精准扶贫下的小型户用光伏发电系统

? 147 ? ELECTRONICS WORLD ? 技术交流 精准扶贫下的小型户用光伏发电系统 上海环境卫生工程设计院有限公司 王玉忠 【摘要】为实现精准扶贫，利用当地优越的光能资源，提出以广东 省湛江地区为例建立小型的户用光伏发电系统方案。对湛江地区峰 值日照时间进行统计、家用负载大小进行调查、家用光伏发电量及 用户收益进行计算，以小型户用光伏发电系统为案例，分析表明： 小型户用光伏发电系统不仅能满足用电需求，还能给户主带来经济 效益，达到扶贫要精准的效果，同时也具有良好的环境效益。 【关键词】精准扶贫；光伏发电系统；峰值日照时间 扶贫要有针对性，即对象要精准、项目实施要精准、措施到位 要精准等，利用湛江地区阳光充足的优越条件，有针对性地引入小 型的户用光伏发电系统扶贫经济项目，利用光伏发电技术有效地解 决当地人民基本用电问题。 湛江区域地处广东省西部沿海地区，属亚热带海洋性季风气 候，夏长无冬，光照充足，年均温度为 23℃，在水平条件下，太阳 能年均辐射量可达 5852MJ/m2 ，日照年均时数可达 1471.68h 。 85% 以上的太阳能年总辐射量集中在 3-11月份，太阳能的辐射高峰处于 6-8月份 [1] ，良好的气候条件与充足的光照资源使得湛江区域非常适 宜光伏发电系统的应用安装。 1 小型户用光伏发电系统的组成 小型户用光伏发电系统一般有六大模块组成分别为：由太阳能 电池模组连接成的光伏阵列、充放电监测控制器、蓄电池组、逆变 器、直流和交流两部分负载端，如图 1所示。 图 1 光伏发电系统示意图 如果输出电源为交流 220V 或 110V ，还需要配置逆变器。在阳 光充足时，光能通过太阳能电池模组连接成的光伏阵列转化为太阳 能，由充放电监测控制器实现自动控制对蓄电池组进行充电并对负 载端进行供电；对无光照的情况，充放电监测控制器自动控制由蓄 电池一方面给直流负载端进行供电，另一方面通过蓄电池放电，再 利用独立逆变器转变成为交流电，供电至交流负载端 [2-3] 。 2 小型户用光伏发电系统设计 在阳光照射强度、设备安装地点、居民日常用电负载等约束性 条件确定的情况下，设计安装小型户用光伏发电系统，设计的内容 涉及整个系统组成设备的确定选型。 设计定型户用光伏发电系统的主要流程为：由于光伏发电系统的高 效运行对安装场地的依赖程度高，需首先做好户用光伏发电系统设备最 佳安装地点的选取工作，一般选择阳光照射强度大，照射时间较长的地 方，比如无遮挡的地面或可靠承载的屋顶，主要考虑安装场地的承载能 力和阴影遮挡问题来确定用户是否适合安装小型的光伏发电；若用户有 适合安装光伏发电系统设备的场地，则可对居民日常用电负载量进行分 析计算并结合当地的阳光照射强度与时长来确定光伏发电系统的适宜装 机容量；梳理项目安装地点、用电负载需求、装机容量等情况出具初步 规划建议书；进一步完成发电设备选型并编制项目工程指导性技术方案 和现场施工安装方案，具体户用光伏发电系统设计流程图如图 2所示。 图 2 光伏发电系统设计流程图 3 小型户用光伏发电系统效益分析 3.1 小型户用光伏发电经济效益 建立小型户用光伏发电系统的目的是满足人们的用电需求，若 有电量剩余可将剩余部分进行并网，给人们带来额外的经济效益， 在国家政策的大力支持下，相当于给人们以经济补贴，进而起到扶 贫的作用。 在计算小型户用光伏发电经济效益时，需确定小型户用光伏发 电系统的安装容量，在计算其给用户带来的经济效益时，需统计安 装户用光伏发电系统的地方峰值日照时间，调查家用负载大小，然 后进行家用光伏日发电量，年发电量，日均耗电量等指标的计算， ? 148 ? ELECTRONICS WORLD ? 技术交流 对于剩余电量结合政府的补贴政策进行用户经济效益的分析计算。 （ 1）峰值日照时间 参照湛江地区的地域气候特点，利用光伏工程设计软件 PV- SYST 进行数据分析，对湛江地区的峰值日照时间作以统计，如图 3 所示。 图 3 峰值日照时间统计图 从上图可知，湛江地区的峰值日照时间最大值为 4.7小时，最 小值为 3小时；红色横线所示为峰值日照的平均值为 4.03小时。 （ 2）居民家用负载情况调查 以在湛江当地生活水平一般的居民家庭为代表性研究对象，抽 取样本开展调查分析，设定所用负载类型均为固定式负载以便于分 析设计，样本的居民家用负荷情况如表 1所示。 表 1 居民家用负荷调查表 名称 数量 功率 (w) 平均工作时间 (h) 日耗电量 (kw) 白炽灯 6 25 5 0.75 电视机 1 75 4 0.30 电饭煲 2 600 0.6 0.72 洗衣机 1 300 0.5 0.15 电风扇 3 50 3 0.45 空调 1 1000 3 0.30 当居民的负荷类型固定后，居民日耗电量为： W 为居民日均耗电总量， m 为负荷类型， n为每种负荷的数 量， p为负荷的功率， t为平均工作时间； 从上表可知，根据用户的负载类型及日平均耗电情况，可得出 生活水平一般的居民日均耗电总量： W=0.75+0.30+0.72+0.15+0.45+0.30=2.67kWh （ 3）发电量及用户收益计算 假设小型户用光伏发电系统由 11块 275Wp单晶太阳能电池组件组 成，容量为 3.025kW ，由于光伏发电系统智能化程度高，设备运行可 靠性良好，可实现无人值守，发电设备使用寿命可按 25年设计。 计算该光伏发电系统的日均发电量： 3.025kW × 4.03 × 0.85 （修正系数） =10.362kWh ； 计算该光伏发电系统年发电量： 10.362kWh × 365=3782.18kWh 该光伏发电系统 25年年均发电量约为： 3782kWh 该光伏发电系统投资回收期约为： 7年 按 25年的系统设计寿命估算，装机容量 3.025kW 的光伏发电系 统运行 25年共可发电约 94550度。 根据国家《国家发展改革委关于 2018年光伏发电项目价格政策 的通知》【发改价格规 [2017]2196 号】文件要求，光伏发电补贴的 0.37元 /度，补贴年限 20年；光伏发电上网价格为 0.45元 /度【国家发 展改革委关于燃煤发电上网电价和一般工商业用电价格的通知（发 改价格 [2015]3105 号）】 [4-6] 。 若户用光伏发电满足用电需求外还有剩余，则剩余部分并网， 若一个用户一年的光伏发电总量为 a，其中上网电量为 b，则用户一 年收到政府的补贴为 E=0.37a+0.45b （元），这样可得用户一年的光 伏发电收益为 E=[10.36*0.37+ （ 10.36-2.67 ） *0.45]*365=2662.2 元， 以这样的方式用户可得到的补贴时间为 20年，则用户可收到政府的 补贴为 53244元。 在政府政策的大力支持下，小型的光伏发电系统入户不仅减少 用户的电费支出，还能为用户带来非常可观的经济效益，使用户逐 步达到脱贫的状态。 3.2 小型户用光伏发电社会环境效益分析 对装机容量 3.025kW ，设计寿命 25年的小型户用光伏发电系 统，年均发电量近 0.38万度，对比火力发电污染物的排放情况，光 伏发电的环保减排效应明显，如表 2所示。 表 2 光伏发电污染物减排情况表 年均发电量 ( 万度) 标准煤节约( 吨) 减排 SO2 ( 吨) 减排 NOX ( 吨) 减排 CO2 ( 吨) 减排粉尘 ( 吨) 0.38 1.37 0.114 0.057 3.788 1.033 25年总发电 量 ( 万度) 标准煤节约( 吨) 减排 SO2 ( 吨) 减排 NOX ( 吨) 减排 CO2 （吨） 减排粉尘 ( 吨) 9.45 34.02 2.835 1.417 94.22 25.70 注：以光伏发电形式，每发电 1千瓦时可相应节约标准煤 0.36kg ，同时在污染 物减排方面，二氧化硫减排 0.03kg ，氮氧化物减排 0.015kg，二氧化碳减排 0.997kg，粉尘减排 0.272kg 由表 3可知，一个装机容量为 3.025kW 的小型户用光伏发电系 统与传统的煤炭发电相比，不仅可有效节约一次能源煤炭，光伏发 电方式还不产生废气、废水、固废的环境污染问题，是一种可再生 的绿色的清洁能源，有益于环境保护，具有良好的社会效益。 4 总结 在国家扶贫政策的大力推动和鼓励下，小型光伏发电系统安 装到用户，户主能够享受国家的光伏发电的补贴，具有低风险，稳 收益的优越性；合理选址安装光伏发电系统，特别是选在空闲屋顶 或荒土山地处进行安装，一方面可实现一定的隔热作用，另一方面 也可提高土地资源的有效利用率；光伏发电是一种清洁能源发电形 式，光伏发电的普及应用，将有效减少不可再生能源消耗，更有益 于改善和保护环境，产生影响深远的社会效益，造福子孙后代。 参考文献 [1] 本社 .中国湛江 (中英文系列地图 )[M]. 广东地图出版社 ,2006. [2] 冯志 .西门子 S7— 200在离网光伏系统中的应用 [J]. 城市建设理论 研究 :电子版 ,2012(25). [3] 陈晔 .太阳能光伏发电系统应用技术 [J].工程技术 :文摘版 ,2016(5):151-152. [4] 王淑娟 .电价调整对 2018年光伏市场影响的探讨 [J].太阳能 ,2018(1):22-28. [5] 国家能源局 .国家能源局关于推进光伏发电 “领跑者 “计划实施和 2017年 领跑基地建设有关要求的通知国能发新能 [2017]54号 [J].太阳能 ,2017(10). [6] 包婧文 .王斯成 :电价调整幅度在可接受范围内 [J].太阳能 ,2018(1):21-21.