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新能源绿色光伏电站的关键技术应用
作者:admin 浏览次数:1413 时间:2019-04-15

为推进分布式发电发展,加快可再生能源的开发利用,提高能源效率,保护生态环境,国家发改委出台了相关优惠政策,文章通过一家电企的实际情况,分析了光伏发电系统的一般原则和技术要求,并对投资与收益回报关系进行了详细论证。
光伏建筑一体化是指在不破坏一幢建筑整体架构的基础上,把太阳能电池组安装在其外边并使之产生电力,这样的方式在欧美、日本等国家已经相当普遍,近年来,在我国的有些地方也得到了一定的推广,其优势主要表现在:
  (1)能够有效地利用建筑的架构来安装电池组,不必再使用额外的空间。
  (2)光伏电池组安装在屋顶和墙面上能直接吸收太阳能,能让墙面的温度和屋顶的温度降低,减少空调负荷。
  (3)这些光伏组件可作为装饰材料,使得建筑外观悦目,此外还能保温、防水。
  (4)利用太阳能可使光伏电池组及时发电,即刻使用,不需要额外的输电线路。就本人实习的电企来讲,在保证发电稳定的前提下,利用光、煤互补的方式,降低了提高原煤的需求量,实现节能减排的目的。
  (5)利用光伏电池组发电无噪音、无排放、无燃耗,环保。
  2 工作分析
  2.1 资源利用优势
  利用该电企一、二期厂房屋顶和储煤厂房屋顶面积大、无障碍物遮挡的优势,作为太阳能电池板的主要安放地点;该电企厂区硬件和软件资源丰富,光、煤互补的方式既可实现稳定的供电要求,又能优先供电的方式来降低传统能源的用量,达到节能减排的目的。
  2.2 独立光伏发电系统
  为了减少光伏电池阵列和蓄电池备用容量和提高系统的稳定性,降低光伏发电系统建设成本,采用光伏电源和补充性电源、蓄电池协调供电来满足负荷用电需求,利用该电企厂用电作为其备用电源。
  2.3 并网光伏发电系统
  用户侧并网的方式:现有的并网型光伏屋顶,具有比较相近的拓扑结构,是由光伏电池阵列、并网逆变器和控制器组成的。
  �源侧并网:电源侧直接并网的优势在于根据国家的相应政策,能最大限度的提高收益率,尽快回收建设成本,在此运用MATLAB和Simulink对光伏电站整流逆变并网环节做了仿真。
  2.4 光伏系统的交直流供电系统
  电能产生部分-太阳电池:太阳电池的种类很多,目前监测系统采用较多的是硅晶体太阳电池。若要求太阳电池的面积小而能量多,可采用高效率单晶硅电池;若对太阳电池效率没有过高的要求,可采用转换效率中等且价格适中的多晶硅电池;若对系统的室内操作有要求,最宜采用多晶硅太阳电池,太阳电池的使用年限约为25年。
  电能存储部分-蓄电池:蓄电池也是能量供应系统中的重要一环,它负责在阳光充足的情况下将太阳能产生的多余电能储存起来,同时在没有阳光的情况下释放电能以维持整个传感系统的正常工作。
  过程控制部分-充放电控制器:充放电控制器是控制维护整个系统在正常范围内工作,在向蓄电池充电的过程中防止过充电、反充电以及温度保护,在蓄电池向负载放电的过程中防止过放电,并维持一个稳定的输出电压。
  2.5 供电负荷的选择
  负荷的选择主要受到用电设备功率大小、安全级别及工作时间的限制,根据用电设备性质的不同分为直流用电设备和交流用电设备,直流母线可以直接向直流LED等照明设备提供电源,而交流用电装置需要经过逆变装置,向厂房照明、监视系统、部分小功率提水泵等交流设备提供电源。
  2.6 接入系统的一般原则和技术要求
  分布式电源并网电压等级可根据装机容量进行初步选择,参考标准如下:8kW(含)以下对应220V的等级、8-400kW对应380V的等级,400-6000kW对应10kV等级,5000-30000kW对应35kV等级,最终并网电压等级应根据电网条件、经济对比来确定。若高、低两级电压均具备接入条件,有限采用低电压等级接入。
  2.7 投资与收益回报
  收益分为国家补贴、自发自用抵消的用电费用、脱硫燃煤的收购电价三个部分,分布式光伏发电并网系统并入电网的方式,具体分为自发自用、自发自用余电上网、全部上网三种。
  对于独立光伏发电系统:按每发1度补0.42元算,厂用电发电成本0.34元,补助=P×0.42=2456元,节省厂用电=P×0.34=1989元,收益=补助+节省厂用电=4446元,年收益=3275×365=162万元。
  对于用户侧并网发电系统:Ⅳ地区上网电价为1.2元/kWh,补助=(P0-2730)×η×0.75×1.2+2730×0.67×0.42=3618+768=4386元,节省厂用电=2730×0.67×0.34=622元,收益=补助+节省厂用电=5008元,年收益=5693×365=183万元。
  对于电源侧并网发电系统:补助=P×1.2=5264元,节省厂用电=0元,收益=补助+节省厂用电=5264元,年收益=5264×365=193万元,前期投入主要为电池板的投入,大约为1400万元。
  如果全部采用自有资金投入,独立光伏发电回收成本需要8.6年时间,用户侧并网发电需要7.7年时间,电源侧并网发电需要7.2年时间。
  综上所述,对该电企光伏电站的认识有如下三个方面:光伏电站的设计停留在理论和仿真阶段,缺乏实际的测试样品和装置;要充分考虑逆变与非逆变的效益差异,一般认为绍光伏系统的逆变效率为0.75,实际上光伏逆变系统的效率很低;光伏发电系统建成后的日长维护问题需要纳入考虑之中。

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