工业厂房屋顶分布式光伏电站研究

一，分布式光伏发电简介分布式光伏发电特指采用光伏组件， 将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。 它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换， 就近使用的原则， 不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量， 同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。特点： 一是输出功率相对较小， 对电网影响不会很大， 尤其是对工业用电大户而言； 二是污染小， 环保效益突出。 分布式光伏发电项目在发电过程中， 没有噪声， 也不会对空气和水产生污染； 三是能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况， 特别是用电高峰期； 四是可以发电与用电并存， 且对于工矿企业来说， 基本能够实现就地完全消纳。 五是系统相互独立，可自行控制，避免发生大规模停电事故，安全性高；六是输配电损耗低，甚至没有，无需建配电站，降低或避免附加的输配电成本，土建和安装成本低；七是调峰性能好，操作简单。由于参与运行的系统少，启停快速，便于实现全自动。目前应用最为广泛的分布式光伏电站主要是建立在城市建筑物屋顶的光伏发电项目。 按照屋顶的业主分类， 主要可分为工商业企业厂房屋顶电站和居民住房屋顶电站两大类。 根据国家发改委 2013 年确定的光伏电价及补贴标准， 现阶段我国的分布式光伏电站补贴采取 “优先自发自用，余量上网，统一每度电补贴 0.42 元”的补贴方式。因此，分布式光伏电站的收益率很大程度上取决于对应用户的用电价格。钢铁厂屋顶为“蓝海资源” ，开发尚少！二，项目的投资合作方式1，自主投资就是指利用自己的厂房屋顶等资源自主投资建设电站，自己办理相关建设和准入手续，之后招标光伏设备企业， 由其负责技术设计、 设备供货及施工建设等。 投资方独享投资收益和政策补贴。2，合作投资这是指资源所有者 （如厂房屋顶） 和总承包企业合作， 双方共同投资。 投资比例双方可以协商。 双方共同办理相关手续， 总承包负责技术设计、 施工建设和电网接入等。 双方按投资比例分享投资收益和政策补贴。3，光伏企业投资这是指资源所有者 （如厂房屋顶） 向光伏企业出租厂房屋顶等资源， 由光伏企业投资建设。 资源所有者享受租金收益， 电站收益及政策补贴等由投资者独享。 资源所有者可选择享受租金收益或享受电站提供的优惠电价（打折优惠） 。三，不同区域项目的案例分析本节以一个轧钢车间厂房为例， 在其顶上安装分布式光伏发电系统， 选择六个省市的同类项目进行技术经济分析， 以期达到全面的认识程度。 以近几年我院设计的典型热轧车间为例， 一般的轧钢车间主厂房主体部分面积不小于 450m*60m ， 两连跨型式， 屋面为坡型结构，考虑到车间朝向和屋顶型式， 平衡经济计算后按照可用面积 400m*30m 安装光伏发电系统，综合厂房屋顶结构型式、 太阳能光伏板安装倾角、 厂用电力消耗情况及投资经济回报周期等因素， 初步确定安装光伏板组件 4800 块， 总安装容量 1.2MW ， 建设总投资费用约 960 万元。再结合日后的运行维护成本、 光伏板组件的寿命及年发电量的衰减系数等因素后， 按照采用电站 “自发自用， 余电上网” 的运行方式可享受的国家补贴， 以及各个省地市对于分布式光伏发电的补贴，可得出如下的一些经济技术计算表格。1，广西北海热轧厂房（暂无地方补贴，电价 0.8 元 /度）年发电量（万KWh)售电收入 (万元 ) 运维成本 (万元 ) 年收益 (万元 ) 年回报率1 141.27 172.35 2.585 169.76 17.68% 2 140.14 170.97 2.565 168.41 17.54% 3 139.01 169.59 2.544 167.05 17.40% 4 137.9 168.24 2.524 165.71 17.26% 5 136.8 166.9 2.504 164.39 17.12% 6 135.7 165.55 2.483 163.07 16.99% 7 134.62 164.24 2.464 161.77 16.85% 8 133.54 162.92 2.444 160.47 16.72% 9 132.47 161.61 2.424 159.19 16.58% 10 131.41 160.32 2.405 157.92 16.45% 11 130.36 159.04 2.386 156.65 16.32% 12 129.32 157.77 2.367 155.4 16.19% 13 128.29 156.51 2.348 154.17 16.06% 14 127.26 155.26 2.329 152.93 15.93% 15 126.24 154.01 2.31 151.7 15.80% 16 125.23 152.78 2.292 150.49 15.68% 17 124.23 151.56 2.273 149.29 15.55% 18 123.24 150.35 2.255 148.1 15.43% 19 122.25 149.15 2.237 146.91 15.30% 20 121.27 147.95 2.219 145.73 15.18% 平均 131.03 159.90 2.398 157.46 16.40% 从上表中可看出，按照收益平均值计算，本项目的初期投资回报期为 5.86 年。按光伏发电设备 20 年的使用寿命来看（实际一般为 25 年左右） ，收回初期投资成本之后，每年都能产生一定的经济收益，保守按照再使用 15 年估算，得到的总收益约 2362 万元。本项目光伏发电总量约 2620.6 万千瓦时，可减少电煤消耗约 1.05 万吨，减少二氧化碳排放约 2.62 万吨。经济计算时暂未考虑 CO2和 SO2减排的经济价值。但是，按照 2015 年底中国对世界环境组织的承诺，将进一步加大控制温室气体排放力度，争取到 2020 年实现碳强度降低 40%－ 45%。 这会促使自 2011 年底启动的碳交易试点政策将在 2016 年得到具体的落实， 碳交易市场或于 2016 年正式启动。 若能充分利用新能源代替部分传统的化石能源，则在实现减排的同时， 还可以通过出售多余配额 （政府分配给企业指定时期内的碳排放额度）而获得一定的经济利益。同时清洁能源所带来的社会效益也值得高耗能、高污染企业思考。2，福建宁德热轧厂房（暂无地方补贴，电价 0.8 元 /度）年 发电量（万 KWh) 售电收入 (万元 ) 运维成本 (万元 ) 年收益 (万元 ) 年回报率1 124.65 152.07 2.281 149.79 15.60% 2 123.65 150.85 2.263 148.59 15.48% 3 122.66 149.65 2.245 147.4 15.35% 4 121.68 148.45 2.227 146.22 15.23% 5 120.7 147.25 2.209 145.05 15.11% 6 119.74 146.08 2.191 143.89 14.99% 7 118.78 144.91 2.174 142.74 14.87% 8 117.83 143.75 2.156 141.6 14.75% 9 116.89 142.61 2.139 140.47 14.63% 10 115.95 141.46 2.122 139.34 14.51% 11 115.03 140.34 2.105 138.23 14.40% 12 114.11 139.21 2.088 137.13 14.28% 13 113.19 138.09 2.071 136.02 14.17% 14 112.29 136.99 2.055 134.94 14.06% 15 111.39 135.9 2.039 133.86 13.94% 16 110.5 134.81 2.022 132.79 13.83% 17 109.61 133.72 2.006 131.72 13.72% 18 108.74 132.66 1.99 130.67 13.61% 19 107.87 131.6 1.974 129.63 13.50% 20 107 130.54 1.958 128.58 13.39% 平均 115.61 141.10 2.116 138.93 14.47% 从上表中可看出，按照收益平均值计算，本项目的初期投资回报期为 6.64 年。按光伏发电设备 20 年的使用寿命来看（实际一般为 25 年左右） ，收回初期投资成本之后，每年都能产生一定的经济收益，保守按照再使用 14 年估算，得到的总收益约 1945 万元。本项目光伏发电总量约 2312.2 万千瓦时，可减少电煤消耗约 0.93 万吨，减少二氧化碳排放约 2.31 万吨。3，河北安丰热轧厂房（省补 0.1 元 /度，补贴三年，电价 0.8 元 /度）年 发电量（万 KWh) 售电收入 (万元 ) 运维成本 ( 万元 ) 年收益 (万元 ) 年回报率1 145.77 192.42 2.886 189.53 19.74% 2 144.6 190.87 2.863 188.01 19.58% 3 143.44 189.34 2.84 186.5 19.43% 4 142.3 187.84 2.818 185.02 19.27% 5 141.16 186.33 2.795 183.54 19.12% 6 140.03 184.84 2.773 182.07 18.97% 7 138.91 183.36 2.75 180.61 18.81% 8 137.8 181.9 2.729 179.17 18.66% 9 136.69 180.43 2.706 177.72 18.51% 10 135.6 178.99 2.685 176.31 18.37% 11 134.52 177.57 2.664 174.9 18.22% 12 133.44 176.14 2.642 173.5 18.07% 13 132.37 174.73 2.621 172.11 17.93% 14 131.31 173.33 2.6 170.73 17.78% 15 130.26 171.94 2.579 169.36 17.64% 16 129.22 170.57 2.559 168.01 17.50% 17 128.19 169.21 2.538 166.67 17.36% 18 127.16 167.85 2.518 165.33 17.22% 19 126.14 166.5 2.498 164.01 17.08% 20 125.14 165.18 2.478 162.71 16.95% 平均 135.20 178.45 2.677 175.79 18.31% 从上表中可看出，按照收益平均值计算，本项目的初期投资回报期为 5.25 年。按光伏发电设备 20 年的使用寿命来看（实际一般为 25 年左右） ，收回初期投资成本之后，每年都能产生一定的经济收益，保守按照再使用 15 年估算，得到的总收益约 2636 万元。本项目光伏发电总量约 2704 万千瓦时， 可减少电煤消耗约 1.08 万吨， 减少二氧化碳排放约2.71 万吨。4，天津天钢工业厂房（暂无地方补贴，电价 0.8 元 /度）年 发电量（万 KWh) 售电收入 (万元 ) 运维成本 (万元 ) 年收益 ( 万元 ) 年回报率1 150.96 184.17 2.763 181.41 18.90% 2 149.75 182.7 2.741 179.95 18.75% 3 148.55 181.23 2.718 178.51 18.60% 4 147.37 179.79 2.697 177.09 18.45% 5 146.19 178.35 2.675 175.68 18.30% 6 145.02 176.92 2.654 174.27 18.15% 7 143.86 175.51 2.633 172.88 18.01% 8 142.71 174.11 2.612 171.49 17.86% 9 141.56 172.7 2.59 170.11 17.72% 10 140.43 171.32 2.57 168.75 17.58% 11 139.31 169.96 2.549 167.41 17.44% 12 138.19 168.59 2.529 166.06 17.30% 13 137.09 167.25 2.509 164.74 17.16% 14 135.99 165.91 2.489 163.42 17.02% 15 134.9 164.58 2.469 162.11 16.89% 16 133.83 163.27 2.449 160.82 16.75% 17 132.75 161.95 2.429 159.53 16.62% 18 131.69 160.66 2.41 158.25 16.48% 19 130.64 159.38 2.391 156.99 16.35% 20 129.59 158.1 2.371 155.73 16.22% 平均 140.02 170.85 2.562 168.26 17.53% 从上表中可看出，按照收益平均值计算，本项目的初期投资回报期为 5.49 年。按光伏发电设备 20 年的使用寿命来看（实际一般为 25 年左右） ，收回初期投资成本之后，每年都能产生一定的经济收益，保守按照再使用 15 年估算，得到的总收益约 2524 万元。本项目光伏发电总量约 2800 万千瓦时， 可减少电煤消耗约 1.12 万吨， 减少二氧化碳排放约2.80 万吨。5，山东临沂热轧厂房（暂无地方补贴，电价 0.8 元 /度）年 发电量（万 KWh) 售电收入 (万元 ) 运维成本 (万元 ) 年收益 (万元 ) 年回报率1 146.46 186 2.79 183.21 19.08% 2 145.29 184.52 2.768 181.75 18.93% 3 144.13 183.05 2.746 180.3 18.78% 4 142.97 181.57 2.724 178.85 18.63% 5 141.83 180.12 2.702 177.42 18.48% 6 140.69 178.68 2.68 176 18.33% 7 139.57 177.25 2.659 174.6 18.19% 8 138.45 175.83 2.637 173.19 18.04% 9 137.34 174.42 2.616 171.81 17.90% 10 136.25 173.04 2.596 170.44 17.75% 11 135.16 171.65 2.575 169.08 17.61% 12 134.07 170.27 2.554 167.71 17.47% 13 133 168.91 2.534 166.38 17.33% 14 131.94 167.56 2.513 165.05 17.19% 15 130.88 166.22 2.493 163.72 17.05% 16 129.83 164.88 2.473 162.41 16.92% 17 128.8 163.58 2.454 161.12 16.78% 18 127.77 162.27 2.434 159.83 16.65% 19 126.74 160.96 2.414 158.55 16.52% 20 125.73 159.68 2.395 157.28 16.38% 平均 135.84 172.60 2.588 169.94 17.70% 从上表中可看出，按照收益平均值计算，本项目的初期投资回报期为 5.43 年。按光伏发电设备 20 年的使用寿命来看（实际一般为 25 年左右） ，收回初期投资成本之后，每年都能产生一定的经济收益，保守按照再使用 15 年估算，得到的总收益约 2549 万元。本项目光伏发电总量约 2716 万千瓦时， 可减少电煤消耗约 1.09 万吨， 减少二氧化碳排放约2.71 万吨。附技术参数表：1，全国各地太阳能日照小时和辐射量2，国家“十三五”发展规划指导文件