前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的光伏运输方案主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
本案例为某公司2×600t/d光伏太阳能玻璃生产线的技术经济分析报告。太阳能光伏发电产业属于可再生能源,是符合国家产业政策和节能政策的。光伏太阳能玻璃又称超白压花玻璃,用于制作晶体硅太阳能电池的面板,是太阳能电池的重要组件之一。首先,对国内外光伏玻璃及其上下游产业链进行广泛深入调研,并对市场前景进行风险分析与预测。
考察项目的建设条件,产品覆盖范围,原材料供应及交通运输情况,供水、供电及水文地质资料等。另外,当地的政策支持也很重要。其次,各专业相互配合,设计项目总体规划,厂区布置;讨论确认详细具体的技术方案、工艺流程、主要设备选型及相关配套设施与配套工程等。本项目每条600t/d光伏太阳能玻璃生产线配套4套玻璃直线双边机自动中转机结合连续式水平钢化炉生产装置。最后,根据技术方案提供的一系列技术资料,进行经济效益分析与评价。技术经济分析报告包括详细的文字叙述和精确的数据与图表,以及总平面布置图等。最后汇总各项技术、经济指标(如表1),使投资方和审批方一目了然。
2结语
综上所述,技术经济分析报告对投资项目进行全面、系统、科学的技术分析与计算,提出技术的可行性及先进性。通过对产品成本、盈利能力、投资回收能力、贷款偿还能力和抗御风险能力等进行综合测算与分析,最后提出项目在财务上的可行性。为投资者提供技术和经济依据,避免或降低投资风险。
(1)严谨的市场调研与市场预测,可以避免盲目跟风重复建设,使产品具有良好的市场竞争力。
(2)科学合理的总体规划,避免土地浪费和技术冲突等,节约建设成本。
(3)周密、先进的技术方案与工艺流程及合理的设备选型,是产品质量和产量及成本的保证,优质、高产、低成本是企业生存的根本。
(4)专业、精准的经济核算对企业的盈亏平衡、投资收益等财务评价,可反映项目的资金回收能力和抗风险能力。
关键词:绿色环保; 变电站;设计
中图分类号:TM6 文献标识码: A
1 前 言
随着城市电网的不断发展,满足国内经济发展的需求,建设低能煤耗、低污染低排放的绿色电网成为电力建设发展的重要目标。绿色变电站若采用成熟适用的节能技术,可以降低电网运行损耗及变电站建设及运行成本,为建设资源节约型、环境友好型社会作出贡献。
2 绿色变电站的设想
2. 1 新技术的应用与设备材料的选择
2. 1. 1 光伏技术的应用
某些地区地处高原,日照强烈,日照偏角小,是发展光伏发电的理想地区,可以利用站内空置场地和主控综合楼屋顶及墙面安装光伏发电系统作为站用电源之一光伏发电系统采用并网技术接入站用电380/220V工作段,光伏电池所发的电力可直接提供给站用负荷使用。
2. 1. 2 主变压器的选择
据估计我国变压器的总损耗占系统总发电量的10%左右,应选用空载损耗及负载损耗较低的主变,减少主变运行过程中电能的损耗云南地区地形复杂,采用总重量较轻的分解运输式三相变压器,可以节约制造变压器的钢材和绝缘油。运输也非常方便,运输线路上不需要对部分桥梁道路进行加固。
2. 1. 3电气二次部分
(1)全站的保护柜提倡使用无铅无汞的印刷电路板,避免铅、汞对环境的污染
(2)直流及 UPS 设备的前后柜门均使用网状结构,可解决柜内设备的通风环境,延长了设备寿命。
(3)积极发展在线监测技术,推动和实现设备的状态检修是防止重大恶性事故发生、节约成本和降低检修费的重要举措。
(4)二次设备使用年限结束后,提出回收的规定。
(5)蓄电池采用阀控式密封铅酸蓄电池,具有放电性能好、少维护、环保和占地小等优点。
2. 1. 4 建筑绿色建材
(1)护结构材料的节能: 随着环境保护和节能降耗的需要,具有阻燃耐火 轻质、抗震保温、隔音、耐水抗渗、环保等优点的围护结构材料ALC( 高压蒸养轻质加气混凝土) 开始在变电站应用推广
但是ALC板的造价高,护材料全部采用ALC 板将会增加投资。因此,实际工程中多采用免烧砖。免烧砖很少产生工业废渣,也不排放有害气体,是符合可持续发展要求的绿色新型墙体材料。
(2)外墙装饰材料的节能:外墙的装饰材料要从对资料源的节约、节能和环保的角度,应尽量不选用陶瓷砖。目前可以选用的材料有: 保温隔热涂料、防腐蚀涂料、净化NO和可吸入颗粒物涂料。
(3)内装饰材料的环保:室内的装饰选材要考虑材料的环境协调性,并使室内的污染物不易扩散。室内环境的装饰装修材料的选用多考虑:净化空气功能乳胶涂料、抗菌涂料、具有湿度调节功能的无机粉末涂料,在抹面材料中选用具有相变储能材料调节湿度增加室内环境的舒适程度。
(4)高强钢的使用: 高强钢管状结构的构架具有更高的抗弯、抗扭能力、构架采用高强结构钢,构架用钢量约为传统普通结构钢构架的85% 设备可以安装在较少的高强钢构架上将减少管道开挖、底座基础和接地工程的费用。同时,既少且轻的构架可以缩短装配时间,加快表面收尾工程的进度。高强钢锥管构架几乎是免维护的,采用可靠的工程涂料进行防腐处理可提高使用寿命。
2. 2电气部分的设计
(1)站址的合理选择:应尽可能地让站址靠近电能消费集中的电力负荷中心,还需兼顾线路走廊的需求,减少线路在架设过程中所需的设备材料,减小对沿途居民的影响。应注意项目区附近的生态敏感点,减少和防止污染。应充分考虑站区的地质条件,避开不良地质构造区域,减少变电站建设时需对站址进行的处理,保证变电站安全运行。
(2)优化电气配置方案:某些地区地形复杂,在特殊地形可以考虑采用如GIS HGIS和罐式断路器等紧凑型设备布置,避免对基本农田的占用及边坡处理所需的费用。近几年出现的悬吊管母的布置方案管母弧垂小,没有电动力和风力引起
的摇摆,对构架拉力小,还可以压缩相间距离,还可灵活调节管母高度,减少场地对坡度的要求及三通一平场地所需工程量。
(3)减少电缆长度:合理规划电缆沟路径,减少电缆长度,降低电缆中的电能损耗。
(4)优化站内照明系统:运行人员需要每天手动开关照明,运行工作量大,存在对用电造成浪费的可能性。目前,已经有厂家能提供智能照明电源系统,实现通过程控方式控制站内照明预先设置定时开启/停止照明时间,可在远方计算机修改预定时间,也可在非预定时间采用远程方式遥控操作,该智能照明电源系统费用不超过5万元。
(5)电气二次部分:全站设备使用 IEC61850网络规约,设备通信经过光纤挂网,可节省通信线路,减少电磁辐射。主变使用 PLC自动控制,使其运行在最经济状态,全站配置图像监控系统,减少对运行人员的依赖。二次设备间用通信网络交换模拟量、开关量和控制命令等信息,取消常规自动化系统一次设备和二次设备之间点对点式的控制电缆,采用光纤网络直接通信,变电站可使用一套 GPS,一套我国自主研发的北斗对时系统。
3、220kV 绿色变电站工程设想
3. 1 工程建设规模
弥渡变电站电压等级为 220kV/110kV/35kV,本期建成1台180MVA 的三相组合式有载调压变压器、2回220kV 出线、6回110kV出线、35kV建成组电容器。
3. 2 绿色变电站的设计方案
3. 2. 1 电气一次部分
(1)站址选择:弥渡变站址距离公路近,交通方便,便于设备的运输,同时也减少了新建进站道路的工程量。站址所在的地形四周开阔,障碍物少,方便进出线的引接,同时场地未发现断层、滑坡、崩塌、泥石流及岩溶等不良地质作用存在,场地稳定,适宜建筑。
(2)悬吊管母布置方式弥:渡变电站采用了悬吊管母的布置方式,减小间隔宽度,减少构架受力,增加变电站设备安装的灵活度,同时其抗震能力也能承受住8度的地震烈度。
(3)35kV配电装置室的布置:35kVI、II 段配电室合为同一建筑。该方案较 35kV 配电室采用三栋独立的建筑,站区围墙占地面积可减少902.41m2,减少了征地所需费用。
(4)主变选择:弥渡变所需的主变容量大,运输重量大,而变电站位于边远山区,因此采用三相组合式变压器,将主变分拆运输,减轻运输重量,避免变压器占地面积大的缺点。
(5)站用变选择:由于非晶合金变压器在站用变上的制造经验有限,弥渡站用变采用 S11 型变压器,其空载损耗比S9型下降20% ~ 30%,空载电流下降70% ~ 80% 设2 台站用变,将其中一台作为施工电源变,待施工完毕后用作站用变站用电屏选用GCS系列智能屏,380 /220V站用电系统为单母线分段接线,进线采用 ATS 智能开关自行完成站用电备自投功能
(6)全站照明: 户外照明灯具采用 LED 光伏照明灯具代替常规防震型投光灯及防眩通路灯照明,同时配蓄电池 太阳能板 控制器 LED 灯头 逆变器 灯杆 户内照明灯具采用 LED 光源节能灯具代替普通节能灯具,能满足正常及事故照明的需求,具有市电亮,应急亮,配8Ah锂离子电池,应急时间>12h 的功能
3.2. 2 电气二次部分
(1)变电站按无人值班变电站设计,全站设一套图像监视及安全警卫系统。同时,通过本站远动终端装置RTU或综合自动化装置,将各个主要设备的运行数据经信息通道送至运行监控中心及操作队部,自动生成各类图文信息和报表,以便监视查询。
(2)采取诸多抗干扰措施:监控系统站级层网络通信介质采用光纤,各智能 I /O 模块间通信采用双绞线带屏蔽的计算机专用电缆并在屏蔽层一端接地;到微机型保护的交、直流电源进线,先进抗干扰电容,然后才进入保护装置内;主控室应尽可能避开强电磁场、强振动源和强噪音源的干扰; 选用屏蔽性能优越的阻燃屏蔽控制电缆,其屏蔽层应可靠接地;二次屏柜的具体接地措施严格按照相关技术规程和反事故措施要点执行。
(3)全站设备都使用 IEC61850 网络规约;对时系统使用一套GPS,一套北斗; 蓄电池在使用年限结束后,要求厂家进行回收; 全站保护柜使用无铅无汞的印刷电路板; 直流及UPS系统的前后柜门均使用网状结构。
关键词:光伏发电;环境影响;光污染
前言
太阳能是清洁的、可再生的能源。利用光伏电池将光能直接转化为电能的光伏发电,具有不需要燃料、环境友好、无转动部件、维护简单、由模块组成、功率可大可小等突出优点。因此太阳能光伏发电作为重要的可再生能源形式,在发电产业快速发展。我国《可再生能源中长期发展规划》中提出到2020年光伏发电将达到180万千瓦的装机目标,并在产业结构调整指导目录(2011年本)中将太阳能光伏发电系统集成技术开发应用划分为鼓励类。随着国家产业政策的支持,中国光伏产业在国家大型工程、推广计划和国际合作项目的推动下,以前所未有的速度迅猛发展。光伏发电装机容量在可再生能源领域内仅次于水电和风力发电,对优化能源结构起到了非常重要的作用。光伏发电的环境效益有目共睹,它不会污染空气和水源,不会排放有毒或有害物质,对公众安全没有威胁,然而光伏发电对局部生态环境的影响及对景观的污染也日益受到人们的重视。本文从环境影响评价的角度分析了施工期和运营期光伏发电项目对环境的影响,为从事和管理光伏发电项目的部门提供决策依据,使光伏发电项目对环境的影响减到最小。
1.施工期的环境影响分析
光伏发电项目施工期主要是土建施工、支架安装和电器设备组装调试、电缆埋设等,主要对环境的影响包括:对大气环境、水环境、噪声、固体废物、生态环境的影响。平整场地、挖填土方,使施工场地的地表和植被遭到破坏,表层土壤,遇风可产生扬尘。土方的临时堆放会对生活区产生影响。堆放易产尘的建筑材料,如无围档,随意堆放,会产生二次扬尘。建筑材料的运输,如不采取有效的遮盖措施,会产生扬尘。在建、构筑物施工期间搅拌机搅拌混凝土和砂浆时也会造成水泥粉尘散发。施工垃圾的清理会产生扬尘。总之,施工活动将造成局部地区环境空气中的颗粒物浓度增高,尤其是在久旱无雨的季节,当风力较大时,施工现场表层的浮土可能扬起,经类比调查,其影响范围可超过施工现场边缘以外50m远。在施工前做好施工规划,尽量减小施工面,施工中对集中起尘区采取洒水抑尘,可有效减小扬尘对环境的影响。施工期废水和生活污水来自施工用水和施工人员生活用水的排水。施工用水主要为混凝土拌和和养护、场地的降尘喷洒等。采取合理安排和严格管理用水,基本没有废水产生。施工生活区会有施工人员生活污水产生,由于人员相对较少,污水量也较少,可集中后经沉淀等初步处理洒于草地。施工期噪声主要源自施工机械和运输车辆。主要产生噪声的施工机械有起重机、挖掘机、推土机、搅拌机、装载机、压实机、振捣棒和振捣器、砂轮锯、空气压缩机等。这些噪声源的噪声级分别在79dB(A)~95dB(A)之间。根据噪声预测结果施工边界噪声达标衰减距离最大为100m,考虑到施工对周边环境的噪声影响,施工应合理安排作业时间,对施工机械设备做好检修维护,尽量减轻其噪声影响。施工过程中将进行场地平整、基坑开挖与回填、道路修筑及排水沟构筑等土石方的填挖,如果能合理利用土石方量,做到挖填量平衡,则不产生固体废弃物。光伏电站建设内容主要包括进站道路、施工检修道路、光伏阵列系统基础及安装、配电装置和生活区、电缆敷设等工程,这些工程的实施均要占压地表、破坏地表植被。另一方面,施工机械和人员的活动也会对站内和附近地表土壤及植被造成扰动破坏,引起土壤侵蚀及水土流失。光伏电站水土流失重点时段为施工期,重点区域为光伏阵列和检修道路区。因此电站建设中,应按已制定的施工方案明确施工范围,避免对周边土地和植被的扰动。
2.运营期的环境影响分析
太阳能光伏发电是利用自然太阳能转变为电能,在生产过程中不直接消耗矿物燃料,不产生大气污染物、水污染物和固体废物,因此运行期间对环境的影响主要表现为以下几个方面。运营期光伏方阵噪声主要是箱变和配电装置运行时产生的电磁噪声,一般光伏电站变压器容量小、电压低,运行中产生的噪声源强不大于60dB(A),同时变压器布置在变压器室,方阵四周有围墙,噪声源在变压器室内传播和围墙的阻隔衰减10~15dB(A),则在建筑外的衰减效果可达45~50dB(A),不会对周围环境产生影响。逆变器是由电子元器件组成,其运行中的噪声很小,不会对周围环境产生影响。运营期固体废物对环境的影响主要包括废旧器件、废油和废旧蓄电池。光伏电池板故障率约为万分之一,逆变器整机的设计寿命为25年,内部元件主要是电容等一般使用寿命为15年,在逆变器整机设计寿命内需更换一次。电气元件及变压器的设计寿命均大于25年,不存在更换情况。更换下的电容等与故障后更换下的光伏组件可返厂维修再利用处理,不产生固废。废油主要来源于主变压器,事故情况下可能会造成废油泄漏,但主变一般设有事故油池,能够满足防渗要求,防止废油渗漏产生污染。光伏电站使用的蓄电池,其正常寿命在10~15年间,产生的废旧蓄电池交给有资质的单位回收处理,不会对环境产生影响。多晶硅电池组件上表面为玻璃结构,因此会产生光污染。一般采用透光率极高的自洁防眩光涂层,透光率达95%以上,光伏阵列的反射光极少,对阳光的反射以散射为主,无眩光。合理的布置面板位置和放置角度,可以改变太阳光反射高度,不会对附近高速公路和居民住宅等产生光污染。生态影响主要表现在改变土地的利用性质,使原荒草地变成工业用地。光伏电站建成后在站内道路边、墙根和其他不影响电站运行前提下能植草的地方种植草,恢复植被,可减轻电站对生态环境的影响。电站经生态恢复投入运行后,可作为当地一个别致的景点。光伏发电项目在保证安全正常发电的前提下,可作为所在区域一个很好的高科技生态环保主题的旅游景点资源,将有助于当地旅游业的进一步发展。
关键词:光伏发电;投资风险;项目管理。
1引言
光伏发电的施工项目较为复杂,施工技术也比较复杂、资金额度较大,使得项目中会面临各种各样的风险[1-4]。基于此,本文主要对我国光伏发电项目投资风险的主要来源进行了分析,并提出了相应的风险管控对策。
2我国光伏发电项目投资风险的主要来源
(1)光伏产业分布特征带来的投资风险。我国的光伏产业主要使用的是晶体硅太阳能电池,主要有系统集成企业、光伏组件封装企业、系统平衡部件制造企业、太阳能电池片制造企业、太阳能多晶硅材料制造企业五大企业;而专用设备制造企业、薄膜太阳能制造企业、系统平衡部件制造企业等都和主产业链有关。从我国整体局势来看,光伏产业链的发展呈现金字塔趋势,下游的企业门槛低、数量较多,规模不够大,而上游的企业生产规模大,企业投资规模也比较大。而我国光伏产业还不能实现自主研发,还需要进口一些部件,存在技术不密集的问题,从而影响投资管理。(2)政府角色定位偏差带来的投资风险。从我国形式来看,我国政府管理问题的角色定位存在问题,在进行投资管理时,政府不能将各个部门之间的关系进行协调,从而在组织光伏电站投资项目时不能公平公正的对待。政府的首要职责就是发挥其职能,对组建融资平台的事宜进行探究,发挥政府引导作用,实现现代化治理框架的构建,将分散的城市规划建设和财政资金集中起来,从而促进城市建设收益模式的完善。就太阳能研发工作而言,政府需要采取特许经营的融资模式。通过城市基础设施建设项目带来的政府补贴收益、特许经营权产生的衍生收益、特许经营产生的经营性收益这三种收益确保光伏电站建设项目的现金流平稳,确保收益的合理性。该融资模式在为光伏电站建设项目融资提供良好环境的同时,还可以利用好社会资源,实现光伏电站的可持续发展。(3)监督管理体系缺失带来的投资风险。我国光伏发现者投资模式管理方式和传统的基础设施建设一样,地方的政府部门对光伏发电站都有一定的监管权,就会出现“九龙治水”的情况,导致光伏发电投资项目的风险管理工作不能落实,从而出现风险分担不合理的情况。(4)相关法律不完善带来的投资风险。一旦光伏发电投资利益分配不均匀,责任不明确,这就在建设经营过程中出现各种风险;其中,一部分风险来自法律,由于我国光伏发电的法律体系还不够完善,就会导致项目出现困难,如在项目初期,可能是法律所允许的,但是到生产运维时法律就会禁止。这样的问题如果不解决,就会使得项目的开展没有规范,从而使得各个部门的风险、责任都无法确定,不能实现对风险的控制和管理。(5)风险控制意识缺乏带来的投资风险。我国政府在建设光伏电站项目方面是全力以赴的,但光伏发电站的建设存在资金需求大、建设周期长的特点,就会使得政府会在其他地方引言投资。而政府部门没有风险控制意识,单纯认为一切都在掌控之中,而实际上,光伏发电项目存在的风险还是会存在,且还会由于没有风险控制意识导致更多风险的发生。
3光伏发电项目投资风险的管控对策
(1)加强光伏发电项目投资风险的监控。①强化风险管理意识,对于光伏发电项目的投资方而言,必须强化风险管理意识,确保光伏发电投资项目的每一个环节潜藏的风险因素都被及时识别出来,同时落实分析评价并及时采取针对性的解决措施,确保投资项目的正常落实。②建立健全完善的风险管理体系;由于我国市场经济体制起步较晚,存在构架体系不健全且不成熟的问题,大多数法律法规都与光伏发电投资项目的风险管理不匹配,同时光伏发电投资项目保险有关的规章制度缺失。基于此,各投资方需要结合实际状况,建立健全完善的风险管理体系。③构建合理的投资项目风险管理责任体系;构建合理的投资项目风险管理责任体系能够切实提升投资方抵抗风险的能力。投资方应当及时确定关键的风险控制点,规避投资风险。(2)预防光伏发电项目投资风险。风险预防的关键性作用在于能够最大限度降低光伏发电项目各类投资风险出现的概率;所以投资方应当制定切实可行的防控措施。这就要求投资方需要充分研究与分析光伏发电项目投资过程中面临的主要风险,并制定针对性的防控措施,具体可以从以下几个方面着手解决:①高度重视因自然因素带来的投资风险问题,在光伏发电投资项目正式施工之前,需要对施工现场的气候状况、光照强度与时间等各方面自然因素实施系统性的研究与分析。②在设计施工方案的时候,相关人员需要对施工单位的资质、运行状况以及人力资源状况等实施严格的审核。③对施工单位实际运营状况,包括资产负债率、收益率以及近年的利润率等重要因素进行全面分析与调查。(3)风险规避。风险规避从本质上来说就是对可能出现或者即将出现的各种投资风险实施提前预测,并以此为依据,制定针对性的防控解决措施。如此这样,就可以避免投资风险带来的经济财产损失。基于此,各投资方在对光伏发电项目进行投资的过程中,需要最大限度规避各类政策风险,尤其是部分大型地面光伏发电项目,更需要格外注意对项目合作主体债务以及土地政策向抵触的风险,因此,需要对投资项目的选址与合作方式进行适当调整。举例来看,针对屋顶分布式的光伏发电项目而言,投资方需要对新建屋顶资源的各个关键方面进行严格审核,包括开工许可证、规划许可证、土地证以及房屋产权证等四证保证齐全。这样就能够确保屋顶的租赁权在整个光伏发电项目全生命周期内不会出现变动,从而带来投资风险。(4)风险控制。光伏发电项目投资风险的控制工作主要分为两大块进行:①预防与控制投资风险。②制定与之对应的应急处理方案。具体来看,因为光伏发电项目存在较多诱因引发投资风险。在实际防控期间需要结合投资项目的实际要求,针对各种风险因素实施有效的控制。这就要求投资方的风险管理人员需要全面、深入研究与分析各类光伏发电项目投资风险的诱发因素。同时制定出切实可行且合理的解决措施,及时将投资风险消灭在“摇篮中”。此过程中需要注意的是,风险管理人员需要高度重视光伏发电项目的选址、地理方位、交通运输、地质与地形、太阳能资源、电网的实际距离等多个关键因素进行全面分析。除此之外,在制定风险控制方案的过程中,还需要加入投资风险的预警与预防措施,从而将投资风险带来的影响降到最低。(5)风险转移。风险转移顾名思义,就是将光伏发电项目投资过程中存在的风险因素转移到第三方,通常都是借助合同的方式进行转移。因此,风险管理人员需要在光伏发电项目建设的过程中制定一定的建设保险与财产保险。同时,在已经建成的项目中加入光伏项目财产保险一切险与光伏项目公众责任险等各类有效的保险体系,避免投资项目的运维风险,确保项目投资的收益率,保障投资方的合法权益。
4结语
面对复杂多变的市场环境,光伏发电项目正面临着资金补贴不断下调,政策不断变化,系统运维分散以及并网接入难度大等各种问题,使得项目投资过程中存在较大的风险。因此,为了实现光伏发电项目与电力市场进行良性对接,提高项目的投资效益。相关管理人员需要结合实际状况,从多个角度入手,强化光伏发电项目投资风险的管控,从而提高项目的综合效益。
参考文献
[1]王立.A企业太阳能光伏发电项目投资风险分析与评价[D].江苏:东南大学,2018.
[2]张涛,张凤娜.光伏发电项目的投资风险分析及控制策略研究[J].现代经济信息,2018(14):387.
关键词:太阳能光伏电站;设计;影响因素
引言
人类的生存与发展,离不开能源的支持。石油、煤炭等传统能源紧张问题日渐凸显,严重限制了人类文明的发展,已经成为全世界人们共同面对的难题。为妥善解决能源紧张问题,各国都下大力气进行新型能源的开发研究工作。太阳能光伏发电具有高效、环保、清洁、绿色、可再生的特点。太阳能光伏发电是利用光伏电池吸收太阳辐射能,将之直接转换为电能的发电技术。我国太阳能光伏发电事业起步较晚,经过几年的发展,也取得了阶段性成效,是我国新型清洁能源产业中的中坚力量。
1 光伏电站运行特点分析
1.1 周期性、间歇性、随机性
光伏电站吸收太阳光能并将之转换为电能,这个运作机理决定了光伏发电效率必然受到太阳光辐射变化的影响。太阳光辐射有其自然规律,太阳光辐射强度呈现出由低到高,再由高到低的周期性特点,太阳能光伏电站的发电效率也随之呈现出对应的周期变化。天气变化导致太阳能辐照度变化,从而影响光伏电站发电效率,这些都说明光伏电站具有随机性和间歇性。光伏电站出力的间歇性和随机性会导致电压波动、闪变等电能质量问题,是电网安全运行的重要风险因素。上述因素都必须在进行大型并网光伏电站二次系统设计予以充分考虑。
1.2 静止发电性
太阳能光伏发动属于静止型发电,电站所用设备中不包含旋转部件,部件损耗速度慢,维护、保养难度和成本较低,在进行电气二次系统设计时可以按照有人值守、无人值班模式进行设计。
1.3 场地偏远性
太阳能光伏发电以太阳能为基础能源,在太阳能电站建设项目选址时就倾向于选择光照强度高、日照时间长、太阳能资源丰富的地区,我国大型并网光伏电站多在西北、华北及华南等地,这些地方不仅光照条件好,而且土地资源丰富,大量荒漠和滩涂地区非常适合建设土地需要量很大的太阳能光伏电站。由于这些地方地广人稀,地处偏远,在设计光伏发电站控制方式时多采用远程监控或集中监控模式。
2 太阳能光伏电站设计影响因素分析
2.1 气象环境因素影响分析
气象条件是对于太阳能光伏发电影响最为显著的因素之一。气象环境的变化往往会以太阳光到达地面的辐射强度变化的形式体现出来,进而对太阳能光伏发电产生直接影响。在进行光伏电站的设计时,要充分考虑电站所处地区的自然气象、气候条件,科学设置适应当地气象环境的气象环境设备,保证设备功能与当地气象环境相契合,充分发挥应有效能。
2.2 太阳能光伏电池最佳倾角影响因素分析
光伏电站的发电量取决于太阳能电池片吸收太阳光的情况,而后者又受太阳能光伏电池倾角的影响。在条件和工程进度充裕前提下,为了达到设计最佳效果,建设单位要在太阳能光伏电站所在场址设置太阳能观测站,收集项目所在地的太阳能资源数据,测光时间应达到1年以上。若无项目所在地完整年的实际观测数据,可选择场址附近已有的长期测光资料对场区内观测站进行模拟测算,评估拟选场址的太阳能资源。从而对太阳能光伏电池倾角进行确定,在计算机的辅助下使用专业软件对太阳能光伏电池的倾角进行调节,使得光伏电站的年发电量最大。
2.3 太阳能光伏电站安全性影响因素分析
由于光伏电站选址大部分都是位于西部荒漠地区或者沿海滩涂地区,气候条件恶劣。阵风或强台风威胁严重,光伏阵列露天布置,光伏支架方案及光伏组件安装须考虑抗台风设计。光伏方阵建于地面,方阵基础须满足抗压、抗拔、抗倾覆等要求。安装支架或线缆桥架等室外设备均需要考虑防腐蚀及抗盐雾设计。防风和防腐设计是影响光伏电站使用寿命和投资回收的关键,设计人员需要特别注意。
2.4 太阳能光伏电站经济性影响因素分析
太阳能光伏电站作为能源产业的重要一环,经济指标是其建设实施时必须考虑的重要问题。在进行光伏发电站项目前期决策阶段,要充分对项目可行性进行论证,确保电站建成投产后的经济效益达到预期水平,要坚持用发展的眼光看待问题,要着眼于区域经济的未来发展以及光伏企业的规模效应,科学确定太阳能光伏电站的数量以及规模。
3 太阳能光伏电站的设计要点
3.1 电池组件的选择
常用的太阳电池组件主要有以下几种类型:单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉电池、铜铟硒电池等。光伏电池组件的选择应在技术成熟度高、运行可靠的前提下,结合电站周围的自然环境、施工条件、交通运输的状况,选用行业内的主导光伏电池组件类型,重点选择市场主流的一线供应商的产品。根据电站所在地的光资源状况和所选用的太阳电池组件类型,计算光伏电站的年发电量,选择综合指标最佳的太阳电池组件。
3.2 太阳电池方阵安装方式的确定
光伏阵列的安装方式主要有固定式、单轴跟踪式和双轴跟踪式,跟踪系统的控制方式又分为主动式控制方式、被动式控制方式和复合控制方式。光伏阵列运行方式不同,其建设成本及年发电量也不同。其中固定式的建设成本最低,单轴跟踪式的次之,双轴跟踪式的最高。对于光伏系统年发电量,则是双轴跟踪式的最高,单轴跟踪的次之,固定式的最低。对于系统的运行维护,相比于固定式,跟踪式的结构复杂,且故障率较高,因而具有较高的维护与维修成本。因此,需要结合项目的具体情况,对投资成本、建设难度、运维可靠性等多方面因素综合考虑,最终制定出光伏阵列的安装方式。
3.3 光伏电站的开发模式
光伏电站需要占用大量的土地资源,传统的电站建设完成后,光伏支架下方的土地大多处于闲置状态,综合利用率不高。光伏电站宜采用“农光互补”、“渔光互补”以及“盐光互补”等综合开发模式,将农业生产与光伏产业相结合,将带动其它相关产业发展,实现真正意义上的高效绿色循环产业。电站设计阶段需要考虑后期其它产业生产的需要,实现光伏发电和绿色产业生产经营的双赢。
4 结束语
以太阳能为代表的新型清洁能源是未来能源产业的主流发展方向。我国是能源利用大国,同时具有丰富的太阳能光伏资源,发展太阳能光伏产业的条件和需求同时具备。大力发展太阳能光伏发电,不仅可以缓解我国能源紧张的局势,还可以大幅降低煤炭、石油等传统能源消耗,减少环境污染,提高环境质量,对于我国具有中国特色的社会主义建设事业健康稳步发展有十分重要的积极意义。
参考文献
关键词:建筑节能;光伏建筑一体化;光伏幕墙;光伏玻璃组件
中图分类号:TU524文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)21-0115-04
建筑物消耗的能量大约占总能耗的三分之一。化石能源日益枯竭和化石能源消耗所带来的气候变暖,导致人类赖以生存的环境污染越来越严重,在国际及国内节能减排,低碳经济日趋重要的日趋紧迫的局势下,减少建筑能量消耗越来越重要,意义非常深远且迫在眉捷。
建筑节能可分为被动式和主动式节能。被动式是提高围护结构的热功性能和用电器效率,在不影响人们舒适度情况下,减少能量的消费。随着科技提高及国家相关强制政策的实施,新建建筑的能耗比老式建筑已经下降了一半。主动式节能是通过建筑本身附加装置,通过利用其它清洁能源来达到减少外部电网电能需求。建筑与太阳能的结合来解决建筑所需的部分能耗是建筑节能非常重要的途径。
建筑光伏发电具有省地、节材、直接使用、削峰填谷等优点,是国家重点扶持的低碳经济的重点项目。
1建筑光伏发电的基本形式
建筑光伏发电基本为三种形式:支架式;构件式;建材式。屋顶电站是第一种形式及支架式,其主要是利用建筑屋顶这块地,与地面电站比较接近。构件式是利用建筑的雨棚、遮阳板、栏板构件增加了光伏发电功能。建材式是将太阳能电池与瓦、砖、卷材、玻璃等建筑材料复合成在一起成为不可分割的建筑构件,光伏幕墙是其中的形式之一。
从2009年国家统计资料及申请资料上看,第一种形式占据了绝大多数,第二种及第三种尚少,真正意义上的光伏幕墙产品尚属于起步阶段。
光伏产品如何融入建筑,保持建筑风格,具备建筑围护功能,保证建筑水密性能、气密性能、抗风压性能,抗震、采光、隔声、耐撞击及热工性能、美观耐久,避免光伏产品给建筑带来的不利影响,如温度升高、电流危害等,最大限度提高光伏幕墙的产能,降低制造安装成本、提高投资回报率、容易维护、检修、保养,是光伏幕墙面临的急待解决的技术难题。屋顶光伏电站是光伏建筑的起步阶须,随着技术进步将会朝着兼顾发电和建材功能的方向发展。
屋顶光伏电站的成功经验值得总结与借鉴,特别是比较屋顶支架式光伏组件与光伏幕墙光伏玻璃组件之间不同与相同(为了便于两者之间比较,本文光伏幕墙特指垂直立面),采取相应对策,非常有利光伏幕墙水平提高与发展。
2光伏电池选型比较
幕墙光伏玻璃组件的光伏电池选型,对提高光伏玻璃组件的电性能,提高电产能,保证其作为建材必须具备的功能,如抗风、防雨、隔热、绝缘透光、美观、力学性能(足够强度和刚度),不易破损,便于降低成本,施工安装、运输、检修有着非常重要的作用,是光伏幕墙必须解决的技术难题。
光伏电池选用及电性能要求比较。
为了便于论述,本文仅对市场上常见的、产业化的产品进行列表
类别 晶体硅太阳能电池 薄膜太阳能电池
单晶硅 多晶硅 非晶硅 铜铟锡 碲化隔
光电转换率 12%~16% 12%~16% 6%~9% 11% 9%~12%
其中非晶硅薄膜电池是市场主流产品,碲化隔由于会对环境产生二次污染,需要采取相应的回收保证措施。
光电转换率是衡量太阳能电池性非常重要的指标,但不是唯一的指标,设计中如果片面地采用高转换率的太阳能电池,而不进行使用条件分析、成本分析,则会适得其反。
太阳能电池的光电转换率,是在标准测试条件下的转换率:
光源辐照度为1000 W /m2;
测试温度25℃;
AM1.5地面太阳光谱辐照度分布。
太阳能电池实际使用条件与标准测试条件下的以上三个条件都会产生很大差别,应针对不同环境、不同条件进行分析,并有针对地采取措施。
2.1辐照度差别
光伏工作中采用的太阳常数值是一个衡定值即1367±7W/m2,是指地球大气层之外,平均日地距离处,垂直于太阳光方向单位面积上所获得太阳能辐射能。阳光穿过地球大气层时,至少衰减了30%,加上空气污染云层影响,即使采用最佳倾角安装的太阳能组件也很难达到1000W/ m2的太阳辐射能,况且太阳辐射能随日出与日落和季节不同、云层变化不断变化。
下图为太阳辐射能分布以及发生频率分布图:
表1中国部分城市太阳辐照量统计表
城市 纬度
(°) 最佳倾角
(°) Ht[Kw・h(m2・d] 垂直和最佳倾角比值
最佳倾角安装 垂直安
装(南向)
海口 20.02 10 3.8915 2.0771 0.53
广州 23.10 18 3.1061 1.8398 0.59
昆明 25.01 25 4.4239 2.6973 0.61
福州 26.05 16 3.3771 1.8991 0.56
贵阳 26.35 12 2.6526 1.4715 0.55
长沙 28.13 15 3.0682 1.7156 0.56
南昌 28.36 18 3.2762 1.8775 0.57
重庆 29.35 10 2.4519 1.3345 0.41
拉萨 29.40 30 5.8634 3.6935 0.63
杭州 30.14 20 3.183 1.8853 0.59
武汉 30.37 19 3.1454 1.8536 0.59
成都 30.40 11 2.4536 1.3863 0.57
上海 31.17 22 3.5999 2.1761 0.60
合肥 31.52 22 3.3439 2.0351 0.61
南京 32.00 23 3.3768 2.0804 0.62
西安 34.18 21 3.3184 2.0009 0.60
郑州 34.43 25 3.8807 2.4450 0.63
兰州 36.03 25 4.0771 2.5495 0.63
济南 36.36 28 3.8241 2.4754 0.65
西宁 36.43 31 4.558 3.0242 0.66
太原 37.47 30 4.1961 2.7699 0.66
银川 38.29 33 5.0982 3.4324 0.67
天津 39.06 31 4.0736 2.7473 0.67
北京 39.56 33 4.2277 2.9121 0.69
沈阳 41.44 35 4.0826 2.8643 0.70
乌鲁木齐 43.47 31 4.2081 2.7818 0.66
长春 43.54 38 4.4700 3.2617 0.73
哈尔滨 45.45 38 4.2309 3.0740 0.73
关键词:渔光互补;水土流失;防治分区;水土保持措施
由于常规能源资源的有限性和环境压力的增加,世界上更多国家加强了对新能源和可再生能源技术发展的支持。近年来,国际上光伏发电迅猛发展,国内能源结构调整步伐明显加快,清洁能源开发生产能力日渐提高。渔光互补光伏电站项目采用“板上发电、板下养殖”的渔光互补光伏应用形式,既能实现浅水水面上光伏发电,又能在水下开展水产养殖,高效地利用了水资源和土地,实现了渔光互补。项目不仅有利于环境保护,更能促进太阳能光伏产业的发展,实现经济、生态和社会效益最大化。但是,工程建设也可能带来一系列环境问题,例如升压站、进出站道路、光伏阵列及集电线路沟槽等建设活动,若不采用合理有效的水土流失防治措施,易产生水土流失。泥沙进入周边道路、海域、水塘及农田等,导致道路交通受阻,甚至使周边海域及水塘水体内悬浮物含量增高,农田被掩盖。因此,为防治工程建设过程中可能出现的水土流失,尽可能地降低水土流失危害,必须在工程建设前开展合理有效的水土保持设计。目前,国内渔光互补项目开展处于起步阶段,水土保持设计经验欠缺,仍存在一些突出的问题,如水土流失防治分区不合理,防治分区内水土保持措施设计不完善,给水土保持措施设计及其后续实施造成困难。本文以科太新能源惠来县岐石镇50MW渔光互补光伏电站项目一期工程水土保持设计为例,结合相关工程设计经验,对渔光互补发电工程水土保持设计要点进行分析,为类似工程的水土保持设计提供一定的借鉴和参考。
1项目及项目区概况
科太新能源惠来县岐石镇50MW渔光互补光伏电站项目一期工程拟建场址位于揭阳市惠来县岐石镇。本工程为光伏电站一期工程,建设规模为26MWp,预计年上网发电量3282.3万kWh。工程建设内容包括110kV升压站、光伏阵列、场内检修道路和集电线路四部分,共布置为1个升压站、26个光伏阵列、26座逆变升压室、3km长的场内检修道路和4.7km(单回电缆线路长度)长的35kV集电线路,共安装250Wp的多晶硅光伏组件104000块。工程总投资24700万元,水土保持总投资107.74万元,总工期3个月。工程建设总用地面积40.59hm2,其中永久用地1.33hm2,临时用地39.26hm2;土石方挖方总量1.36万m3,填方总量4.64万m3,借方3.90万m3,弃方0.62万m3。项目建设场址处于平原地区,地貌类型为水面。场址范围内地势总体较为平坦、开阔。项目区属亚热带季风气候,年平均气温为21.9℃,年平均降水量为1810mm。项目区地带性土壤主要为赤红壤,植被为亚热带常绿阔叶林,场址内林草植被覆盖率约为30%左右。土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主,水土流失容许值为500t/km2•a。本工程任务及建设内容比较典型,具备了一般渔光互补发电工程的特点,水土保持设计的重点应放在水土保持分析与评价、水土流失防治分区及水土保持措施设置等方面。
2施工组织及方法
2.1施工组织
根据项目实际情况,项目区占地均为虾塘、鱼塘等,无法在红线范围内布设施工营造区,因此将施工营造区布置在项目区红线外较为平坦的荒草地上。在施工期间集中设置1个施工生活区,区内设置混凝土搅拌站、砂石料堆放场、钢筋加工场,生产用办公室和生活临时住房等。光伏电池钢支架就地组装,不集中设堆放场地。集电线路沿场内检修道路一侧敷设,施工平台直接利用场内检修道路,分段施工,开挖后土方堆于场内检修道路,电缆架好后尽快回填。
2.2施工方法简介
升压站:升压站征地按最终规模一次性征地,施工前先进行四周挡墙围墙的施工,施工围蔽好后进行场地平整,这样可减少水土流失的影响范围。场地平整后,进行站内建筑物基础施工,再进行站内建构筑物施工。电控楼及生活消防水泵房基槽土方采用机械挖土,预留300mm厚原土,用人工清槽后进行基础砼浇筑及地下电缆沟墙的砌筑、封盖及土方回填。升压站施工采用机械与人工结合的施工方法,采用大型机械施工,土石方基本实现了随挖、随运、随排,避免了施工场地临时堆放,减少了工艺环节,控制了土石方流失量。光伏阵列:光伏阵列主要布置在鱼塘和其他草地上,无需进行场地平整。光伏阵列采用预制管桩基础,首先进行地基处理,对于占用鱼塘和水渠的部分,先抽干水,待塘底晾干后用脚手钢管搭设防护栏,铺设3cm的钢板,吊桩采用一点吊法。阵列支架采用镀锌螺栓连接,逆变升压室基础施工采用预制管桩加承台。变压器、逆变器及相关配套电气设备采用吊车将逆变器吊到安装位置进行就位,固定在基础预埋件上,焊接固定。光伏阵列基础施工采用预制管桩基础,其扰动强度小,尽可能地保护了原状土,整个工程施工中没有采用爆破等有潜在破坏因素的工艺。集电线路施工:35kV集电线路施工采用机械和人工相结合方式。其中,沿道路敷设的部分电缆在道路施工时已预留管沟,减少了土石方二次挖填,施工平台直接利用施工(检修)道路或修建临时道路兼作施工平台,电缆架好后尽快回填,利于水土保持;沿荒草地布置的电缆敷设以人工挖填为主,能更好地控制开挖的范围,避免不必要的开挖和过多的破坏原状土,开挖土方也基本能够得以及时回填,减少了基坑暴露时间,利于水土流失的防治。场内检修道路:场内道路修建主要采用机械和人工相结合,路基修筑主要以压路机、推土机为主。路基均为填方路基,均利用现有塘埂进行扩建,减少了路基填方,且施工时分段施工,路基填筑好后及时进行浆砌石边坡的修建,利于水土流失防治和边坡的稳定。
3工程建设水土流失特点及危害
3.1工程建设水土流失的特点
光伏建设项目水土流失有以下特点:①水土流失呈面状分布,水土流失面积较大;②升压站区基础施工、光伏阵列区基础施工、检修道路及检修道路施工等容易造成水土流失;③水土流失重点在施工建设期;④光伏阵列区是水土流失重点区域。
3.2水土流失危害
光伏建设项目水土流失危害主要表现在以下几个方面:①工程施工产生的水土流失将可能对征地线外的自然沟道造成堵塞,对该区域的防洪和灌溉造成压力。②工程施工时可能易导致土方进入行车路面,造成路面污染,影响行车安全。③工程建设将影响村民的生产、生活以及周边的自然景观,影响土壤肥力,对耕地造成减产。
4水土流失防治分区及预测
4.1水土流失防治分区
本工程光伏发电布置较集中,占地性质以临时占地为主,占地类型以坑塘水面为主。本工程中水土流失发生的主要环节为升压站土石方挖填工程及建构筑物基础施工、场内检修道路修筑、光伏支架及逆变升压室基础施工、集电电缆线路电缆沟挖填工程等。根据项目建设工程施工特点、施工区水土流失类型和强度来划分水土流失防治区域,本项目水土流失防治分区划分为升压站区、光伏阵列区、场内检修道路区、电缆线路区和施工营造区等5个一级防治分区。
4.2水土流失预测内容及方法
本工程水土流失预测内容主要包括:扰动原地貌和损坏地表植被面积的预测、损坏水土保持设施数量和面积的预测、弃土弃渣量的预测、可能造成的水土流失量预测以及可能造成的水土流失危害预测。水土流失预测采用定性和定量相结合的方法进行,水土流失背景值通过实地调查确定,水土流失量预测采用类比法。由于广东省光伏发电项目尚处于起步阶段,暂时没有已验收并投入运行的光伏项目作为类比工程,经分析和筛选,“500kV韩江输变电工程”与本工程在地貌特征、气候特征、土壤性质、植被类型等方面相似,主体工程布置和施工对地表的扰动方式也相同,两者有较大的可比性,采用该类比工程及综合调查值作为本项目的土壤侵蚀强度的参考值是合理的。因此,采用“500kV韩江输变电工程”的地表扰动土壤侵蚀强度进行本项目水土流失预测。
4.3水土流失量预测
背景值:根据现场调查分析,本项目场址现状水土流失现象轻微,侵蚀强度属微度侵蚀区,因此,确定本项目区土壤侵蚀背景值为200t/km2.a。扰动后土壤侵蚀模数:本项目升压站区施工期的侵蚀模数采用类比工程变电站区施工期的监测值,光伏阵列区、场内检修道路区及电缆线路区施工期的土壤侵蚀模数采用类比工程塔基及施工场地区施工期的监测值,施工营造区施工期的侵蚀模数采用类比工程牵张场区施工期的监测值。自然恢复期土壤侵蚀模数:类比工程监测总结报告确定自然恢复期土壤侵蚀模数为1000t/km2.a,因此本项目自然恢复期侵蚀模数也取为1000t/km2.a。采用类比法确定的各预测分区的侵蚀模数后,根据各预测分区的面积和产生水土流失的历时,经测算,本工程建设可能造成水土流失总量为1148t,其中施工期1132.4t、自然恢复期15.5t;可能新增水土流失量为1099.6t,其中施工期1091.7t、自然恢复期7.9t。
5水土保持措施设计
针对光伏发电比较集中、场内地貌主要为鱼塘地貌、区内地形平坦、占地面积较大的特点,本工程水土流失防治应注重拦护、植被恢复等措施,并采用植物与工程措施相结合的防治方法,根据各防治分区的水土流失特点进行措施布置。
5.1升压站区
升压站选址于一鱼塘内,因此升压站施工前需进行清淤并进行土方回填,施工前先进行四周挡墙围墙的修建,施工过程中设置围墙内侧及进站道路两侧的临时排水及沉沙等措施,以排导升压站施工期的汇水,施工后期布置站址绿化、浆砌片石护坡、混凝土排水沟及浆砌石排水沟等防护措施。
5.2光伏阵列区
工程建设期光伏阵列区是新增流失量最大的区域,应是重点水土流失防治区。光伏阵列区占地内主要为鱼塘、虾塘及盐田等用地,施工过程中塘底已晾干,且周边有塘埂拦挡,但是塘埂及边坡容易在机械施工扰动地表的情况下产生水土流失,为防止施工期间水土流失,在鱼塘塘埂坡脚和逆变升压室四周修建编织土袋挡墙,并对鱼塘塘埂边坡进行临时覆盖,施工结束后,鱼塘、虾塘等继续恢复使用,占用的盐田无需进行处理,仅对塘埂进行全面整地和铺植草皮等植被恢复措施。
5.3电缆线路区
电缆线路区占用地类为其他草地,表层土为比较肥沃的腐殖土,为了满足后期绿化土的需求,电缆线路开挖土方前先进行表土剥离,电缆线路开挖土方需临时堆于施工平台上,为防止临时堆土的流失,用编织土袋在临时堆土一侧进行临时拦挡,采用塑料彩条布覆盖保护堆土边坡,电缆施工结束后进行表土回填、全面整地和铺植草皮等植被恢复措施。
5.4场内检修道路区
场内检修道路主要满足施工期施工车辆通行及光伏组件运输的需要,光伏阵列集中布置,并且主体设计尽可能结合了现有村道和塘埂布置,施工检修道路施工过程中,为防止施工时土方向下边坡滑落,在道路填方边坡坡脚修建编织土袋挡墙,编织土袋挡墙外侧布置临时排水沟,并对填方边坡进行临时覆盖,施工结束后对道路两侧布置浆砌片石护坡等防护措施,因施工期间电缆沟回填土方需临时堆放于该区,需补充施工期间临时堆土的临时拦挡、覆盖等防护措施。
5.5施工营造区
根据项目实际情况,施工营造区布置在项目区红线外较为平坦的荒草地上。场地平整后,沿施工营造区四周修筑临时排水沟,阻止周边汇水及排导区内汇水,施工结束后拆除施工营造区,进行全面整地和撒播草籽等植被恢复措施。
6结语
6.1渔光互补电站项目采用“板上发电、板下养殖”的渔光互补光伏应用形式,实现渔光互补,发挥综合效益的同时,应开展水土保持工作,避免给周边环境带来负面影响。
6.2水土保持设计应考虑施工方法和工序带来的水土流失可能性,综合水土保持基本理论,采用合理的水土保持措施。
6.3在水土保持分区中,宜采用升压站区、光伏阵列区、电缆线路区、检修道路区及施工营地区等分区方法。6.4采用的水土保持措施要结合原地形地貌特点,优化布置,使水土保持措施经济高效。
参考文献
[1]李海涛,林炬,陈荣,等.渔光互补型光伏电站对生态环境影响的探究[J].城市地理,2016(20):76~79
[2]姚娜,吴薇,程艳辉,等.光伏电场水土保持措施配置初探———以郧西县光伏发电工程为例[J].亚热带水土保持,2014(1):52~55
关键词:太阳能;光伏发电技术;应用
中图分类号:TK511文献标识码: A
一、太阳能光伏发电的优缺点
1、太阳能光伏发电的优点
与火力发电系统相比,太阳能光伏发电的优点主要是:从环境效益上说,太阳能光伏发电污染排放少,不会有资源枯竭的危险,使用者心理上更容易接受,符合现代人绿色环保的能源理念。从经济效益上说,太阳能光伏发电能源质量,不需要消耗燃料、不受地域限制,设施一旦投放,即可就地发电,经济效益显著。从技术角度而言,太阳能光伏发电技术已经日趋成熟,无机械传动部件,操作、维护简单,运行稳定可靠,一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电,加之自动控制技术的广泛采用,维护成本低。
2、太阳能光伏发电的缺点
从环境效益上来说,光伏生产最重要的一个环节就是多晶硅的生产。多晶硅行业是个重污染的行业,国内尾气回收工艺不尽完善,晶硅副产品是四化硅是高毒物质,倾倒或掩埋四氯化硅将造成寸草不生土地几百年都无法使用等巨大的环境风险。
从经济效益上来说,虽然太阳能光伏一点投入使用后便会产生巨大的经济效益,但是在前期投入上,投入成本仍然是巨大的。他能量密度低、需要占用大量的土地资源,且受气候因素和地理位置的影响较大。再者,太阳能电池组件成本高昂,目前仍然达不到将其进行民用普及的水平。
从技术角度来说,目前太阳能光伏技术已经日趋成熟,但是目前太阳能电池生产成本迟迟不能降下来也可以说是一个技术难度。为了降低成本,现在普遍采用多晶硅代替电池中的单晶硅。多晶硅材料制备的新技术、快速掺杂表面处理技术、提高硅片质量等是当前的主要技术问题。
二、太阳能光伏发电产业存在的一些问题
1、太阳能光伏发电并网问题
未来太阳能能源肯定是重要的能源供应来源,当光伏发电在电网电源中的比例达到一定规模时,必须考虑其对电网电压频率控制的影响,必须对光伏电站进行科学合理的调度运行控制。光伏发电的大规模接入增加了电网的安全稳定控制难度,如何利用光伏发电并网智能化技术提高电网安全稳定水平是突破的重点之一。
2、光伏产业盲目扩张,产业和市场不对等,不利于行业健康发展
过去几年内,我国光伏产业界抓住欧美国家光伏市场的快速增长的机遇,利用国内人力和资源成本较低的比较优势,实现了迅速起步与发展壮大。但受全球光伏产业的产能迅速扩张以及金融危机影响,未来世界光伏市场将呈现供过于求的趋势,使光伏产业面临大规模洗牌。最近我国光伏企业已普遍停止扩产、削减产量。在这个洗牌过程中,利润率最高的环节也将逐渐转向下游的光伏发电运营业,使得出售光伏电力比出售光伏组件和系统具有更长远稳定的回报,这也是传统光伏产业界(光伏设备制造业)日益重视、极力呼吁启动国内光伏市场的根本原因。光伏产业没有形成一个权威机构管制,缺少长远发展规划实践,相关技术人才匮乏,研究力量薄弱,高端实验设施落后。
三、太阳能光伏发电技术的具体应用
1、独立光伏发电系统的建立
独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接,因此其建设地点一般选在与电网隔离的偏远地区,比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独立光伏发电系统中不可缺少的,这是由于太阳能发电一般选择在白天,然而负荷用电是全天24h实施,这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境影响下,其供电可靠性很难得到保障,然而对于偏远无电地区而言这一系统的建立已然产生十分重要的社会价值。
2、光伏建筑一体化应用
关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面:通过在建筑物屋顶安装光伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联,进而构成光伏建筑一体化系统;通过建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板,利用光伏玻璃幕墙替代原有幕墙,提高墙面积屋顶的太阳能吸收量,这就同时实现了建材功能与发电功能,是对光伏发电成本的有效控制。与此同时,在墙体外饰材料研究方面也出现了全新的彩色光伏模块,这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得建筑物外观更具美学欣赏价值。
3、混合型光伏发电系统的构建
所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏发电系统的过程,混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势,扬长避短,从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状况的影响,在冬季风力较大地区,就可通过光伏发电和风力发电的混合模式,尽可能减少天气变化对发电系统的影响,进而达到控制负载发电率的目的。
4、光伏发电在LED照明中的应用
作为半导体材料制作而成的组件,LED与光伏发电的结合可实现电能至光能的转化。这一半导体照明技术不仅有着环保、节能、高效的技术优势,并且照明周期较长,且易于维护。光伏发电在LED照明系统中的应用突出了光生伏特效应的技术原理,通过太阳能电池实现对太阳能至电能的转化,再借助LED照明系统将其转化为最终的光能。由于LED照明和光伏发电技术同是直流电,因此转化过程并不需要借助变频器,这明显提高了整个过程的执行效率。除此之外,在可充放蓄电池的辅助下,光伏发电在LED照明中的技术优势必将更加突出。
四、太阳能光伏发电产业未来发展方向
1、未来太阳能光伏发电产业一定会成本,使之普及开来
太阳作为一种高效环保的绿色能在未来一定会得到光伏的应用。通过加大资金投入和政策扶持力度和企业的创新研发力度,一定能够降低光伏发电系统成本。现阶段光伏技术最关键的问题,就是要提高电池效率和降低成本。通过采用更先进的电子器件及高效模块降低特定系统平衡成本;通过高效的生产方案、通用型材料的增用以及新蓄电池的观念等手段降低电池成本;通过引进先进封装技术及提高电池工作效率来降低特定模块的生产成本。最后,通过降低电池成本一定会降低太阳能光伏发电的整体成本。
2、未来民用太阳能光伏发电将大行其道
当太阳能光伏生产的整体成本降低之后,未来的民用太阳能产业一定会大行其道,将在通信和工业应用、农村和偏远地区得到广泛应用。太阳能光伏建筑一体化亦是未来的一个发展趋势,对于城市而言可以有效节约土地资源,提升高层建筑利用率。西部地区太阳能资源丰富地区农村光伏发电站的建设可以与风能发电系统互补满足农村基本用电要求。另外太阳能庭院灯,太阳能路灯等都将为家庭和市政建设节约能源。
太阳能光伏发电是一种清洁能源,零排放、无污染,且其技术日趋成熟、成本不断下降,已经适合规模应用,今后,太阳能光伏发电必将在公共建筑或民用建筑中广泛应用,光伏发电也将成为我国的一种常规能源。
结束语
综上所述,在现有技术的基础上,生产企业必须深入的加快研发节奏,降低生产成本,提高产品质量。政府方面更加需要推进绿色能源普及使用的进程,制定强有力的产业政策和法规条文,保障光伏产业的发展。伴随着人民环保意识的增强,我们相信在市场改革和政府政策的联动作用下,我国的光伏发产业必定能稳步健康发展。
参考文献
[1]柴亚盼.光伏发电系统发电效率研究[D].北京交通大学,2014.
[2]熊静.光伏并网发电系统的研究[D].南京理工大学,2014.
关键字:山区用电;智能光伏发电系统;供电
中图分类号:TK511 文献标识码:A 文章编号:
前言
海南省位于低纬地区,光照时间长、强度高,空气清洁度好,阳光穿透性强,年太阳辐射总量在5100MJ/m2以上,平均气温23.4~26.5℃,日照时数在1573~2443h之间,太阳能资源丰富。
光伏电站是利用电阳能直截发电的装置,其是利用太阳能极板将太阳能转化成为3—6伏的低压直流电,然后由蓄电池进行蓄积,最后由逆变器将低压电转成220伏或380伏的交流电压,通过电网供给用户使用。2010年1月3日,海南电网首个智能光伏发电系统在白沙县南开乡高峰村委会道银和坡告两个自然村正式送电运行,两村在全省率先用上最环保的光电,标志着海南智能光伏发电探索迈出成功第一步。
道银和坡告两村智能光伏发电系统由北京能源新技术研究发展中心研究设计,整体性能设计正常工作负荷为600W,同时也可短时为800W负荷供电。单套户用光伏发电系统日供电量不小于 1.8kWh,每天满负荷工作3小时的情况下,可保证连续阴雨供电3天,系统整体寿命超过20年。系统具备完善的各类保护功能,能够确保人身和设备的安全。工程总造价140多万元。
一、解决山区无电村人民群众用电问题,具有重要的社会意义。
通过实施边远山区无电自然村的电力建设,海南电网公司可以更好的服务“三农”,主动承担社会责任,用实际行动践行“为海南做贡献,为南网添光彩”的理念,做到让政府放心,让人民满意,树立良好的企业形象。
(一)智能光伏发电系统可以满足无电村人民群众用电需求。
电力是经济和社会发展的重要基础,也是现代文明生活的重要标志。受历史和自然条件的制约,截至2009年12月,道银和坡告两村仍然无法通电,这些人民群众都是热切的期望能够用上电,因此解决道银和坡告两无电村电力建设,可以满足当地人民群众用电需求,使两自然村群众享受到电力带来的文明生活。
(二)智能光伏发电系统可以改善无电村人民生产生活条件。
在道银和坡告两无电村,当地群众生活条件艰苦、资讯闭塞,生产方式落后,严重制约着两村经济社会发展和人民生活水准的提高。通过进行电力建设,道银和坡告两村人民群众就可以使用各种家用电器和工农业生产设备,从而根本改善当地的生产和生活条件,提高劳动生产率,对这些地区的经济发展和农民生活水准提高,具有重要的促进作用。电视机等电器的使用有利于党的政策和致富资讯在偏远地区迅速传播,对农民群众思想观念的更新,培育造就社会主义新型农民,实现农村地区精神文明和物质文明双发展,缩小城乡差距,具有十分重大的意义。
(三)智能光伏发电系统可以促进边远山区无电村经济和社会的和谐发展。
建设社会主义新农村,改善农村生活环境、提高农民生活水准,首先就要解决农村用电等基础设施问题,因此解决道银和坡告两无电村的用电问题,已经成为促进该地区经济协调发展、改善当地生产生活条件、脱贫致富、实现全面建设和谐社会目标的重要内容,是建设社会主义新农村的必然要求。
(四)智能光伏发电系统可以改善无电村能源使用结构。
电能是相对比较清洁和高效的二次能源,道银和坡告两无电村通电后,可以大幅度减少对树木的砍伐和对石油、煤炭等矿石能源的依赖,能够改善当地能源使用结构,有利于节能降耗和环境保护工作,对于构建环境友好型社会大有好处。
二、智能光伏发电系统对解决山区无电村电力供应,具有较大优势。
道银、坡告两村毗邻,位于白沙县西南部,地处莺歌岭自然保护区腹地,南度江之源,西邻昌江县,距离白沙县城约56公里。由于地处山区,交通闭塞,从白沙县城前往道银、坡告两村,要驱车行驶3个小时左右的山路到达高峰村委会,再从高峰村委会步行翻山越岭近2个小时才能到达。道银、坡告两村有住户29户,常住153人,均为黎族,居住茅草房、人均年收入不足800元,被誉为白沙县最偏远、贫困的山村。
2009年,海南电网公司科学决策,决定对道银、坡告两村采取智能光伏发电系统供电方案,有效解决了边远山区农民用电问题。实践证明,在采用电网延伸方式供电无法到达,或供电成本较高、维护管理难度较大和严重破坏自然环境的情况下,采取分布式智能光伏发电系统解决边远山区用电的方式是科学、有效的解决办法之一。
实现节能环保。
道银和坡告两村采用智能光伏发电系统供电,有效解决了采用电网延伸方式供电,新建线路将穿过林木密集区,需砍伐大量林木,造成环境破坏的影响;解决了因10千伏线路供电半径过长,线路走廊条件较差,造成线损率高供电难题。
节约建设成本。
经现公司专家组场调研和科学概估,道银和坡告两无电村使用的智能光伏发电系统供电比采用大网延伸供电的户均投资小,该工程两个无电村采用的户用型光伏供电系统约为5万元.套/户,总投资为140万。如采用大网延伸供电,户均投资为10万元以上,且后续管理费用投入较高。
工程建设简单。
道银和坡告两无电村使用的600W户用智能光伏供电系统单套重约300公斤,运输方便。施工时仅需在室外制作一个混凝土基础,然后安装光伏组件,最后将三部分进行简单的电气连接,安装方便。每户在3人协作安装的情况下,费时约为4小时,工期较短。
运行维护方便。
道银和坡告两无电村使用的光伏供电系统没有转动部件,基本上可以免维护,仅需每3至5年更换一次蓄电池,维护工作量较小。
供电可靠性高。
道银和坡告两无电村使用的智能光伏发电系统采用较高质量标准和可靠性参数,最大限度降低了系统维护工作量。系统集光伏发电、充放电控制和逆变控制等功能为一体,采用免维护蓄电池,并具有直流输入过欠压保护、直流输入极性反接保护、蓄电池过充电保护、过放电保护、交流输出超载、短路保护等保护措施,提高了系统可靠性。
实现智能管理。
道银和坡告两无电村使用的智能光伏发电系统具有电能品质管理功能,对供电品质和用电数量进行监控和管理。该系统采用先进的感应式智能控制单元,记录并保存系统每天的发、用电量,并对用户的用电量、剩余电量资讯进行智能化管理和即时显示。当剩余电量不足时具有提示功能,且掉电情况下数据不会丢失。同时,智能控制单元采用先进的“智能投切开关”,在出现故障时自动切断用电负荷,同时实现对用电情况的即时管理,并且加入了智能提醒系统,当用户用电超过一定时间后会告警,提醒用户节约用电。
操作简单便捷。
道银和坡告两无电村使用的智能光伏发电系统具有人性化操作介面,独立的总电源控制开关使得操作更加简易方便,指示灯直观地反映了系统运行状态,同时具有系统故障报警功能。
三、采用智能光伏发电系统解决无电村用电难题,取得了良好社会效益。
白沙供电局主动承担社会责任,在海南电网公司的正确领导下,创新电网建设,历时一年,克服重重困难,完成供电可行性调研、勘测设计、设备运输和施工等各项工作,于2009年12月底,顺利完成了智能光伏发电系统设备安装调试任务,2010年1月3日,正式投入送电运行。社会各界和各级政府给予高度评价和肯定,取得良好社会效益。
白沙县委县政府认为白沙供电局为白沙县道银和坡告两无电村送来了期盼已久的“光明”,结束了两村多年来无电的历史,开启了道银和坡告两村走上新农村建设、致富奔小康的步伐,是一项功在千秋的民心工程,是一项让偏远山区贫困农民享受改革开放成果的阳光工程。
社会媒体对白沙供电局成功探索采用智能光伏发电系统解决偏远山区无电村供电问题也给予高度关注。《中国电力报》和《中国南方电网报》分别刊登文章,从支持绿色能源开发、做好自身节能降耗、为用户提供安全可靠、清洁环保电力;发展低碳经济,电网企业走向低碳时代的角度,对白沙供电局成功迈出海南智能光伏发电探索第一步给予高度评价和肯定。《海南日报》刊登文章,高度称赞白沙供电局主动力承担社会责任,为服务社会主义新农村建设做出重大贡献。
四、成功探索智能电网管理模式,提升了白沙电网综合管理水准。
(一)创新运行维护管理模式。
为加强道银和坡告智能光伏发电系统的运行维护管理,确保电力供应的安全优质,根据《光伏发电系统运行维护说明》和国家有关规定,白沙供电局研究制定《道银和坡告智能光伏发电系统运行维护管理暂行规定》。一是明确管理权限。根据智能光伏发电系统运行维护管理对专业技术要求较高的实际,白沙供电局根据实际决定道银和坡告智能光伏发电系统运行维护管理归口变电管理所负责,维护运行管理范围包括光伏组件、蓄电池和用户终端。二是明确运行维护管理内容。主要为:每季度对系统设备巡视1次,半年对系统设备检修试验和保养1次,受理故障报修,建立工作档案(要求做好工作日志、事故及处理情况记录、检修记录,建立和完善技术设备档案、用户档案、系统档案)。三是购置备品备件和相关仪表器具。 四是加强业务技术学习培训。聘请厂家技术人员对运行维护管理人员进行业务技术培训,同时鼓励部门负责人和维护管理人员自学相关方面知识,不断提高技术技能。
(二)加强用户安全用电管理和安全用电宣传教育。
因边远山区长期处于无电状态,其用户对电气知识接触了解较少,安全用电意识观念淡薄,加强用户安全用电管理和安全用电知识宣传教育是一项尤其重要的工作。白沙供电局根据用户实际,制定了六条通熟易懂的用户安全用电管理要求,一是要求用户增加用电设备时需报白沙供电局管理部门允许和备案,发现导线有过热的情况时,必须立即停止用电,并报告管理人员。二是要求晒衣线(绳)与线路、构架要保持1.5米以上的距离,严禁将晾晒衣物或物体悬挂于线路、构架上。三是教育儿童不在电气设备、线路、构架附近玩耍。四是用户不准线上路、构架附近进行打猎、放风筝等,防止意外损坏设备。五是教育用户如擦拭灯头、开关、电器时,须断开电源开关后进行;更换灯泡时,须站在干燥木凳或其他绝缘物上进行。六是禁止在系统附近堆放柴草等易燃物品。同时,白沙供电局还制作安全用电常识海报,在用户生活区大量粘贴,深入开展安全用电知识宣传教育。
五、白沙供电局智能光伏发电系统建设投运,具有重要借鉴意义。
白沙供电局道银和坡告两村智能光伏发电系统运行使用已将近三年,系统运行正常稳定,该发电系统满足人民群众日常生活照明,农业生产等基本用电需求。系统安全可靠,清洁环保,节能降耗。虽然目前智能光伏发电建设成本较高,但经过测算,对于年光照充足且距离电网较远,人员稀少地区的无电村,光伏发电的经济性要优于电网延伸方式供电。