分布式光伏发电工程的应用

分布式光伏发电工程的应用龚慧山身份证号 440683198511263921摘要太阳能是一种清洁能源， 发展太阳能光伏发电对于推动电力行业低碳化发展具有重要意义。 研究就分布式光伏发电收益、光伏发电成本、配电网安全管理等方面，并结合实际工作的项目实例数据分析探讨了并网分布式光伏发电工程的碳排放特性及经济效益。 屋顶分布式光伏发电项目结合政策扶持在民用生活及工商业生产领域中有确实的经济可行性及投资收益，同时在保护水土环境、节约资源及节能减排有显著效益。关键词光伏发电；低碳效益；碳减排；屋顶分布式光伏项目中图分类号 TK51 文献标识码A引言2014年我国经济总量占全球的 13，消耗了全球 23的能源、 46的钢、接近 60的铁矿石和水泥。煤炭消耗总量超过了世界其他国家的总和。仅京津冀、长三角、珠三角三个区域，占全国国土面积的 8左右，就消耗了全国 43的煤炭，生产了 55的钢铁， 40的水泥， 52的汽、柴油，主要污染占了全国 30以上，成为我国污染最重的区域。“应对雾霾，减少排放”成为当前中国治理环境污染的行动口号，京津冀、长三角、珠三角更是首当其冲。从中国 CO2排放结构上看，电力行业排放量大、增速快、所占比例逐年上升。 2011年电力行业的 CO2排放量占全国总量的比例达到 45.4，单位电力 CO2排放强度更是高达 764kg/（ MW.h），远超发达国家与全球平均水平。 因此，电力行业的低碳化发展将成为中国碳减排的主力军，在面临巨大减排任务的同时，又具备显著的减排空间。在电力行业减排的道路上， 新能源的发展起到了十分重要的作用。 其中， 光伏发电具有资源丰富、 清洁和可再生等特点， 低碳潜力巨大。 在中国光伏产能本土化消纳和光伏发电大量并网的大背景下，重新审视和研究光伏发电的碳减排效益和经济效益，即低碳综合效益，具有重要的现实意义和指导意义。1 分布式光伏发电及并网分布式光伏发电是指在用户所在地附近建设， 运行方式以用户侧自发自用为主、 多余电量上网， 且在配电系统以平衡调节为特征的光伏发电设施。 分布式光伏发电主要包括并网型、离网型及多能互补微电网等应用形式， 其中最主要的是并网型。 分布式光伏发电具有一般分布式发电的特点 位于电力用户附近， 单个并网容量小， 通常以分散的形式接入中低压配电网，所发电能就地利用。此外， 分布式光伏发电也有其独特的特点， 就是其输出具有很强的随机性和间歇性， 容易受到天气变化的影响。分布式光伏电源接入配电网后，会使配电系统中发电与用电并存，配电网的结构也将发生显著变化， 从原来的放射状转变为多电源结构。 当大量分布式电源并网后，也会对配电系统的负荷产生影响，使系统潮流呈现一种随机特性。2 光伏发电低碳效益影响因素分析光伏发电低碳效益是从碳减排和经济效益两方面来分析光伏发电的效益， 是光伏发电低碳效应与和经济效益的结合。 光伏发电的低碳效益主要体现在光伏发电收益、光伏发电成本、系统网损改善效益和系统备用容量成本方面。2.1 光伏发电收益光伏发电等价于在发电侧节省了传统火电机组的部分能源消耗， 即减少了以化石燃料为主的电力能源基地的 CO2排放，同时光伏所发电能通过上网售电，还可以获得一定的经济收益。也就是说，光伏发电对 CO2减排和经济收益的贡献都起到积极的作用。即光伏发电收益属于低碳积极因素和经济积极因素。当然， CO2减排量和经济收益的大小与光伏发电量密切相关。在一定范围内，光伏发电量越大，低碳效益和经济效益越明显，低碳综合效益也就更加突出。2.2 光伏发电成本光伏发电成本可以分为发电低碳成本和发电经济成本， 均包括初始成本和年运行维护成本两部分。 虽然光伏发电生产绿色电能， 但光伏产业本身属于高耗能产业， 例如光伏各部件所需原材料的开采、冶炼、加工和制造过程都会消耗大量电能，在 CO2排放链条中需要分担一定量的碳排放。 但近十年来， 随着组件生产技术的不断进步及逆变器在近年电子行业里的突破性长足进展， 工业用分布式光伏发电工程装机容量不低于 1MW项目投资成本不超 10元 /W。这投资成本优势这使光伏发电项目在沿海地区建设投产提供了决定性条件。2.3 系统网损改善效益一般说来， 从集中发电厂到负荷中心区的距离较远， 电能传输过程的损耗较大， 而光伏发电系统一般可安装在负荷中心附近， 可减少部分电能的远距离输送， 从电能输送角度来看，光伏发电能够实现直接的节能减排。 在珠三角地区， 分布式光伏发电站， 发电组件铺设在厂房屋顶上，不占用生产经营乃至绿地面积，从节地资源角度体现低碳减排的实质性措施。其次， 光伏发电系统接入电网， 特别是接入配电网会改善系统的潮流分布， 从而改善系统的损耗水平，实现节能减排。研究表明， 在目前的实际系统中，大部分情况下光伏发电都将促进系统网损水平的改善， 即降低损耗， 相当于节省了一次发电侧的能源消耗， 减少碳排放。3 实例数据3.1 广东省广州市居民独栋别墅屋顶分布式光伏项目独栋别墅屋顶飘台面积约 30平方米，可建设屋面 4个，其中三个水泥屋面因业主另有用途， 项目只利用屋顶正南面飘台建设一套光伏系统。 为不影响建筑整体美观， 现利用屋顶飘台采用最佳倾角安装 8块 265Wp多晶硅组件， 安装容量为 2.12kW。 本项目首年发电量达 2081.51度，年节省约 0.682吨标准煤，减排二氧化碳 1.889吨、二氧化硫 0.056吨、烟尘 0.514吨，氮氧化物 0.028吨，节能减排效益显著。设计理论预计广州别墅年均光伏实际发电量 1893.19kWh（按使用寿命 25年计算）。据目前广州市的当地电价，项目业主属于三档标准 0.8 元 /KWh，加上国家对分布式度电补贴 0.42 元 /KWh，预计年平均节省电费 2309.69元， 25年总节省电费57742.27元。 本项目中组件排布面积受业主使用习惯影响而被限制， 业主若能增大组件排布面积，投资单价将更有效降低，实现更高的经济回报。3.2 广东省惠州市品牌通信企业屋顶分布式光伏发电项目项目采用自发自用余电上网的全新光伏发电项目商业模式， 引入商业保险对项目财产安全及 25年发电效益进行保障。项目平均海拔约 34m，安装光伏系统的各厂房集中，厂房屋顶场地开阔、平坦，周围无高大建筑和遮挡物。历年平均气温在 22℃左右，多年极端最低气温1℃，多年极端最高气温达 40℃。厂房建筑面积 3万平方米，光伏项目装机容量 2.5MW，建筑期投资指标未超 10元 /W，总价未超 2500万人民币。首年发电量达 250万千瓦时， 25年预计发电量 5800万千瓦时，自发自用比例超过 95，按当地现时企业电价，预计产值近 5000万人民币。 其中年可节省约 18776.85吨标准煤，减排二氧化碳 48819.81吨、二氧化硫 525.75吨、粉尘 28.17 吨，氮氧化物 131.44吨，节能减排效益显著。有效应对政府对企业的清洁生产要求和重点耗能企业节能降耗任务， 最大限度避免惩罚性电费。 另外， 本项目发电时间与企业用电高峰时段一致， 起削峰作用， 而且光伏发电不占用企业原用电配额， 能有效缓解其供电压力，保障其正常生产活动。结语我国光伏产业发展迅速， 从十年前的分布式光伏发电理论论证以及大规模的建模仿真初级阶段， 至 2015年今天的个人生活住房应用， 工商业大面积推广。 加上国家有关部门重视光伏产业的发展和分布式光伏发电的推广， 先后出台多项政策法规支持和规范光伏发电产业的发展。其中“十二五”、 “十三五”国家战略性新兴产业发展规划相继提出将太阳能发电等作为国家战略新型产业重点发展。 分布式光伏发电度电补贴政策已出台， 且各级政府对项目建筑物权属人均有不同的奖励措施。 目前用户侧并网的光伏发电项目所发电量原则上自发自用， 富余电量上网， 分布式光伏发电上网电量按国家核定的当地燃煤上网标杆电价全额收购。 鉴于目前光伏行业的产业现状， 该政策也必能适应形势， 推动分布式光伏发电的规模化应用。最近，发改委、财政部、国家税务总局在备案、税收、针对发电量所征收基金均有鼓励优惠政策，这些政策从操作层面明确了支持措施，有利于分布式光伏发电的快速发展参考文献[1] 张俊等 分布式光伏大量接入对配电网的影响分析 上海电力学院学报 2015年 31卷 3期[2] 董伟杰等 间歇式电源并网环境下电能质量问题研究 电网技术 2013年 37卷 5期[3] 罗凤章等 并网光伏发电工程的低碳综合效益分析模型 电力系统自动化 2014年 17期[4] 吕方等 建筑光伏系统工程设计要点研究 太阳能 2013年 13期[5] 汪海瑛等 并网光伏的短期运行备用评估 电力系统自动化 2013年 37期[6] 丁明等 大规模光伏发电对电力系统影响综述 中国电机工程学报 2014年 34卷 1期