張金寶

（廣東省國際工程咨詢公司，廣東廣州 510060）

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。太陽能光伏發(fā)電的過程沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動部件也不消耗燃料，不排放溫室氣體等任何物質(zhì)，具有無噪聲、無污染的特點(diǎn)；同時太陽能資源分布廣泛且取之不盡，用之不竭，是一種具可持續(xù)發(fā)展理想特征(最豐富的資源和最潔凈的發(fā)電過程)的可再生能源發(fā)電技術(shù)[1]。電子類工廠大多屋頂可利用面積大，粉塵少，給屋頂利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)提供了良好的發(fā)展機(jī)會。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理及分類

光伏發(fā)電的關(guān)鍵元件太陽能電池經(jīng)過串、并聯(lián)封裝保護(hù)形成太陽電池組件，配合功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板、控制器和逆變器三大部分組成[2]。目前太陽能光伏系統(tǒng)分為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。

（1）離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，配置交流逆變器就可為交流負(fù)載供電。

（2）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電后直接接入公共電網(wǎng)。如光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)。由于投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點(diǎn)，是并網(wǎng)發(fā)電的主流。

2 某電子工廠用電負(fù)荷估算

電子類工廠用電負(fù)荷一般包括照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)、電梯以及插座系統(tǒng)。正常情況下白天宿舍及食堂照明設(shè)備不需供電，典型的電子類工廠用電負(fù)荷情況見表1。

表1 電力負(fù)荷估算表

從表1可以看出白天工廠的用電負(fù)荷主要為除食堂、宿舍外的照明用電負(fù)荷，約為14 101.8 kVA，晚上用電負(fù)荷主要為除研發(fā)樓、食堂外的用電負(fù)荷，約為13 454.23 kVA。

2.1 屋頂可利用面積估算

某電子工廠總占地面積約149 963 m2，總建筑面積249 582 m2，其中計容積率總建筑面積237 553 m2；分A、B、C三個區(qū)，A區(qū)為1棟8層的研發(fā)樓，建筑面積共95 751 m2；B區(qū)為3棟2層、3棟5層的廠房，面積為105 186 m2，4棟6層宿舍，面積為30 745 m2；C區(qū)為1棟4層食堂，面積為5 869 m2。經(jīng)估算屋頂可裝太陽能電池板面積約18 000 m2，太陽能電池板與屋頂平行安裝，根據(jù)工廠所在維度情況，為了最大高效利用太陽能[3]，太陽能電池板與水平面呈18度角。

2.2 系統(tǒng)輸出功率估算

目前大型項目太陽能電池板發(fā)電量為120～140 W/m2之間，考慮到逆變器效率等，綜合效率約為90%，取電池板發(fā)電量130 W/m2，某電子工廠太陽能發(fā)電系統(tǒng)實際輸出功率為2 106 kW。

3 某電子工廠屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)方案

目前已得到推廣的太陽能電池主要有晶體硅(單晶硅和多晶硅)太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池等，晶體硅組件因技術(shù)成熟，在實際應(yīng)用中尤為常見。單晶硅電池組件轉(zhuǎn)換效率高，技術(shù)成熟、可靠性好且使用壽命長，因此建議本項目采用單晶硅組件。根據(jù)表1，白天廠房、研發(fā)樓、地下室照明及通風(fēng)用電負(fù)荷約為1 957.29 kW。在氣候條件較好時，光伏發(fā)電系統(tǒng)可滿足正常運(yùn)行時的廠房、研發(fā)樓、地下室照明及通風(fēng)用電負(fù)荷用電需求，剩余電能較少?？紤]到建設(shè)成本，建議某電子工廠屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)不向城市電網(wǎng)輸送電能。因此，建議本系統(tǒng)采用離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。

4 光伏發(fā)電系統(tǒng)

根據(jù)上述分析，某電子工廠離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 某電子工廠屋頂太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

本方案將照明負(fù)荷和通風(fēng)負(fù)荷分開，其中光照條件良好時候，全廠照明與通風(fēng)負(fù)荷由太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電，當(dāng)光照條件稍差時候，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)為照明系統(tǒng)供電，當(dāng)太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)電功率繼續(xù)減少時候，該系統(tǒng)向蓄電池供電，此時全部用電負(fù)荷由電網(wǎng)供電，待蓄電池電量充滿后切斷電網(wǎng)，由蓄電池系統(tǒng)供電。

5 效益分析

（1）經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)估算，某電子工廠光伏發(fā)電系統(tǒng)的一次性建設(shè)投資約2 000萬元，折合單價約為9.49元/W。系統(tǒng)全壽命按25年計算[4]，根據(jù)該工廠地區(qū)太陽輻射資源等因素分析，項目25年年平均利用小時數(shù)為1 002小時，年均發(fā)電量可達(dá)到211.02萬度電，按每度電可獲得政府財政補(bǔ)貼0.35元計，考慮到該工廠所在地工業(yè)用電電費(fèi)為0.927 8元/度。則，企業(yè)每年可節(jié)約195.75萬元。經(jīng)估算項目內(nèi)部收益率為12%，大于社會折現(xiàn)率（8%）；社會折現(xiàn)率下經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為679.36萬元，大于零，兩項指標(biāo)均滿足要求，投資回報期約8.70年，項目可行。

表2 投資估算表

表3 經(jīng)濟(jì)效益分析表

（2）社會效益

太陽能資源取之不盡，用之不竭，項目建成后就近供電，避免了長距離輸電線路所造成的電能損失，并節(jié)省輸電成本。在電子類廠房屋頂上建設(shè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以有效的保護(hù)廠房屋頂，降低室內(nèi)溫度。同時是一種綠色環(huán)保的新型可再生能源。項目建成后每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤675.26噸，減少SO2排放55.50噸，減少NOx排放27.64噸，減少CO2排放1840.09噸，減少粉塵排放502.23噸。

6 結(jié)論

本文對某電子工廠光伏發(fā)電系統(tǒng)做了初步探究，本文提出電子類廠房屋頂裝設(shè)太陽能光伏發(fā)電板，構(gòu)建并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)向所用電負(fù)荷供電的方案。該方案是開發(fā)太陽能資源加以利用的一種有益嘗試，對減少環(huán)境污染、抑制二氧化碳等溫室氣體排放將起到積極的作用。從技術(shù)角度來看，光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，并目已經(jīng)有眾多實例。從經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果來看，得到政府的財政支持和政策支持情況下，項目投資回報期約為8.70年，項目可行；光伏發(fā)電系統(tǒng)一次性投資較高，但該發(fā)電系統(tǒng)使用壽命較長，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，且為綠色可再生能源，可以在電子類比較潔凈的廠區(qū)推行。

［1］喜文華.太陽能實用工程技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［2］沈輝，曾祖勤.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［3］趙扉，沈紅峰.屋頂光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)在110kW變電站的應(yīng)用［J］.電工技術(shù)，2011（6）：20-22.

［4］李永華，袁超，蒲亮.屋頂式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析［J］.電力科學(xué)與工程，2013（9）：29-33.