建德市铁路货场屋顶分布式光伏发电可行性研究

楼映珠,蔡 阳，陈 波，徐林强

(1.浙江广厦建设职业技术学院,浙江 东阳 322100；2. 浙江汉林建筑设计有限公司,浙江 杭州 310003；3. 温州设计集团有限公司,浙江 温州 325000；4. 浙江工业大学建筑工程学院,浙江 杭州 310014)



建德市铁路货场屋顶分布式光伏发电可行性研究

楼映珠1,蔡 阳2，陈 波3，徐林强4

(1.浙江广厦建设职业技术学院,浙江 东阳 322100；2. 浙江汉林建筑设计有限公司,浙江 杭州 310003；3. 温州设计集团有限公司,浙江 温州 325000；4. 浙江工业大学建筑工程学院,浙江 杭州 310014)

针对建德市铁路货场屋顶分布式光伏发电项目,结合项目任务规模和太阳能资源,综合分析项目的可行性。分析结果表明,本工程从技术和经济上看项目是可行的。

太阳能光伏建筑一体化；屋顶分布式光伏；可行性

进入21世纪,人们对于能源的需求量日益增加,而煤炭、石油等化石燃料在能源消费结构中仍占较大比例[1-2],如何更加有效地开发利用新能源已经成为人们关注的焦点,而加快太阳能光伏的开发利用也成为推动我国实现能源结构调整、环境保护和可持续发展的重要举措[3]。太阳能光伏建筑就是在这种大环境下应运而生的革命性新技术。太阳能光伏建筑又称太阳能光伏建筑一体化(BAPV,即Building Attached Photovoltaic),是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术[4],此概念最早是在1991年被提出的[5]。联合国能源机构的调查报告显示,光伏建筑一体化将成为城市建筑节能的市场热点,太阳能建筑业将是21世纪最重要的新兴产业之一。本文针对建德市铁路货场屋顶分布式光伏发电项目,结合项目任务规模和太阳能资源,综合分析了项目的可行性。

1 概述

1.1 场址概况

建德市地处杭州市西部,钱塘江上游,杭州—黄山黄金旅游线的中段,位于北纬29°12′20″—29°46′27″,东经118°53′46″—119°45′51″。东与浦江县接壤,南与兰溪市和龙游县毗邻,西南与衢州市衢江区相交,西北与淳安县为邻,东北与桐庐县交界。东起乾潭镇梓洲村(原姚村乡梓洲村)双门灶,西至李家镇大坑源村卢桐源,长84.38 km；南起航头镇珏塘村,北至乾潭镇大源村(原下包乡大源村)石豹头扶梯岭,宽31.465 km。总面积2 321 km2,占浙江省面积的2.28%(图1)。

图1 项目位置示意图

建德市属亚热带北缘季风气候,温暖湿润,雨量充沛,四季分明,年平均气温17.4 ℃,年均总降水量1 600 mm,日照充足,年均日照总时数为1 760 h。

新安江火车站是位于浙江省建德市白沙镇,建于1957年,是金千铁路的一个车站,不办理客运业务。拟建分布式光伏项目主要利用新安江火车南站,1#、3#货场屋顶。

1.2 太阳能资源

根据我国太阳能资源丰富程度的等级划分标准,浙江省属太阳能资源Ⅲ类地区。全年太阳辐照总量约1 124～1 368 kW·h/m2,年平均日照时数为1 650～2 105 h,累计年平均日照时数在6 h以上的可利用天数为153～200 d。

通过上述分析,项目所在地多年年均太阳辐射总量为4 415.04 MJ/m2。参照《太阳能资源评估方法(QX/T 89—2008)》,对项目所在地太阳能资源状况进行评估,由资源丰富程度等级表可以看出,项目所在地属于太阳能资源丰富区,具有很好的开发优势。

1.3 项目任务与规模

根据国家要求,每个省电网中的常规能源和再生能源必须保持一定的比例,随着电网负荷的发展及国家能源发展战略需求,应大力发展清洁、可再生的能源。

本分布式光伏发电项目的建设为建德市供电电源的一个有益补充,可改变电网中较为单一的电源结构,有益于减少一次性能源消耗、减少对大气的污染,同时也有利于经济的可持续发展。因此,本工程的建设是必要的。所以,工程建成后,装机容量比例很小,不会对电网的安全运行产生影响。

1.4 光伏系统总体方案设计及发电量计算

光伏组件种类选择：考虑到晶硅电池成熟度较高,国内外均有较大规模应用的实例,本工程拟选用265 Wp晶硅电池组件。

光伏组件的选择：国内主流厂商生产的多晶硅光伏组件应用于大型并网光伏发电系统的,其规格大多数为260 Wp和310 Wp系列。综合考虑组件效率、技术成熟性、市场占有率,以及采购订货时的可选择余地,本工程初选多晶硅光伏组件规格为265 Wp。

光伏阵列运行方式选择：本项目为屋顶光伏电站,依据项目特点,本工程采用固定角度安装式,屋顶顶部东、西方向近似6°,平行屋面平铺方式。固定安装单元方阵在设计过程中考虑能够满足屋顶设计的需要,因此组件布置为竖向20块组件为一串排列,组件与组件之间留有20 mm空隙以减少方阵面上的风压。太阳能光伏支架安装见图2。

图2 支架安装图

本项目推荐采用265 Wp多晶硅太阳能电池组件2 640块,装机容量约为699.6 kW。

从工程运行及维护考虑,本项目采用组串式逆变器,逆变器容量为60 kW,数量为11个。

每一路多晶硅组件串联的额定功率容量=265 Wp×20=5 300 Wp。考虑逆变器效率及系统损失后,最终确定每个60 kW逆变器所配多晶硅太阳能电池组串并联路数为12路。屋顶安装客量见表1。

表1 屋顶安装容量表

本期容量699.6 kWp光伏发电系统共需要60 kW逆变器11个,配交流汇流箱3个。

本工程采用杭州辐射观测站太阳能辐射资料及其他相关气象资料,对拟建工程所在地区的太阳能资源进行分析,初步估算本项目的首年发电量为：0.67 595 MW·h,等效满负荷小时数966.2 h；25年内平均每年发电量为：0.61 768 MW·h,等效满负荷小时数882.9 h。

1.5 电气

本工程为自发自用/余电上网型光伏发电项目,采用0.4 kV电压等级汇集后接入建德市铁路货场(B2)配电室0.4 kV#5低压开关柜上(新增)。配电室内原设计的315 kVA变压器更换为800 kVA变压器。

本工程按“无人值班”(少人值守)的原则进行设计。电站采用以计算机监控系统为基础的监控方式。计算机监控系统应能满足全站安全运行监视和控制所要求的全部设计功能。

1.6 节能降耗分析

该工程技术方案和设备材料、建筑结构等方面,充分考虑了节能的要求,减少了线路的投资,节约了土地资源,并能够适应地区电网的发展。在工程设计中严格贯彻了节能、环保的指导思想。

1.7 社会效益可行性分析

项目处于建德市内,经济和社会事业均有较大的发展,合理利用太阳能光伏发电适宜分散供电的优势,在城市的建筑物和公共设施配套安装太阳能光伏发电装置,扩大城市可再生能源的利用量,并为太阳能光伏发电提供必要的市场规模。促进我国太阳能发电技术的发展,做好太阳能技术的战略储备,选择有优势性的地区建设太阳能光伏发电示范电站是光能产业发展的一个方向。优化经济开发区工业结构,大力发展新能源的需要。同时以电力发展带动其它资源开发,促进人民群众物质文化生活水平的提高,推动经济以及各项事业的发展。

2 结 语

项目所在地年均辐射量为4 415.04 MJ/m2。根据《太阳能资源评估方法(QX/T 89—2008)》中规定的以太阳能总辐射的年总量为指标,进行太阳能资源丰富程度评估,该区域属于“资源丰富”,较适合大型光伏电站的建设。

本工程经济效益指标符合国家有关规定,从技术和经济上看项目是可行的。分布式光伏电站可以充分利用当地的太阳能资源,改善能源结构。光伏电场的建设可以节约煤炭等一次能源及水资源,减少各类污染物的排放量,降低发电机组的运行成本,本工程的建设属清洁能源,有明显的环境效益。因此,该项目建成后,不仅提供电力,减少污染,节约资源,减少环境污染,还有着良好的经济效益、社会效益和环境效益。

建议本工程业主在电站区域内安装太阳辐射测量装置,取得一年的数据后,对本次分析的原始数据进行验证、订正等,并对发电量重新核算。

[1] 杨金焕,于化丛,葛亮.太阳能光伏发电应用技术[M].北京:电子工业出版社,2009.

[2] 李芬,钱加林,杨兴武,等.基于CAR模型的短期光伏发电量预测[J].上海电力学院学报,2015(12):514-518.

[3] 刘光旭,吴文祥,张续教,等.屋顶可用太阳能资源评估研究:以2000年江苏省数据为例[J].长江流域资源与环境,2010,19(11)：1242-1248.

[4] 黄向阳,何清,谢士涛. 光伏建筑一体化设计浅谈[J]. 中外建筑, 2007(11):42-43.

[5] Benemann J,Chehab O,Schaar-Gabriel E. Building-integrated PV modules[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells,2001(67)：345-354.

Feasibility Study on the Distributed Photovoltaic Power Generation on theRoof of Railway Freight Yard of Jiande City

LOUYingzhu1,CAIYang2，CHENBo3，XULinqiang4

2016-10-13

楼映珠(1990—),女,浙江东阳人,助教,从事建筑工程技术研究工作。

TK519

B

1008-3707(2016)12-0035-03