开展的调峰辅助市场化交易合约日前在西宁签订,这是国网青海电力公司通过物联网,在储能领域以市场培育形成共享模式的探索。在青海电力公司省能源大数据中心,总经理张节潭介绍:“依托这个平台,我们建立储能与电网互动的数据共享网络,有效缓解清洁能源消纳困难。”
青海依托众多光伏产业发展先进制造业,初步构建集多晶硅、单晶硅、太阳能电池和逆变器、光伏支架等为一体的研发制造产业链,上游制造保障下游发电、下游发电促进上游制造,良性循环、优化组合、错位发展。西宁市东川工业园晶硅基地、南川工业园高倍聚光太阳能电池基地等,产业如今风生水起。(记者刘成友、王梅)
本文来源于:人民日报
扶贫成为光伏的又一新使命,但追逐补贴、并网难等老问题如何解决?
7月2日,《安徽省人民政府办公厅关于实施光伏扶贫的指导意见》发布,计划6年内完成30万户的光伏扶贫。
2013年,安徽在全国率先开展了“光伏下乡扶贫工程”。2014年11月,国家能源局、国务院扶贫办联合下发《关于组织开展光伏扶贫工程试点工作的通知》后,除安徽外,河北、山西、甘肃、宁夏、青海等5个省区也开始光伏扶贫试点工作。今年,国家能源局还专门规划1.5吉瓦的指标用于光伏扶贫项目。
扶贫成为光伏发电的新使命,这是光伏企业难得的机遇。但在追逐补贴的利益驱动之下,拖延建设工期、组件质量以次充好、并网难等问题如何解决,有业内人士表示并不乐观。
“光伏扶贫既有利于人民群众增收就业又能够扩大光伏市场的好思路,如果疏于管理,良好的预期将难以实现。”中国可再生能源学会副理事长孟宪淦对《财经国家周刊》记者说。
追逐补贴
2015年3月,国家能源局转发了由水电水利规划设计总院为各扶贫地编制光伏扶贫实施方案提供参考依据的《光伏扶贫试点实施方案编制大纲(修订稿)》,提出由地方政府对户用和基于农业设施的光伏扶贫项目给予35%初始投资补贴,对大型地面电站给予20%初始投资补贴,国家按等比例进行初始投资补贴配置;同时光伏扶贫项目在还贷期内享受银行全额贴息。
如果上述政策能够落实,对光伏企业来说无疑是巨大利好。但业内人士担心,这或成为2009年“金太阳示范工程”的翻版。
2009年7月,财政部、科技部、国家能源局联合发布了《关于实施金太阳示范工程的通知》,决定综合采取财政补助、科技支持和市场拉动方式,加快国内光伏发电的产业化和规模化发展。随后,项目审批、补贴发放和后期的监管频频出现问题,2013年,财政部决定停止新增金太阳示范工程申请审批。
如今,在巨额补贴利好诱惑下,众多企业已不惜采取垫资或直接捐资等方式争取扶贫项目。“企业不是慈善机构,无论亏钱换指标还是压低质量谋求利益,都非正常的市场手段,光伏扶贫或将沦为又一个金太阳项目。”一位不愿具名的业内人士说。
从光伏扶贫政策不难发现,政策虽规定了项目建设方式、质量要求,运行维护管理方法及保障措施,但对于保障措施如何制定、落实、监管等都未明确。如果监管乏力,金太阳工程出现的拖延建设工期,组件质量以次充好,骗取补贴等问题可能再次出现。最终将导致扶贫工程质量不达标,后续扶贫效果无法实现。
中国能源经济研究院首席光伏研究员红炜对《财经国家周刊》记者表示,项目未动,规划先行。光伏扶贫项目要真正惠民,应该发挥规划在项目建设中的作用,充分考虑光伏项目发电模式,须对光伏资源准确评价、科学规划设计以及项目后期运行可监控。
不容回避的难题
光伏扶贫项目的主要模式是,在已建档立卡贫困户的屋顶和庭院安装分布式光伏发电系统和利用贫困地区荒山荒坡、农业大棚或设施农业等建设光伏电站,通过土地租金或直接就业增加贫困人口收入。以20平方米屋顶安装3千瓦分布式光伏电站为例,年均发电3000度,如果以所有电量全部并网计算,售电收入每年达3000元,25年总收益约7万元左右。
在贫困地区推广分布式光伏可绕开在城市屋顶产权等难题,但新问题却接踵而至。海润光伏副总裁李红波向《财经国家周刊》记者介绍,在农村地区,屋顶参差不齐,不能具备电站所须的承重载荷条件,要根据屋顶结构和承载能力进行改造,设计安装难度较大。荒山荒坡也在近年来的流域治理等水土保持工程中大范围减少,能够满足电站建设条件的较少。
并网消纳难题同样难以回避。目前已公开政策的几个省份,大多数以村为单位推进光伏扶贫。贫困地区用电负荷相对较低,电网等基础设施薄弱,在局部地区大量建设分布式光伏电站就近并入低压电网会对电网造成较大冲击,甚至带来安全隐患。同时,在农村地区利用贫困地区荒山荒坡、农业大棚或实施农业等建设装机较大的光伏电站,可能出现弃光、限电,给用户带来损失。
农村地区相关人才缺乏,对电站后期维护也不利。缺乏必要的本地运维人员,光伏电站建成以后组件或线路故障会造成发电量损失,而在农村光伏电站分散,外聘运维人员会带来较大成本。
最大难题还是资金。虽然政策层面提出国家和地方政府给予较大额度的配套建设资金支持,能否按时落地并不确定。对于银行和用户来说,贷款虽有地方政府贴息,但依然存在偿还风险和长期收益稳定性问题。电站建成后,如发电补贴不能按时发放,也将直接影响扶贫效果。
据国家能源局人士介绍,目前,已经部署试点省份的能源监管机构对光伏扶贫项目进行监管,重点监管光伏扶贫项目工程质量、接入电网、电站运行、电费结算和可再生能源电费补贴发放等情况。
红炜还建议,光伏扶贫作为农村扶贫项目,应考虑光伏与农业的结合,打造现代农业、创意农业,增加农业衍生服务和产品,扩大光伏扶贫收益。
2015年,安徽、宁夏、山西、河北、甘肃、青海等省三十余个县响应国家号召开展首批光伏试点,计划利用6年时间开展光伏扶贫工程。目前光伏扶贫受到国家大力支持,光伏扶贫是中国正在推进的十大精准扶贫工程之一,抓紧光伏扶贫机遇,对推动我国扶贫问题解决提供新思路。本文总结了光伏扶贫模式,分析其扶贫效果,对光伏扶贫模式存在的问题提出对策建议。
一、光伏扶贫内涵
光伏扶贫主要是指在我国贫困地区住房屋顶、荒地和农业大棚上铺设太阳能电池板建设分布式光伏电站,通过自发自用、多余上网,达到精准扶贫的目的。也就是说,农户通过使用这些光伏电能,将多余的电量卖给国家电网,这种分布式太阳能发电,使每个农户都成为小型太阳能电站。光伏扶贫是更精准的扶贫方式,充分利用贫困地区太阳能资源丰富的优势,因地制宜的开展光伏扶贫,实现了扶贫开发和新能源利用、节能减排相结合。
二、光伏扶贫模式分析
根据《光伏扶贫试点实施方案编制大纲(修订稿)》要求和各省的实际条件,本文主要将光伏扶贫的实施模式总结为以下三种:
1.用户分布式光伏发电模式(屋顶扶贫,多为家庭户用系统)
例如:云南红河光伏扶贫项目,共有200套分布式电站,每户3千瓦,年平均发电量3600瓦,贫困户年收益在3000元以上。
2.基于荒山坡的规模化光伏电站模式(地面扶贫,多为村级地面电站)
例如:河北秦皇岛在2016年进行首个选择在荒地上建立光伏电站,不占用耕地和林地,装机容量为20兆瓦,预计年发电量为2500万千瓦时。
3.基于农业设施的光伏发电模式
例如:山西省临汾市永和县红枣光伏大棚,装机容量37.4千瓦,年发电量约6万度,年发电收益超过6万元,不但解决了常年困扰落枣和坏枣问题,还可以获得发电收益,同时带动当地有劳动力的贫困人口实现就业。
山东省寿光市稻田镇张营前村的蔬菜光伏大棚,是山东省首个入网的大棚光伏项目,该项目共有17个光伏发电蔬菜大棚,以380伏电压等级并入国家电网。
针对上述三种模式安装的特点,可利用平铺方式、固定倾角方式和薄膜方式等。这三种模式基本涵盖了当前光伏扶贫的所有模式和光伏电站的投资类别。要因地制宜确定光伏扶贫模式。中东部土地资源缺乏地区,可以村级光伏电站为主(含户用);西部和中部土地资源丰富的地区,可建设适度规模集中式光伏电站。
三、光伏扶贫模式存在的问题
(一)融资体系不完善导致的资金问题
资金问题是光伏扶贫模式存在的最大的问题,我国光伏扶贫的仍存在资金缺口大、融资难等问题。资金缺口问题分为两类,一类是补贴性资金不能及时补到位,是部分地方政府财政上存在问题;另一类是光伏扶贫项目资金来源(财政资金、企业资本、金资资本、农户自筹)筹款不到位,光伏扶贫项目工程浩大,光伏电站前期投资成本较大,收益周期较长,在资金来源不同的扶贫模式下,资金缺口是核心问题,政府和企业没有那么多的钱,即使政府和企业会对其进行政策补贴,农户需要交纳的建设费用也是难以承担。
(二)实施方式不当导致的效益低下问题
在选择具体实施方式的时候,用户分布式光伏发电模式、基于荒山坡的规模化光伏电站模式和基于农业设施的光伏发电模式针对不同的地区有不同的效果,选择不合适就导致成本增加,收益下降。例如在光照良好的荒山上安装户用分布式光伏电站的效益就会低于基于荒山坡的规模化电站。
(三)用户分布式发电模式和小型电站模式导致的问题
对于一些贫困地区存在的人口居住分散,影响光伏电站的建设为户用分布式发电模式和小型电站模式,本身具有分散性的特点,就会导致成本增加和后期维护困难的问题,保证20-25年的长期稳定收益也受到质疑,而且户用分布式发电模式针对农户房屋有相关要求,对于贫困户房屋不符合的农户则不能安装光伏电站。
四、对策建议
(一)政府支持
我国政府要结合实际情况,拓宽资金渠道,多方位筹集扶贫资金,出台一些鼓励企业、银行给予农民惠民贷款的政策。建议政府开办光伏扶贫专项基金,对于需要资金帮助的省份给予资金帮助,解决资金缺口和贷款难的问题。加大对光伏扶贫的宣传力度,强化地方政府各级官员对于国家优惠政策的理解,帮助农户找到解决融资难的路径。
(二)金融支持
金融支持需要各大企业和银行机构协同合作。政策性发展银行和商业银行,应该及时编制光伏扶贫金融服务方案、研究创新贷款模式、优化担保方式、加大信贷支持力度。比如,开展光伏扶贫扶贫专项贷款业务,对于贷款期限延长和利息下降的优惠贷款给予大力,落实专项贷款,在政府大力支持下推动光伏精准扶贫。
(三)因地制宜
根据地区地貌、气候、光照情况,采取“就近发电,就近并网,就近转换,就近使用”原则,建立合适的光伏扶贫模式,例如在北方荒地日照良好的贫困地方可以采取基于荒山坡的规模化光伏电站模式,因地制宜光伏扶贫电站模式会发挥其经济性,使得农民收益有保障。
(四)后期管护
针对后期维护困难的问题,应该建立一套完整的过程质量管理体系。对于分散式的户用分布式电站和小型电站模式,注重产品质量和后期管护,从模式选择阶段开始监管,争取确保其长期稳定运行,带来更持久的创收脱贫。
目前,新能源电动汽车受到了世界各国的大力推广,由中汽协发布的行业数据显示,2017年我国新能源汽车产销均接近80万辆,分别达到79.4万辆和77.7万辆,同比分别增长53.8%和53.3%,2017年新能源汽车产销已占据整体汽车市场的2.7%。[1]但由于电池容量条件的限制,解决电动汽车充电频繁、续航里程短、电池用量大且成本高昂等问题是新能源电动汽车面临的瓶颈,因此基于这些问题对电动汽车续航增程方式的多样化和方便性提出更多的思考。其中风力发电技术因其独有的便利性将应用到电动汽车上,代替部分能源的输出,可以有效承担电动汽车中蓄电池的部分负荷,从而提高续航能力,这对电动汽车发展具有重要的现实意义。
一.风力发电技术概述
1.风力发电系统总体结构及工作原理
风力发电是将风能转化为电能的技术。从能量转换的角度看,风力发电机组由两大部分组成:其一是风力机,它的功能是将风能转换为机械能;其二是发电机,它的功能是将机械能转换为电能[2]。
常规的小型风力发电机组多由感应发电机或永磁同步发电机加AC/DC变换器、蓄电池、逆变器组成[3]。风轮的转动驱动了发电机轴的旋转,带动永磁三相发电机发出三相交流电。风速的不断变化、忽大忽小,发电机发出的电流和电压也随着变化。发出的电经过控制器的整流,由交流电变成了具有一定电压的直流电,并向蓄电池进行充电。从蓄电池组输出的直流电,供给负载。
2. 风力发电机的电力变换装置
由于风能的随机性,发电机所发出电能的频率和电压都是不稳定的,以及蓄电池只能存储直流电能,无法为交流负载直接供电。因此,为了给负载提供稳定、高质量的电能和满足交流负载用电,需要在发电机和负载之间加入电力变换装置,这种电力变换装置主要由整流器、逆变器、蓄电池等组成[4][5]。
2.1 整流器
整流器的主要功能是对风力发电机输出的三相交流电进行整流,整流后的直流电经过控制器再对蓄电池进行充电。一般采用的都是三相桥式整流电路。在风电支路中整流器的另外一个重要的功能是,在外界风速过小或者基本没风的情况下,风力发电机的输出功率也较小,由于三相整流桥的二极管导通方向只能是由风力发电机的输出端到蓄电池,所以防止了蓄电池对风力发电机的反向供电。
根据风力发电系统的容量不同,整流器分为可控与不可控两种。可控整流器主要应用在功率较大的系统中,可以减小电感过大带来的体积大、损耗大等缺点;不可控整流器主要应用于小功率系统中。
2.2 逆变器
逆变器是在电力变换过程中经常使用到的一种电力电子装置,它的主要作用就是将蓄电池存储的或由整流桥输出的直流电转变为负载所能使用的交流电。目前独立运行小型风电系统的逆变器多数为电压型单相桥式逆变器。在风力发电中所使用的逆变器要求具有较高的效率,特别是轻载时的效率要高,这是因为风电发电系统经常运行在轻载状态。另外,由于输入的蓄电池电压随充、放电状态改变而变动较大,这就要求逆变器能在较大的直流电压变化范围内正常工作,而且要保证输出电压的稳定[6]。
逆变器按输人方式分为两种:
(1)直流输入型:逆变器输入端直接与电瓶连接的产品;
(2)交流输入型:逆变器输入端与风力发电机组的发电机交流输出端连接的产品,即控制、逆变一体化的产品。
逆变器的保护功能有:
(1)过充保护:当风速持续较高,蓄电池充电很足,蓄电池组电压超过额定电压1.25倍时,控制器停止向蓄电池充电,多余的电流流向卸荷器。
(2)过放保护:当风速长期较低,蓄电池充电不足,蓄电池组电压低于额定电压0.85倍时,逆变器停止工作,不再向外供电。当风速再增高,蓄电池组电压恢复到额定电压的1.1倍时,逆变器自动恢复工作、向外供电。
2.3蓄电池
在独立运行的小型风力发电系统中,广泛采用蓄电池作为蓄能装置。蓄电池的作用是当风力较强或负荷减小时,可以将来自风力发电机发出的电能中的一部分储存在蓄电池中,也就是向蓄电池充电。当风力较弱、无风或用电负荷增大时,储存在蓄电池中的电能向负荷供电,以补足风力发电机所发电能的不足,达到维持向负荷持续稳定供电的作用。
3.风力发电的分类
按照L力发电机风轮轴的位置分,可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。
(1)水平轴风力发电机:水平轴风力发电机的风轮围绕一个水平轴旋转,风轮轴与风向平行,与旋转轴垂直,并与风轮的旋转平面成一角度(称为安装角)。风轮叶片数目为1~10片(大多为3片、5片、6片),它在高速运行时有较高的风能利用率,但启动时需要较高的风速。
(2)垂直轴风力发电机:垂直轴风力发电机的风轮围绕一个垂直轴旋转,风轮轴与风向垂直。其优点是可以接受来自任何方向的风,因而当风向改变时,无需对风。
二.车载风力发电风能利用依据
.风能利用计算公式:
大型水平轴风力发电机的风能利用率,绝大部分是由叶片设计方计算所得,一般在40%以上。这样计算所得的风能利用率的准确性很值得怀疑。对于小型水平轴风力发电机的风能利用率,中国空气动力研究与发展中心曾做过相关的风洞实验,实测的利用率在23%~29%;如果设定风电装置参数如表1,依据理论计算,汽车正常行驶在60km/h的状态下,其风轮最大能够达800r/min,如果选用600W的永磁直流发电机,其额定电压为12V;此部分电作为辅助装置电源足够使用,即降低了主电源的负荷,又达到了增强车辆续航能力的目的。[7]
但实现车载风力发电的装置有多种可选结构,如风轮前置于车头、放置于车顶或放在车尾,左右后侧翼等,而风轮的形状也有多种选择:轴流式、离心式、滚轮式等,甚至可安装多个风电装置,从而可更合理的利用风力发电技术,为电动汽车续航增程变得更有可靠性。
三、结论
新能源电动汽车的发展是一项非常复杂及漫长的系统工程,目前正处在快速发展阶段,许多国家更是根据自己发展的特点,通过在相关领域的研究与探索,形成了符合自己本国的发展趋势和思路,也反映出对将来新能源电动汽车发展模式的不同思考。本文以风力发电为对象,从风力发电原理、主要设定参数、进行了分析,从而浅谈风力发电在新能源电动汽车上的运用,以此减少电动汽车的能耗和增加电动汽车的续航里程。
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