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0.前言
光伏发电站是以光伏发电系统为主,包含各类建(构)筑物及检修、维护、生活等辅助设施在内的发电站。太阳电池组件是光伏发电站的基本组成部分,它是具有封装及内部联结的、能单独提供直流电输出的太阳电池组合装置。在光伏电站工程中,如何优化太阳电池组件支架基础、提高支架的经济性和施工速度,已成为土建工程中急需解决的问题。作者结合多年的设计经验,通过工程实例,分别探讨了不同型式光伏支架基础的优、缺点,解决了土建工程中光伏组件基础结构安全与经济性不能并存的难题。
1.项目概况
新疆天华阳光农一师光伏电站位于新疆农一师阿拉尔市境内农一师十团十一连附近,总建设规模200MW,本期拟建设规模30MW,共使用单体容量为240Wp的光伏组件126000块。每40块光伏组件组成一个标准光伏方阵,,全站共由3150个标准光伏方阵组成。
1.1站址地理环境
项目场址地势南高北低,起伏不大,较为平坦开阔,平均海拔1000~1020m,场址的地理坐标位于北纬40°41′20.62??~40°43′0??、东经81°16′7.26??~81°18′21.04??之间,占地面积约为5.3km2。
1.2地质岩性及力学性质
场地土均属全新统冲积物,地层结构明显、层位稳定。场地土的成层结构及特点如下:
第①层粉砂层,浅黄色,松散-稍密,局部缺失,层底埋深0.20-2.10,平均厚度1.02m,承载力特征值fak为90kPa。
第②层,粉质粘土层,棕红色,可塑,无摇振反应,稍有光泽,干强度高,韧性高,水平连续分布。层位埋藏在0.0~3.7m之间,平均厚度1.9米,承载力特征值fak为100kPa。
第③层粉砂层:灰色,松散,稍湿-饱和,层位埋深在0.8~3.7m以下,局部夹含少量粉质粘土透镜体。此层矿物成份主要为长石、石英和云母,承载力特征值fak为110kPa。
厂区标准冻深80cm,表层土为季节性冻土。
1.3地震及场地
根据国家《建筑抗震设计规范》,厂区抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,地震分组为第三组,中软场地,场地类别为Ⅲ类,地震动反谱特征周期为0.65s。
1.4地下水及腐蚀性
厂区地下水属河流冲积层孔隙潜水类型,地下水位在自然地面以下-3.0~-2.1m左右,稳定水位-2.6~-1.7m,地下水埋深在基础以下,对支架基础基本无影响。
本场地环境类别为Ⅲ类。综合评价场地土腐蚀性为:厂区地基土对混凝土为中腐蚀性,对钢筋混凝土中的钢筋为中腐蚀性。厂区地下水对混凝土为中腐蚀性,对钢筋混凝土中的钢筋为中腐蚀性。
2.光伏支架基础设计
光伏支架是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳电池板而使用的特殊支架。光伏支架基础是将支架所承受的各种作用力传递到地基上的结构,其形式种类多样,工程使用数量庞大,,合理选用结构安全、经济可靠的支架基础型式对整个工程都有很大影响,因此必须引起足够重视。
2.1基础的选型
根据本工程地勘报告,适合本工程地质条件的光伏组件支架基础主要有独立基础、条形基础、预制桩基础、钻孔灌注桩基础、钢螺旋桩基础。
(1)独立基础:形式简单,应用广泛,埋置较深,开挖量及回填量较大。
(2)条形基础:基础埋置深度可相对较浅,但开挖量、回填量较大,混凝土量相对较大。此类基础型式多应用于地基承载力较差,对不均匀沉降要求较高的平单轴光伏支架中。
(3)预制桩基础:可批量制作,施工速度快,施工不存在填挖方,仅需简单场平。但采用静压或锤击设备将桩体挤压入土内时,桩体易发生断裂,需对桩顶采用钢筋网加固,增加造价,且垂直度不易保证。多用于淤泥质土、粘性土、填土、湿陷性黄土等。
(4)钻孔灌注桩基础:成孔较为方便,可以根据地形调整基础顶面标高,顶标高易控制,混凝土钢筋用量小,开挖量小,施工快,对原有植被破坏小。但存在混凝土现场成孔、浇筑,适用于一般填土、粘性土、粉土、砂土等。
(5)钢螺旋桩基础:成孔方便,可以根据地形调整基础顶面标高,不受地下水影响,在冬季气候条件下照常施工,施工快,标高调整灵活,对自然环境破坏很小,不存在填挖方工程,对原有植被破坏小,不需要场平。适用于沙漠、草原、滩涂、戈壁、冻土等。但用钢梁较大,造价相对较高,且不适用于有强腐蚀性地基及岩石地基。
各种基础型式的详细比较见下表。
光伏支架基础方案比选表
综上所述,总结设计经验。预制桩基础与钻孔灌注桩基础造价基本一致。钢螺旋桩基础相对钻孔灌注桩造价稍高,但螺旋桩有施工快,对环境影响较小等优点。在对环保要求较高或工期较紧,投资允许的情况下,可优先采用。本工程支架基础选定为工程造价较低的钻孔灌注桩式基础。
2.2基础设计
光伏组件支架基础上作用的荷载主要有:支架及光伏组件自重、风荷载、雪荷载、温度荷载及地震荷载。其中起控制作用的主要为风荷载,因此基础设计时应保证风荷载作用下基础的稳定,在风荷载作用下,基础有可能出现拔起、断裂等破坏现象,基础设计应能保证在此作用力下不出现破坏。
2.3连接设计
支架杆件间的连接可采用焊接或螺栓连接。螺栓连接对结构变形有较强的适应能力,用钢量小且制作较为方便,施工安装速度快、便捷;焊接连接施工安装速度较慢,需要在基础中预埋钢板,用钢量较大;焊机进场需要较长距离施工供电,而且现场施焊受天气影响较大,所以本工程采用螺栓连接。
2.4地基处理及基础防腐
基础设计时,对基础混凝土及钢筋的防护,应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》的规定。本工程采用钻孔灌注桩式基础,混凝土等级采用C35,水胶比不宜大于0.45,钢筋混凝土保护层加厚。并且,混凝土中应掺入抗硫酸盐的外加剂,掺入混凝土阻锈剂等措施。
关键词:十二五规划;光伏工程;人才培养;应用研究型
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)12-0155-02
一、太阳能光伏产业十二五发展规划与启示
工信部于2012年2月24日印发《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》,规划从经济目标、技术目标、创新目标和发电成本目标四个方面明确提出了太阳能光伏产业的发展方向,作为光伏行业十二五最重要的规划文件的,使得近日来一直处于寒冬的光伏行业,终于迎来期盼的政策“温暖”。规划表示,“十二五”期间,光伏产业保持平稳较快增长,多晶硅、太阳能电池等产品适应国家可再生能源发展规划确定的装机容量要求,同时积极满足国际市场发展需要。支持骨干企业做优做强,到2015年形成:多晶硅领先企业达到5万吨级,骨干企业达到万吨级水平;太阳能电池领先企业达到5GW级,骨干企业达到GW级水平。规划还调整了光伏发电成本目标,称:到2015年,光伏组件成本下降到7000元/千瓦,光伏系统成本下降到1.3万元/千瓦,发电成本下降到0.8元/千瓦时,光伏发电具有一定经济竞争力;到2020年,光伏组件成本下降到5000元/千瓦,光伏系统成本下降到1万元/千瓦,发电成本下降到0.6元/千瓦时,在主要电力市场实现有效竞争。规划还提到了“十二五”期间对光伏产业的政策支持:提升光伏能源地位,加强产业战略部署;加强行业管理,规范光伏产业发展;着力实施统筹规划,推进产业合理布局;积极培育多样化市场,促进产业健康发展;支持企业自主创新,增强产业核心竞争力;完善标准体系,推动检测认证、监测制度建设;加强行业组织建设,积极参与国际竞争。作为河南省首批申办光伏工程本科层次人才培养的高等院校,我们的人才培养理念和人才培养方案应跟上国际形势和国内产业战略的变化,针对光伏工程专业在校学生正在实施的人才培养方案,以及教学实践的环节中发现的问题,做出及时调整,以满足市场经济对人才的需求。
二、光伏工程本科人才培养方案的思考
1.本科光伏人才培养的定位。从十二五规划看,我国的光伏产业要走自主发展道路,一改过去大量生产太阳能电池及原材料,企业依赖出口销售的单一生产局面,多晶硅、太阳能电池等产品适应国家可再生能源发展规划确定的装机容量要求,同时积极满足国际市场发展需要,更重要的是要大幅度调整光伏发电成本,提升光伏能源地位,将逐步实施“太阳能屋顶”计划推动市场应用和产业发展。行业的蓬勃发展,以经济为基础的同时必须有充足的人才作为支柱。就目前光伏行业人才现状来看,出现两个极端:一是高端人才,包括海归在内的太阳能相关专业的硕士博士生,他们是企业研发部门和科研单位向外挖取的对象;而另一方面是极少数职业技术学院毕业生或经过短期职业培训的技术工人,他们主要在企业生产一线从事技术劳动和管理工作。光伏行业目前的这种人才结构,不能满足行业长足发展要求。而目前作为一个新兴本科层次的光伏工程专业,人才培养方案及模式在国内同等层次的高校中,尚无可以参照执行的标准。根据这种现状,我们将人才培养目标定位在“本科层次,应用研究型”,所谓的“应用研究型”人才,是既可以在企业从事生产和管理工作,在生产一线作为技术员工程师使用,也能参与企业的产品研发,补充到行业科研人员队伍中,以弥补光伏行业人才的缺口。
2.本科光伏人才培养的课程设置。“应用研究型”人才的培养,需要我们在课程设置上合理配置,设计好基础课、专业基础课、专业课的比例,本着“重基础、宽口径”的思路进行课程设置,同时满足高校本科必须的实验环节要求。为着重基础,光伏工程专业外语、计算机应用四年不间断,同时电磁学、电动力学、电工学、电路、模拟电子和数字电子技术、光学、固体物理、半导体物理与器件、工程企图等都要保证足够的学时数;专业课与专业基础课覆盖面要适中,既包括应用光伏学、光伏建筑一体化、光伏技术与工艺、光伏发电系统的设计与施工,还应该有太阳能电池材料等方面的课程;在选修课程与科技创新活动教学计划中要列举更多的与太阳能相关联的可选课目,如洁净能源与不可再生能源,能源材料、应用软件,科技创新等。在各个课程计划中应保证足够的实验学时,确保理论与实践合理配置。
3.“应用研究型”人才是光伏行业当前的市场需求。光伏工程“应用研究型”本科人才培养以“重基础、宽口径”为思路,既符合我国光伏行业的现状,也符合当前大学生就业市场的需要。尽管在国际国内太阳能光伏产业都持续迅猛发展,我国按十二五规划既定方针,即便是五年内光伏发电系统成本下降到1.3万元/千瓦,发电成本下降到0.8元/千瓦时,与传统水力发电或火力发电成本不足0.2元/千瓦时相比,发电成本还是很高。另一方面,要上马光伏发电系享受国家财政补贴需经过严格审批制度,企业完全靠自行投资光伏发电系统回收资金周期太长,再者太阳能发电单位面积上功率小,国家电网大规模上项目受到场地的限制,所以目前和相当一段时间里,光伏发电要走用电企业自发电、供电之路,要经历一段“星星之火可以燎原”发展的模式。这种发展模式对人才的需求更是“技能+应用+研究”的多面手。我们输送的人才要对发电系统的运行、维护、故障处理等有全面的掌控能力。然而光伏发电的大规模形成需要一个过程,在这个过程中,毕业生要面对就业的双向选择,不能否认会有一部分毕业生从事光伏相关甚至相近(如LED等)行业的工作。为了扩大毕业生的就业局面,我们本着“重基础、宽口径”的指导思想,把“应用研究型”作为光伏人才培养的目标,是当下行业本科人才培养的基本模式。
4.鼓励更多的学生参与大学生科技创新。学生综合能力的培养是一个系统工程。课程设置为学生系统学习理论知识创造了必要条件,实践性环节和校外课堂也是学生汲取知识的不可缺要的途径。鼓励学生积极参与科技创新是非常必要的。这些年来,各个高校很重视学生科技创新工作,鼓励学生积极参与教师科研课题,或者教师科研课题分出一部分作为子课题让学生来做,这是对学生科研能力、团队精神、分析问题解决问题能力培养的很好方式。我们在光伏工程人才培养方案中,很重视对学生科技创新能力的培养,学校在这方面也给予了很大支持,每年都有学生创新项目和大学生基金项目申报和审批,并有一定的资金支持,还给予必要的学籍学分。事实证明,学生参与科研的积极性主动性是非常高的。在这项工作中,既培养了学生的创新意思,提高了他们解决问题克服困难的能力,也加强了学生的团队合作精神。
俗话说“十年树木,百年育人”,人才的培养与教育是系统工程,人才培养方案的科学性与合理性需要历经实践来检验,要在执行中不断修改和完善。光伏工程这个最新兴的行业人才培养方案正在不断地修改和完善中。
参考文献:
[1]太阳能光伏产业“十二五”发展规划[Z].
(贵州大学电气工程学院,贵州 贵阳 550025)
【摘 要】介绍了光伏电池模型的工程数学模型,并在MATLAB/ SIMULINK 环境下建立了光伏电池的工程仿真模型。为了能够实现光伏电池的最大功率输出,本文介绍了最大功率跟踪的原理和方法。使用增量电导法实现最大功率点跟踪。并在MATLAB/SIMULINK 环境下搭建光伏发电系统的仿真模型进行了仿真。仿真结果表明,搭建的光伏电池波形以及最大功率跟踪控制的仿真结果证明了可行性,可以用于光伏发电系统的仿真研究。
关键词 光伏电池;最大功率跟踪;增量电导法;仿真
作者简介:张晓航(1990—),男,硕士研究生,研究方向为电力电子在电力系统中的应用。
李凯(1988),男,硕士研究生,研究方向为电能质量控制。
张卡(1989—),男,工程师。
0 引言
太阳能直接辐射到地球的能量丰富,分布广泛,可以再生,对环境无污染,而且利于方便,是国际社会公认的理想新能源。因此,最近几年太阳能光伏发电获得广泛的应用。然而,光伏电池受环境的影响比较大,比如光照强度温度等等,直接并网容易对电网造成不良影响[1]。另外,光伏电池目前所普遍采用的是晶硅材料,而晶硅材料的成本较高而且转换效率也比较低。为了减少能量功率损失,提高光照的利用效率,通常采用最大功率跟踪控制使光伏输出尽可能的达到最大功率。本文仿真所采用的是工程上所用的简化数学模型。
1 光伏电池模型
光伏电池是利用半导体材料的光生伏打效应制成的,它的输出电流及电压受温度、光照强度的影响,其中外界温度变化主要影响光伏电池的输出电压,而光伏电池的输出电流主要是由光照强度影响[2]。
本文所采用的是工程用光伏电池简化模型为:
式中,e为自然底数;b=0.5为常数;c=0.0028℃-1为标准条件下的电压稳定系数;a=0.0025℃-1为标准条件下电流温度系数;Isc、Uoc、Im、Um分别为光伏电池板短路电流、开路电压、最大功率点电流、最大功率点电压。本文所搭建光伏电池板simulink模型就是基于上述工程数学模型。
2 光伏发电最大功率跟踪(MPPT)及原理
本文最大功率跟踪采用的是基于Boost电路的电导增量法,电导增量法是通过改变Boost升压电路的占空比来调整光伏电池输出的电压,使之逐渐接近最大功率点的电压来实现最大功率点的跟踪。由光伏电池的功率-电压特性曲线可以知在最大功率点出有dP/dV=0的关系,此时光伏电池的工作点位于此刻最大功率点处,需要保持参考电压大小不变,使光伏电池始终工作在最大功率点处。
3 实例分析与仿真
本文所采用的光伏电池板为1000W,每块电池板的参数为:短路电流Isc=12.92A,开路电压Uoc=107.5V,最大功率点电流Im=11.42A,最大功率点电压Um=87.5V。
3.1 光伏电池板仿真
由光伏电池的工程简化模型可知,在光照与温度一定时,其输出电流为输出电压的函数。取标准光照强度S=1000W/m2,Tref=25℃,光伏组件的电压-电流、电压-功率输出特性如图1和图2所示:
由图1和图2可知,在标准状况下(光照为1000W/m2,T=25℃),光伏组件仿真开路电压Uoc=107.5V,短路电流Isc=12.92A,最大功率点电流Im=11.42A,最大功率点电压Um=87.5V,最大功率为1000W考虑到光伏组件实物的转化效率,其误差属于可接受范(下转第144页)(上接第117页)围,表明仿真曲线得出的数值与厂家给定的几个参数值基本相等,所以,所搭建的仿真模块能较好地模拟光伏电池板输出特性。
3.2 MPPT仿真分析
在标准状况1000W/m2,T=25℃的条件下,接入负载R=100Ω电阻,Boost电路输入端电容取C1=500e-5F,电感取L=3.675e-3H。输出端电容C2=2.825e-5F。
在0.5s之前,光照强度设置为600W/m2,0.5s时光照强度突然增大到1000W/m2,由仿真结果图3可以看出功率能够迅速的跟随光照强度的增加迅速达到最大功率。
4 结语
本文以光伏电池工程数学模型为基础,通过建立simulink仿真模型,将其仿真实验结果与实际情况相比较,验证了此仿真模型的正确性。最后建立基于升压电路的最大功率跟踪仿真模型,最大功率跟踪采用增量电导法,最后的仿真结果表明所搭建的模型能较好地完成对最大功率点跟踪的工作,为深入研究其特性及应用打下了良好的基础。
参考文献
[1]何道清,何涛,丁宏林.太阳能光伏发电系统原理与应用技术[M].化学工业出版社,2012.
[2]胡长武,李国宝,王兰梦,等.基于Boost电路的光伏发电MPPT控制系统仿真研究[J].光电技术应用,2014,29(1):84-88.
[3]王厦楠.独立光伏发电系统及其MPPT的研究[D].南京:南京航空航天大学,2008.
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[5]李洁,刘蕴达.光伏电池和MPPT控制器的仿真模型[J].电源技术,2012,36(12):1836-1839.
关键词:光伏电场;电子信息工程技术;应用
一、引言
在社会经济快速发展的同时,人们对资源的消耗量也逐年递增,资源短缺问题越来越凸显,资源及能源短缺现象已经逐渐的向全球化方向发展,人们也开始越来越关注能源节约、新能源以及可再生资源的利用。这就要求对资源利用过程中,应尽可能少的使用不可再生资源,而加大对可再生资源的使用量。光能是自然界中最为重要的可再生资源,人们可以通过对光能的开发,而为生产和生活提供所需的能源。但是,怎样更加高效地开发光能,是现阶段光能利用的研究热点。电子信息技术是将计算机作为整个系统的核心而建立的集信息数据的收集、分析、应用以及管理为一体的技术。要是可以将电子信息技术更好地应用于光伏电场中,必会推动光伏电力产业进一步朝着智能化的方向发展,极大地提高光伏电力的生产效率,为光能的高效利用提供可靠的技术保证。
二、电子信息工程技术应用于光伏电场中的基本原理
在光伏电场中应用电子信息技术,是依靠电子信息技术的信息数据收集与分析等功能,而完成相应的信息测试与数据处理的工作。在进行信息数据的测量时,其是经由相应的传感装置而实现的。采用的传感装置是否具有优异的性能,将会对光伏电场运行的精确控制产生直接的影响。而对信息数据的收集工作则是经由PCI信息数据收集卡片实现的,该卡片会对传感装置所传输的所有信息数据加以收集,并对信息数据中所具有的误差进行分析与处理,为后续的数据信息处理工作奠定良好的基础。在光伏电场的运行过程中,若想掌握作业完成的效率,那应当对所收集的数据加以分析与处理。现阶段,对数据信息进行分析的方法有多种,不同的数据分析方法在进行数据测试时会有所侧重。而对于所收集数据信息的分析,能够依照不同的结果,而给予人们更加智能的决策。在光伏电场的运行过程中,人们需及时地掌握其具体的运行状况,了解光伏电场运行时所存在的问题,并针对不同的问题,而提出改进措施。现阶段,电子信息技术能够为人们提供信息的统计,同时这也正是人们实时监控光伏电场运行的需求。
三、光伏电场中电子信息工程技术的应用分析
第一,在光伏电场数据测量过程中的应用。光伏电场中测量用的传感装置,在进行数据测试时会有一定的误差存在。而通过电子信息工程技术的应用,能够使数据测量的周期缩短,而提高信息数据测量的精准性。另外,在进行信息数据测量时,会受到各种环境因素的作用,而导致偶然性的误差出现。而通过应用电子信息工程技术,能够通过多周期测试的手段,对偶然性误差加以校正。光伏电场中传感装置有时会由于自身性能的因素,而导致一些量化误差的产生。而通过电子信息技术的应用,同样可以对量化误差加以校正,以使测量数据更加的精准。第二,在光伏电场数据收集过程中的应用。当传感装置对所需的数据信息测量完成之后,要把所测量得到的相关信息数据传输至数据收集卡片之中。同时,在数据信息收集卡片上做好数据的转换工作,以使所收集的信息数据可以转换为计算机可以分析与处理的信息数据。以往,多采用模拟的方法进行信息数据的传输,其把传感装置所传输到卡片中的信息数据转变为模拟信号,再将模拟信号转变为数字信息。而对电子信息工程技术的应用,则可以直接的将信息数据以数字信息的方式进行传输,保证了信息数据的收集、传输过程中的高保真性。[1]第三,在光伏电场数据分析过程中的应用。在电子信息工程技术不断革新与发展的过程中,人们可以通过一定的电子信息技术来完成对信息数据的分析,同时为人们提供更加正确的决策。而在光伏电场的实际运行过程中,多种电子信息数据处理技术已被应用。现阶段,人们通过电子信息工程技术,对光伏电场运行时的数据进行分析处理,可以得到在电场中有没有孤岛现象存在。当有孤岛现象存在时,会使其中某一输出电压表现为零值,而实时电压波形会发生一定的偏移,光伏并网的决策系统就将收到变形之后的波形图,并对所收到的信息加以分析,最后给予人们适宜的决策。通过对智能决策体系的使用,对于光伏电场的高效、安全运行有着极为重要的意义,同时也为光伏电场运行中自动化发展提供了极大的可能。第四,在光伏电场数据统计过程中的应用。要使光伏电场可以更加高效地运行,就应当不断地完善决策系统。而人们对决策系统进一步优化的基础,是很长一段时间内对光伏电场数据的测试、收集以及分析等工作,并依据电子信息工程技术的数据统计功能,而给予人们更好的优化方案。[2]
四、结束语
光伏电场在实际的运行过程中,对于电子信息工程技术的应用非常广泛,其在各个方面均有应用,同时也是光伏电场运行中不可或缺的关键性技术。而在光伏电场技术不断发展,以及人们对光能利用率要求逐渐提升的同时,也要求电子信息工程技术进一步的革新与发展,以更好地应用于光伏电场之中。
参考文献:
[1]王本煜.电子信息工程技术在光伏电场中的应用[J].电子制作,2015(12).
从“离网”向“并网”的跨越
光伏并网发电是当今世界光伏发电的主要发展方向,是光伏技术步入大规模发电阶段,成为电力工业组成部分之一的重大技术步骤。许多统计资料表明,近几年来世界光伏并网发电市场发展迅速,光伏并网发电的装机容量从1 996年的7MWp上升到2000年的140MWp,光伏并网发电在光伏行业中的市场比例也从1 996年的10%上升到2000年的50%,2007年光伏并网发电的市场比例已达到80%。而在中国,光伏发电也将在未来的电力供应中扮演重要的角色,其累计装机容量预计至201 0年将达600MWp,2020年将达到30GWp,2050年将达到100GWp。根据电力科学院预测,到2050年,中国可再生能源发电将占到全国总电力装机的25%,其中光伏发电则占到5%。显而易见,光伏并网发电已经是大规模光伏发电的主要趋势。
早在上世纪80年代,合肥工业大学已经开展起太阳能光伏与风力发电技术的研究,张兴就是在那个时候走入合肥工业大学校门的。在这所留下他半生印记的学校里,不仅走过了从学士到博士的求学之路,而且也撇下了攻关,探索的辛勤汗水。他对太阳能光伏发电技术的研究,源于1 997年新疆新能源研究所原所长王国华研究员在合肥工业大学的一次讲学。在那次讲学中,张兴对欧美日等发达国家正在兴起的光伏并网技术产生了浓厚的兴趣,当时,我国的光伏发电技术与产业还是针对技术相对落后的光伏离网系统,很少有人关注技术新颖且有一定难度的光伏并网技术。尽管深知其中的挑战,张兴却从未想过低头,他抓住光伏并网系统中的并网逆变器这一核心技术,开始了潜心的研究。经过一年多的努力,他终于成功研制了500W光伏并网样机。在1 998年的全国光伏年会上,该样机一经展出即引起了同行的高度关注。在此基础上,1999年,张兴教授又与新疆新能源研究所开展了技术合作,共同承担起自治区的科技攻关项目。当时,逆变电源专家曹仁贤创办的合肥阳光电源有限公司起步不久,虽然主打产品主要是离网型光伏逆变器,但他还是给予了这一项目充分的肯定和支持。在共同的努力下,该项目组于2000年成功开发出3kW工程化样机,并在新疆鄯善县成功地进行了应用测试,取得了预期性能。随之,在经过一年多的试运行之后,2001年,该项目顺利通过了新疆维吾尔自治区组织的专家鉴定,得到了一致的好评。
而正是这个项目的成功,拉开了张兴教授与合肥阳光电源有限公司产学研合作的帷幕。此后,国家“十五”科技攻关项目“并网光伏发电用系列逆变器的产业化开发”、科技部新能源行动计划项目等诸多科技攻关项目在他们的携手并进下,得以产业化实践,同时建造了多个并网光伏示范电站,其中,科技部新能源行动计划项目“60kW光伏并网系统的应用与研究”项目获得新疆维吾尔自治区科技进步二等奖。
与“阳光”同行
“阳光”,一个听起来倍感明媚的词语。而在电源领域,这一个词语则让人联想起我国知名的新能源发电电源专业制造商――合肥阳光电源有限公司(以下简称“阳光电源”)。
自1 997年成立以来,阳光电源专注于可再生能源发电产品的研发与生产,囊括了光伏发电电源、风力发电电源、回馈式节能负载、电力系统电源等系列产品,曾成功参与北京奥运鸟巢、上海世博会、三峡工程,全球环境基金可再生能源项目、西班牙MaIaga 5MW大型光伏电站,英国和法国小型风力并网发电项目、青藏铁路等重大工程,获得了国内外业界的一致好评。多年来,阳光电源先后获得“安徽省优秀民营科技企业”、“安徽名牌产品”、“优秀创新企业”,“安徽省‘115’产业创新团队”、国家发改委REDP项目“技术进步优秀项目奖”,“太阳能光伏产品金太阳认证”等荣誉,是安徽省可再生资源电源工程技术研究中心依托单位、安徽省研究生产学研示范基地。
同样,经过二十余年的努力,合肥工业大学在太阳能光伏与风力发电技术等可再生能源发电技术方面也取得了长足的进展,如今,不仅拥有电力电子与电力传动国家级重点学科、教育部光伏工程研究中心,还进入了国家培育优势重点学科的“111计划”,成为“可再生能源并网发电国家级创新引智基地”。而在可再生能源并网发电技术的科学研究中,张兴教授与阳光电源的产学研合作尤其值得称道。
从1 999年共同开展新疆维吾尔自治区的科技攻关项目开始,他们的产学研合作已经整整十年。十年间,他们联手创造了不少成绩,近年来更是成果选出。
“上海电力局奉贤10kW光伏屋顶示范工程项目”属于上海电力局新能源发展计划项目,工程于2003年3月建成并投入运行,2004年7月通过专家鉴定,是上海首个全部采用国产化技术的光伏屋顶并网示范系统,该系统所用的1台10kW三相并网逆变器即由张兴课题组与阳光电源联合研制。
他们合作的“并网光伏发电用系列逆变器的产业化”项目是国家科技部“十五”科技攻关项目,该项目于2005年2月通过科技部的专家鉴定。其成功研发解决了并网光伏系统的关键部件逆变器的产业化难点,推进了我国并网光伏发电产业的发展,如今,该项目系列产品已在阳光电源实现了产业化,并定型了多种规格的并网逆变器产品。
随即,在国家科技部新能源行动计划项目“新疆乌鲁木齐大型光伏并网工程”研发中,张兴课题组承担起72台60kW并网逆变器的系统及控制设计任务,而阳光电源则对逆变系统的制造,现场安装与调试工作进行了全权负责。2004年12月,该工程完满建成并投入运行,2006年3月,通过科技部验收及专家鉴定。经鉴定,该项目采用可调度型并网发电结构,并具有并网发电、蓄电池充放电和独立逆变三重运行功能,省略了常规的充电控制器,简化了系统结构,大大提高了光伏并网发电系统的性价比,是当时新疆地区最大且功能最为先进的光伏并网示范工程,其成果被授予新疆维吾尔自治区科技进步二等奖。
此外,在“上海生态示范园光伏屋顶工程”、安徽省科技攻关项目“合肥阳光电源30kW光伏屋顶示范工程项目”以及
科技部科技攻关推广项目“上海崇明30kW光伏屋顶示范工程”研发中,他们的表现也不负众望。
“非常”追求
电力电子与新能源应用技术的多年研发、与阳光电源十年的产学研合作,点点滴滴的付出,张兴教授用自己的智慧和汗水写出了一个不一般的科研生涯。
在风力发电研究方面,其MW级变流器作为核心技术一直被外国垄断,其国产化的路途极其艰辛和富有挑战性,2004年,张兴教授与阳光电源再度联手进行科技攻关,他们首先完成了安徽省“十五”科技攻关项目“风力发电用交直交并网变流器”,并获得安徽省2006年度科技进步二等奖。接着,作为课题负责人之一,张兴教授与阳光电源联合申报并获得了“十一五”国家科技支撑计划“大功率风电机组研制与示范”的两个重大项目的资助――“1 5MW以上直驱式风电机组控制系统及变流器的研制与产业化”与“1,5MW以上双馈式风电机组控制系统及变流器的研制与产业化”。经过大家不懈的努力,目前,MW级双馈型与直驱型风机变流器基本实现了产业化,部分机型已经批量向整机厂商供货。
在柔性直流输电变流与控制研究方面,张兴教授着眼于柔性直流输电技术与风力发电相结合,对安徽省自然基金项目“电网异常条件下风场柔性直流输电网侧变流器控制策略研究”进行了攻关研究。与此同时,在合肥工业大学本科评建项目的支持下,他自主研发成功了一套1 5kW柔性直流输电变流及控制系统研究平台。
在PWM整流器技术研究方面,张兴教授完成了包括HT--7u超导托卡马克等离子移快控电源、蓄电池双向馈电电源、背靠背双向变流器等多项研究成果,并在其博士学位论文基础上,由“电气自动化新技术丛书”编委会资助并由机械工业出版社出版了《PWM整流器及控制》学术专著,该学术专著在新能源并网发电的逆变器研究与应用领域得到了学术界专家学者的肯定并被广泛引用。
在积极进行科研攻关的同时,张兴教授还将大量精力投入到特色实验室建设中。2006年,他主持完成了“合肥工业大学风力发电变流器及其控制实验室”的建设,其主要包括“250kW中低压双馈、交流异步全功率风力发电驱动平台”、“永磁同步直驱风力发电驱动平台”,以及分布式发电系统中的“风力发电模拟平台”,“柔性直流输电变流及控制系统研究平台”等。而他与阳光电源合作,还为该公司建成了“2MW双馈型风力发电变流器试验平台”、“2MW同步直驱风力发电变流器试验平台”。这些实验研究平台基本上涵盖了张兴教授及其团队近年来的大部分成果,在这些成果的基础上,经过深入地自主研制,这些平台已经开始发挥各自的功用,不仅大大促进了合肥工业大学新能源应用及其电力电子研究技术的发展,使其成为全国高校风力发电变流器研究条件一流的单位,也为国家支撑项目的取得与完成提供了良好的研究条件与基础。
经过多年的拼搏,张兴教授不仅在风力、太阳能并网发电的变流器技术的研究和工程应用方面取得众多的成果,积累了大量研究与工程经验,同时也为阳光电源以及电力电子行业输送了一批高素质人才。从当年初次涉足光伏并网发电技术,到如今的MW级风电变流器的研制成功,在太阳能光伏并网、风力发电变流控制与驱动领域的多年研究,使他和团队得到了锤炼和成长,逐渐发展为一支拥有2名教授、2名副教授、3名博士毕业的青年科研骨干教师以及近30名博士、硕士研究生的优秀团队,在一起,他们总是能形成一股强大的科研力量。而与阳光电源长期的优势互补合作,其科研水平经受了考验,更是得到了升华。
1.1 项目名称
娄烦县马家庄乡张家庄村光伏发电项目
1.2 建设单位
娄烦县马家庄乡张家庄村村民委员会
1.3 项目负责人郝茂存1.4 项目建设地点娄烦县马家庄乡张家庄村1.5建设性质新建2项目建设理由及建设条件2.1项目建设理由
我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,能源基本都由煤炭供 给,这种过度依赖化石燃料的能源结构已经造成了很大的环境、经济和社会负面影响。大力发展新能源与可再生能源已成为我国调整能源结构、缓解能源供需矛盾、降低环境污染,实现可持续发展的重要举措,是保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择。
光伏应用是有效利用太阳能、推进能源生产和消费革命的重要途 径。加快推进光伏发电是发展和利用新能源的关键着力点,这不仅有利于我省战略性新兴产业的培育,还有利于进一步拓展能源利用空间、优化能源结构,更有利于发展低碳节能经济,促进资源节约型、环境友好型社会建设,是转变经济发展方式、促进可持续发展的有效 途径。
该项目的实施,将稳定保障张家庄村村民收入,对于增加村集体经济收入,保障贫困户脱贫致富具有重要意义。
2.3项目建设建设条件
2.3.1项目建设符合国家相关政策要求
在党的十八届五中全会上,明确提出了要在“十三五”时期打赢脱贫攻坚战的具体要求,近期召开的省委十届七次全会上,我省提出要以精准扶贫、精准脱贫为核心举措,加大脱贫攻坚力度,确保贫困地区同步实现全面小康的工作任务。本项目的建设可增强贫困地区发展的内生动力,并能改善当地环境。光伏项目是推动农村迈向现代化进程的重要支撑,是推进新一轮农村扶贫开发攻坚的中坚力量,关系国家战略,关乎国计民生。光伏项目可以增加农民就业、提高收入,带动贫困地区群众加快脱贫致富步伐。国家的相关政策要求为该项目的提出和建设提供了政策保障。
2.3.2自然条件
张家庄村位于娄烦县南川河流域,隶属于娄烦县马家庄乡,太克线公路沿村而过,交通便利。该村属丘陵低山较冷干旱气候区,气候干旱,雨量较小,气温偏低,风力一般,光照充足,温热同季,昼夜温差大。干旱少雨,日照时间较长,全年2700小时以上,属我国第二类太阳能资源区域,非常适合建设光伏电站项目。项目区年平均最高气温7.3——8.6℃,无霜期120天——140天。干旱、霜冻为项目区的两大自然灾害,“十年九旱”、“春冻秋霜”是主要特点。
2.3.3社会经济发展状况
全村现有农户306户,人口859人,贫困户100户,低保户68户87人,劳动力450人。耕地面积1284亩,退耕地1321亩。目前,该村两委班子健全,团结一致,和谐稳定。
我村多年来以农业生产为主,少部分农户散养牛羊,但形不成规模。没有主导产业带动,农村生产生活状况十分贫困,多年来,市县两级为该村投入了大量的财力、物力、人力,但均未从根本上解决全村的贫困问题,全村仍然在贫困线上挣扎。
村民以种植土豆﹑玉米﹑谷子等小杂粮为主,依靠单纯的农业种植生产收入,种植的品种﹑质量一般;缺乏农业设施投入,主要进行露地生产,不能按市场需求组织生产,受市场制约大;且缺乏农业合作经营组织,产品由商贩收购,不能获得最大利润。养殖业以传统的散户养殖牛羊为主,未形成规模。
2.3.4工程建设条件良好
该项目区沿线交通便捷,运输方便,可以满足建设需要。工程所需的各种建筑材料均可就近购得,质量保障且供应充足,为项目的顺利实施和施工进度的控制提供保障。同时,各相关部门积极配合,为项目的建设及运营提供水、电、通讯等基础设施保障。
综上所述,项目的建设是十分可行的。
项目的建设是符合国家政策及相关规划的,将取得极大的社会效益,有力的促进了娄烦县的经济发展,为居民改善环境、提升生活品质打下坚实基础,真正为老百姓做实事,因此项目的建设是十分必要的。
3项目建设目标与任务
通过建设100kw小型分布式光伏电站,在20至25年内每年实现发电纯收入10万元以上。初步形成可持续发展的主导产业,实现全村100户贫困户农民持续稳定增收,基本解决贫困人口温饱,生产生活条件得到较大改善,经济社会实现协调和可持续发展,为进入全面小康社会打下坚实的基础。
4项目建设规划4.1项目实施地点及范围
项目建设地址位于娄烦县马家庄乡张家庄村。
4.2项目实施计划
本项目拟建设100kw小型分布式光伏电站。
5项目建设内容及技术方案
项目拟建设100kw小型分布式光伏电站,安装光伏发电系统设备等。
1、系统组成
光伏并网发电系统主要组成如下:
(1)太阳能光伏组件;
(2)支架系统;
(3)光伏并网逆变器;
(4)交流配电柜;
(5)防雷与接地装置;
(6)并网装置;
(7)电缆及附件。
2、设计依据
(1)电网企业积极为分布式电源项目接入电网提供便利条件,为接入系统工程建设开辟绿色通道。接入公共电网的分布式电源项目,接入系统工程(含通讯专网)以及接入引起的公共电网改造部分由电网企业投资建设。接入用户侧的分布式电源项目,接入系统工程由项目业主投资建设,接入引起的公共电网改造部分由电网企业投资建设(西部地区接入系统工程仍执行国家现行投资政策)。
(2)分布式电源项目工程设计和施工建设应符合国家相关规定,并网点的电能质量应满足国家相关标准。
(3)建于用户内部场所的分布式电源项目,发电量可以全部上网、全部自用或自发自用余电上网,由用户自行选择,用户不足电量由电网企业提供。上、下网电量分开结算,电价执行国家相关政策。电网企业免费提供关口和发电量计量装置。
(4)分布式电源项目免收系统备用容量费。
(5)电网企业为享受国家电价补助的分布式电源项目提供补贴计量和结算服务,电网企业收到财政部门拨付补助资金后,及时支付项目业主。
(6)太阳能光伏发电及相关的设计规程规定。
(7)国家电网公司下发一系列文件包括《国家电网公司关于做好分布式电源并网服务工作的意见(暂行)》、《关于促进分布式电源并网服务和并网管理工作意见编制说明》、《分布式电源接入配电网相关技术规定》等文件,大力推进分布式电源的发展。
此外,使用太阳能光伏发电将减少火力发电所导致的环境污染,从而减少国家治理污染的支出,具有巨大的环保效益。综上所述,本项目在国家政策、技术设计和经济效益方面均具备可行性。
3、系统方案设计
光伏扶贫电站项目主要由光伏组件、支架系统、逆变器及并网装置等设备构成。光伏组件阵列由太阳能电池组件及组件支架构成,项目使用265Wp多晶硅组件,安装方式采用全固定式安装,配置2台50kW光伏并网逆变器。光伏组件阵列采用先串联后并联的方式,分别接入光伏并网逆变器。
光伏组件阵列采用固定式支架模式,由热镀锌材料构成。光伏组件通过串联后达到逆变器最佳工作电压,由电缆连接至光伏并网逆变器直流输入端端子,经并网逆变器输出就近接到变压器并入电网。
6项目投资估算
项目总投资85万元。
7项目融资方案
项目总投资80万元,村委会自筹20万元,使用扶贫资金60万元。
8项目运行机制8.1项目建设管理
项目建设过程中严格遵守基本建设程序,严格按照批复的项目建议书组织项目实施,确保项目的建设性质、建设内容、建设标准、建设规模和建设地点与实施方案一致,确需调整和变更的,必须报请批准部门审批,坚决杜绝擅自随意更改实施方案的内容和做法。
8.2项目财务管理
本项目财务管理实行专款专用,专户储存,专人管理,绝不挤占挪用。加强对建设项目的执法监督,充分发挥审计及投资和资金管理部门的监督作用,以确保项目的顺利进行及效益的正常发挥。
8.3项目运行管理
项目建成后,由村集体选出有责任心、能排除一般性故障,能长期坚守工作岗位的大学生村官负责项目的日常管理、运转等。若有入股企业参与,则由中标企业负责维护运行。
9项目效益分析
9.1经济效益
光伏发电项目并网方式为全部上网。按上网电价每度1元计算,根据100KW系统发电量估算:考虑到光伏发电设备衰减和维护费用等因素,该项目回收期为8年,25年内每年实现发电纯收入在10万元以上。
9.2社会效益
项目实施后,可起到大力推广清洁能源的作用,对于保护生态环境,促进地区经济发展,调整产业结构,增加农民收入都具有重要意义。
10带动贫困农户方式和减贫计划
按照精准扶贫要求,村委会为项目的承载企业,带动全村100户贫困户脱贫致富。
11工程造价单
1.100千瓦光伏扶贫项目工程总量清单
序号
设备名称
数量
备注
1
多晶硅太阳能光伏组件
378块
高效多晶硅光伏组件,265W
2
镀锌光伏支架
1套
镀锌钢支架
3
组串型光伏并网逆变器
3台
华为牌33千瓦光伏逆变器
4
配电柜
1台
用于逆变器输出汇流
5
控制柜
1台
用于输出并网主线缆
6
光伏组件至组串型逆变器
PV1-F 1x4mm2
10000米
预计用量
7
交流配电柜至10kV箱变
ZR-VV22-1-4x25mm2
2000米
预计用量
8
箱变至10kV公共线路T接点
ZR-VV22-1-4x350mm2
200米
预计用量
9
场地基础预埋
1200个
根据场地实际使用情况调整
10
支架与组件安装
100千瓦
符合安装规模
11
辅材及其他
1套
PVC管、MC4端子等
2. 100千瓦光伏扶贫项目工程造价单
100千瓦村级光伏扶贫电站项目工程造价
分项工程造价
总价(万元)
80
光伏组件(元/瓦)
并网逆变器(元/瓦)
光伏支架(元/瓦)
施工费(元/瓦)
箱式变压器(元/瓦)
设计费(元/瓦)
技术支持(元/瓦)
电缆
(元/瓦)
3.8
0.7
0.6
1.5
0.5
0.3
任 超 江西工业工程职业技术学院 江西萍乡 337055
江西省高等学校教学改革研究课题资助项目(课题编号:JXJG-13-57- 5)。
【文章摘要】
为满足光伏行业的人才需求,许多高职院校开设了光伏发电技术及应用专业,《光伏发电系统设计与施工》这门课程是光伏专业的核心课程,具有很高的课程改革价值。本文结合江西工业工程职业技术学院在该课程建设中进行工作过程系统化改革的经验,详述了对其进行改革的必要性和进行职业、行动、学习领域分析和情景设计的全过程。
【关键词】
高职院校;工作过程系统化;光伏发电系统设计与施工;课程改革
1 引言
随着光伏产业的快速发展,社会对光伏专业人才的需求不断增加,越来越多的高职院校开设了光伏发电技术及应用专业(以下简称光伏专业),江西工业工程职业技术学院(以下简称我院)是江西省首批获准开办光伏专业的公办院校,已获得中央财政支持重点建设专业、江西省高校特色专业等殊荣。《光伏发电系统设计与施工》作为光伏专业的核心课程,具有职业领域定位清晰、理论与实践结合紧密、学习与工作关系密切的特征,在课程改革中占有非常重要的地位。
1.1 工作过程系统化的内涵
工作过程指的是企业为完成一件工作任务并获得工作成果所进行了一个完整的工作程序,不同的工作任务按照一定的组合方式就构成了一个完整的、系统化的工作过程。基于工作过程系统化的课程指的是按照工作岗位所对应的工作任务之间的相关性来组织、划分、整合与相关的知识、能力、素质,并以学生的认知规律和职业成长规律,对这些知识、能力、素质进行重构。
1.2 工作过程系统化课程的必要性
由于光伏行业技术更新快、实践要求高的特点,在《光伏发电系统设计与施工》的课程中应用工作过程系统化相比于传统课程有更大的优势,主要体现在:
(1)课程内容能够更好的将理论与实践相结合,更符合学生的认知规律和职业成长规律。一般而言,课程内容可分为涉及事实概念、原理理解方面的“陈述性知识”和涉及经验、策略方面的“过程性知识”。传统课程对前者较为侧重,而工作过程系统化的课程则更能实现两者的整合, 不仅能够解决“是什么”“为什么”的问题, 还能解决“怎么做”“怎样更好”的问题。
在《光伏发电系统设计与施工》教学中,若采用传统的教学模式,则学生虽然能够理解和明白光伏发电系统的结构、原理、设计、安装方法,也能够进行一定的训练,但由于课程理论内容偏多、知识点分
图1 工作过程系统化实施流程图
表1《 光伏发电设计与施工》课程职业领域分析表
表2《 光伏发电设计与施工》课程行动领域分析表205
应用技术
Application Technology
电子制作
散,无法让学生获得设计、安装、调试光伏发电系统的核心技能。而工作过程系统化的课程则可以通过不同的工作过程教学环节,如组件方阵设计安装、蓄电池容量设计与安装、控制器功能设计与调试等学习情境,大大促进了课程学习的理实一体化程度。
(2)知识结构更符合学生的认知心理顺序和职业工作顺序。工作过程系统化的课程往往是实际中的多个职业工作过程经过归纳、抽象、整合后的典型职业工作顺序,以光伏系统的设计为例,先进行用户需求分析、再进行气象数据的搜集、组件方阵计算、蓄电池容量计算,最后确定控制器、逆变器、配电线路的选型等,完全按照企业一线的设计流程进行,使得课程的实践与生产能够保持一致。
(3)有效利用校企合作平台,创造最佳学习情境。工作过程系统化的课程能够有效的创造与企业生产相适应的学习情境,学生在毕业后能够迅速的适应光伏企业的需求,企业也更乐于与学校开展校企合作。我院与省内外多家光伏生产企业进行合作,通过共建实训基地、共同进行课程改革的方法,将屋顶光伏系统安装与维护、分布式光伏电站设计与施工等最新内容纳入到《光伏发电系统设计与施工》课程体系中,充分发挥了小气双方的优势, 获得了很好的教学效果。
由此可见,在《光伏发电系统设计与施工》这门专业核心课中,进行工作过程系统化课程改革是有必要的,下文将就其实施的过程进行详细阐述。
2 工作过程系统化在《光伏发电系统设计与施工》课程中的实践
工作过程系统化的实施通常包括职业领域分析、行动领域分析、学习领域分析和学习情境设计四个阶段,其关系如图1 所示:
2.1 职业领域分析
职业领域分析是进行工作过程系统化的基础,也是课程改革的起点。职业领域分析应紧紧围绕学生在企业的就业岗位,分析岗位的工作范围、工作任务和典型工作任务,进而构建出一个完整的系统化工作过程。我院与多家光伏企业调研和研讨后,明确提出了与《光伏系统设计与施工》课程相对应的就业岗位和典型工作任务,如表1 所示:
2.2 行动领域分析
在行动领域中,根据职业领域中提取出来的典型工作过程所需具备的职业知识、技能、素质重新分析和归类,提炼出核心成分。通过将陈述性知识与过程性知识,理论知识与实践技能的整合,通过与企业的合作明确适应工作岗位的核心知识、能力和素质。通过与日普升能源、晶科能源等多家光伏企业的专家共同探讨,对《光伏发电设计与施工》课程的知识能力需求如表2 所示:
2.3 学习领域分析
在学习领域中,根据学生的认知和职业成长规律,对之间的能力和素质进行归纳,以此为基础对课程的内容进行重构, 根据“工学结合、理实一体”的课程理念设置教学内容、教学情境和教学方法,如表3 所示:
3 结束语
通过在《光伏发电系统设计与施工》课程中应用工作过程系统化的改革,实现了课程内容理论与实践、实践与生产的深度结合,不仅让知识更符合学生的认知顺序,学生的学习兴趣和积极性有显著提高,还是得学生学习的效果更符合自身的职业发展顺序和用人单位的需求,学生的初次就业率和用人单位满意度均有显著提高,获得了良好的社会效益。
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【作者简介】
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》,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。
(1)建设周期短
我国目前有着超过150MWp的光伏发电站,而这些发电站从建设到竣工所花费的时间非常短,基本可以在半年内完成一座光伏发电站的建设。
(2)接入系统电压不高
光伏电站的开闭站(升压站)建设难度受到接入系统电压等级高低的影响,在电力系统中,大多数光伏电站接入电压等级保持在35kv,目前也有接入电压等级为110kv或220kv,所以在建设开闭站(升压站)方面相对要简单一些。
(3)设备购置费用占总投资的比例大
仅以20MWp级固定式光伏电站为例,该类电站建设中有60%-70%的资金用于光伏组件设备的购置,有5%-8%的资金用于逆变器设备的购置,有4%-5%的资金用于购置固定式支架,可见,在总投资中设备购置费用需要花费大量的资金,站到了总资金比例的75%-80%左右。
(4)地势比较偏远
从我国的大部分地区来分析,适合于光伏发电的地区主要在西北地区以及华北地区,特别是华北的北部,这主要是由于光伏发电必须要在地势比较广阔并且平坦的地方,所以,在场站的选址方面就必须要偏远。
(5)项目工程施工队作业面的要求比较大,且平坦集中
以20MWp级为例,需要400000—600000万平方米的面积,同时电站的场地相对要比较平坦,并且也必须比较集中。
2光伏电站工程建设项目管理的重要性
光伏电站工程是我国电力事业发展过程中的重要组成部分,因此做好建设项目的管理工作从一定程度上能够有效的提高电站工程的施工质量,从而确保工程建设的顺利有序开展,因此在项目建设过程中,要将管理工作水平进行提高,采取有效措施进行改进与完善,从而更好的适应项目建设的正常开展,减少由于管理不当而导致的各类问题。
3光伏电站的工程建设项目管理策略
3.1构建项目管理配套经营监控机制
经营监控机制的监理对于全面提高项目的管理水平具有重要的辅助作用。因此,在工程项目的建设过程中,企业必须要以市场为导向,根据项目建设的实际情况,将项目建设管理作为重要的内容,建立起相应的经营监控机制,并且将经营监控机制有效的运用到建设项目的管理工作当中,只有这样,才能够有效的促使项目管理工作中,相关管理人员以及工作人员都能够各司其职,在自己的工作岗位上,做好自身的工作,想各方面的监督管理工作有效的落实到位,并且能够根据项目建设的实际进展情况及时的进行管理调整,提高管理效率。
3.2加强项目成本管理与控制
成本管理工作是项目管理过程中一个非常重要的组成部分,做好成本管理工作能够在很大程度上确保企业的经济效益,特别是能够通过科学有效的手段进一步减少施工过程中不必要的费用支出,这是非常重要的额。在成本管理的过程中,电站工程建设施工的各个环节,都需要予以设计,从预测、施工、审核、监控等全方面进行施工成本的控制,同时还要有效的把控施工工期,减少施工材料的不必要浪费,最终将成本管理工作落实到电站工程建设的各个方面。
3.3构建现代化企业人力资源管理体系
在电站项目的实际管理过程中,人员的有效管理也是必不可少的,管理人员必须要意识到人力资源管理在项目管理过程中的重要性,特别是在项目施工过程中,能够有效的树立起全新的人员管理理念,采取科学的人力资源管理办法全面提高人力资源的管理水平。这就需要在项目工程的实际管理过程中,根据实际的人事安排需要,有效的调整人员结构,将工程人员合理的安排到各自擅长岗位,进而更加充分有效的发挥其作用,最大限度的提升人力资源的使用价值。另外,在此过程中,还要建立以人为本的用人机制,在实际的工程建设过程中,为施工人员创造良好优越的工作环境,让员工能够感受到团队的温暖,另外,还要建立一定的员工激励机制,通过有效的激励手段更加有效的提高施工人员的工作热情,将他们的工作积极性、主动性发挥到极致。
3.4提高项目经理个人综合素养
项目管理人员是工程管理的重要核心部分,做好项目管理,项目管理人员的责任是非常巨大的,因此,提稿管理人员的个人业务素质对于全面提高工程管理水平是非常重要的。项目管理人员要具备一定的业务水平,能够根据工程建设的全局观念,制定相应的管理制度以及管理方法,针对质量、安全、进度以及人员等情况给予合理的安排与完善。另外,项目管理人员还要定期进行相应的岗位培训,尽可能的提高业务水平,有效保障管理能力能够得以全面提升,只有这样,才能从大局上提高管理水平,推进工程建设的顺利有序进行,为提高光伏电站工程的施工质量奠定一定的管理基础。
3.5优化创新光伏电站工程项目管理制度
在项目管理过程中,项目部门的重要性不言而喻,是重要的经济管理组织。企业必须根据工程项目特点、性质,合理安排项目部门工作人员,提高人力资源利用率,确保一系列工作顺利开展。在此基础上,企业必须全面、客观分析主客观影响因素,优化创新项目管理制度,加大制度建设力度,充分发挥各项管理制度的作用,有效规范、约束工程项目施工一系列管理行为。企业管理人员要根据内部各部门运营情况,以建筑市场为导向,借助全新的管理制度,优化完善项目管理模式,规范管理工程项目,要从不同角度入手,有效处理企业经理、工程项目负责经理二者之间的关系,还要协调好内部各职能部门和工程项目经理部门之间的关系。
3.6光伏电站工程的施工安全管理
安全管理是工程项目管理过程中的重中之重,电站工程建设要以工程安全作为最基本的准则,将工程的安全管理落到实处,特别是在工程建设过程中,要采取切实有效的安全管理办法,全面提高工程建设的安全管理水平,这就需要相关施工技术人员做好工程的安全预估工作,并且将工程施工过程中所存在的事故隐患进行一一排查,在施工的过程中也要坚持有效的安全监督责任,做好对于工程设计、勘查以及施工的时时安全管理工作,一旦发现任何安全隐患,立即叫停,并及时采取有效措施给予改进与完善,避免安全事故的发生。
3.7光伏电站工程的施工进度管理
从一定意义上来分析,施工进度管理是工程顺利进行的重要保证,也是确保工程建设效益的重要条件,在工程建设过程中,施工企业要根据工程建设的实际情况制定相应的进度安排表,并严格按照进度安排表进行施工,在施工过程中一旦发现任何问题也要及时给予解决,同时,对于施工进度管理,还要加强监督管理力度,依据施工进度表有效推进施工的进度管理,对阻碍施工进度正常进行的相关情况要及时给予调整与解决。制定光伏电站工程施工进度计划表还要根据设计方案来制定,在清楚施工材料准备情况、施工顺序及施工内容的安排的基础上,将施工进度计划表作为开展施工进度管理工作的重要方式,通过检查施工的进度检查来发现其在施工进度管理工作中存在的问题。
4结语
相比于其他发电工程项目,尤其是相比于传统的火力、水利发电,光伏电站的建设有着更加复杂的特点,需要投入大量的高新技术和设备。通过项目管理,能够有效地控制工程建设的进度和资金等,有助于提升工程建设效果和质量。为此,项目管理人员应当不断总结经验教训,加强对光伏电站建设的管理,从而推动我国实现可持续发展的目标。
作者:罗永新 单位:内蒙古能源发电投资集团新能源有限公司