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1建筑屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)

1.1簡(jiǎn)介

建筑屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)是指在建筑項(xiàng)目竣工建設(shè)完畢后，充分利用其建筑屋頂空置的區(qū)域，布置一定規(guī)模數(shù)量的光伏電池組件、支架及配套系統(tǒng)設(shè)備，根據(jù)地區(qū)經(jīng)緯度等相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得出屋頂光伏電池組件的最優(yōu)化傾斜角，安裝系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行太陽能資源采集，使整個(gè)系統(tǒng)發(fā)電效率最大化，進(jìn)而轉(zhuǎn)化發(fā)電、儲(chǔ)能等。此類工程對(duì)土地面積需求很小，可有效利用各類建筑物屋頂，不占用專門區(qū)域，適合組織開展大批量建設(shè)，就地進(jìn)行發(fā)電、用電，不僅能節(jié)省電網(wǎng)建設(shè)的工程造價(jià)，且可實(shí)現(xiàn)能耗的最小化，有效滿足“綠色”建筑的節(jié)能水平要求。

1.2系統(tǒng)組成

整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備與區(qū)域中建筑物協(xié)調(diào)一致，緊密結(jié)合，有的甚至直接制作成建筑材料成為建筑物的一部分。屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由逆變器、電池組件、支架、連接電纜、監(jiān)控設(shè)備及其它輔助設(shè)備組成。其中關(guān)鍵核心部件為逆變器，其作用是將光伏電池組件在光照下產(chǎn)生的直流電（DC）匯集后，通過逆變器的轉(zhuǎn)化將其變?yōu)榭晒┢胀姎庠O(shè)備使用的交流電（AC）。光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的最大特點(diǎn)就是包括了最大功率點(diǎn)跟蹤，在光照強(qiáng)度較大時(shí)發(fā)出的多余電量經(jīng)轉(zhuǎn)化成為滿足電網(wǎng)公司電能質(zhì)量要求的交流電注入電網(wǎng)中；在陰雨天光照強(qiáng)度較弱，發(fā)電能力不足時(shí)，則由電網(wǎng)向建筑屋頂發(fā)電（用戶）供電。

2項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目所處的江蘇淮安地區(qū)年平均日照輻射量4.04kW•h（/m2•d），全年日照輻射總量約1467.4kW•h/m2，即5282.3MJ/m2。前期規(guī)劃選址過程中，淮安屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目規(guī)劃計(jì)算的裝機(jī)總?cè)萘繛?.93MW，選取建筑物廠房屋頂面積約44375m2，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查設(shè)計(jì)能容納布置的光伏電池組件占區(qū)域面積約21050m2。根據(jù)要求整個(gè)發(fā)電項(xiàng)目的設(shè)計(jì)不能影響廠區(qū)整體建筑物風(fēng)貌特點(diǎn)和視覺效果。經(jīng)過項(xiàng)目工程運(yùn)算及實(shí)驗(yàn)測(cè)試，發(fā)電系統(tǒng)配套支架等設(shè)備布置在廠區(qū)建筑物的屋頂空置區(qū)域，光伏電池組件則選擇為固定安裝模式，傾斜角度為10°。整個(gè)系統(tǒng)共布置電池塊8420塊，考慮到本項(xiàng)目區(qū)域中整體發(fā)電量的需要及保證區(qū)域協(xié)調(diào)性，選取的電池組件峰值功率為230W。本項(xiàng)目工程整體由4個(gè)0.5MW的子系統(tǒng)組成。每個(gè)子系統(tǒng)均選用1臺(tái)并網(wǎng)逆變器和1臺(tái)隔離升壓變壓器，經(jīng)匯流后接至并網(wǎng)逆變器，光伏直流變?yōu)闈M足電網(wǎng)要求的10kV三相交流輸出，匯集到站內(nèi)10kV配電室后，以一回出線，接入地區(qū)電網(wǎng)而并網(wǎng)。

3項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性研究及論證

3.1項(xiàng)目的整體經(jīng)濟(jì)性

本項(xiàng)目光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體成本由初始投資部分和實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用兩大部分組成。初投資包括如下主要設(shè)備和實(shí)施費(fèi)用：光伏電池組件、控制元件、光伏逆變器、蓄電池組、支架和配電系統(tǒng)（包括安裝調(diào)試費(fèi)、電力電纜等費(fèi)用）、基礎(chǔ)施工建設(shè)費(fèi)、工程設(shè)計(jì)費(fèi)、系統(tǒng)調(diào)試費(fèi)、試驗(yàn)運(yùn)行費(fèi)、電池組件維修清洗費(fèi)、管理費(fèi)、員工工資等。江蘇淮安屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目的工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性分析及評(píng)價(jià)如下：按照光伏電池組件及系統(tǒng)其它設(shè)備25a的壽命周期，電池組件固定10°的傾斜角度，第一年利用小時(shí)數(shù)1230h，以后逐年遞減9.7h來考慮，然后根據(jù)主要設(shè)備購置費(fèi)、建筑工程費(fèi)、安裝工程費(fèi)等費(fèi)用進(jìn)行匯總，進(jìn)而計(jì)算得到本項(xiàng)目的一個(gè)總體財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)當(dāng)?shù)夭块T政策文件的有關(guān)規(guī)定，本區(qū)域屋頂光伏電站的上網(wǎng)電價(jià)為2.40元（/kW•h）。按照所簽訂承包電站運(yùn)行經(jīng)營(yíng)年限25a的協(xié)議，測(cè)算工程項(xiàng)目整體的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)和投資收益水平。經(jīng)測(cè)算，本工程的靜態(tài)總投資約為4518×104元，建設(shè)期間的財(cái)務(wù)利息成本為24.87×104元，工程的動(dòng)態(tài)總投資為4542.87×104元，計(jì)算得出本項(xiàng)目整體投資的財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率應(yīng)可超過8%，項(xiàng)目整體的投資效益回收期約10.7a，資本金的財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率約為11%，資本金凈利潤(rùn)率約為17.8%，滿足各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)要求，此光伏發(fā)電系統(tǒng)將取得一個(gè)比較好的經(jīng)濟(jì)收益，因而從經(jīng)濟(jì)上評(píng)價(jià)是完全具有可行性的。

3.2項(xiàng)目的環(huán)境影響分析

傳統(tǒng)的純火力發(fā)電站系統(tǒng)，燃煤過程中會(huì)產(chǎn)生大量CO2、SO2、NOx、煙塵及煤灰煤渣等廢棄物。現(xiàn)行傳統(tǒng)火力發(fā)電廠每上網(wǎng)發(fā)電1kW•h，標(biāo)準(zhǔn)煤耗費(fèi)水平大約為305g，約產(chǎn)生814gCO2、6.2gSOx和大約2.1gNOx。傳統(tǒng)發(fā)電項(xiàng)目對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定影響，而本項(xiàng)目利用可再生太陽能，通過系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┦褂玫碾娔埽^程中不直接消耗化石能源，且不產(chǎn)生環(huán)境污染物。與傳統(tǒng)火力發(fā)電站比較，每年CO2減排量可達(dá)到1726t，減排SO2約13t，減排NOx約4.5t，是無污染的清潔可再生能源。

3.3項(xiàng)目的社會(huì)效應(yīng)分析

現(xiàn)階段中國利用建筑屋頂開展光伏發(fā)電尚處于初始起步水平，裝機(jī)規(guī)模不大。此類項(xiàng)目除提供能源外，還有許多特殊優(yōu)勢(shì)，如降低溫室氣體和污染物排放、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)、保障能源安全和促進(jìn)邊遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)展等，尤其是可在邊遠(yuǎn)地區(qū)就地安裝，在特殊場(chǎng)合整個(gè)光伏系統(tǒng)可直接提供電力輸出。適合進(jìn)行大規(guī)模安裝推廣，在歐洲、美國、日本等已運(yùn)作得比較成熟。結(jié)合中國國情及電網(wǎng)特點(diǎn)，在太陽能資源充足的區(qū)域大力建設(shè)更多的示范性建筑屋頂光伏項(xiàng)目，提高清潔可再生能源在電源結(jié)構(gòu)中的比例，對(duì)中國經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境保護(hù)具有積極意義。

4結(jié)語

目前，中國很多企業(yè)一直在積極地開展清潔可再生能源領(lǐng)域的研究，且已在全國很多實(shí)際項(xiàng)目上大膽創(chuàng)新實(shí)踐。建筑屋頂太陽能并網(wǎng)光伏示范電站的建設(shè)是一項(xiàng)具有開拓性的工作，對(duì)各大電力企業(yè)加快制定光伏電站并網(wǎng)技術(shù)要求、光伏電站科學(xué)管理及保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行等規(guī)范的制訂做出了重要貢獻(xiàn)。建筑屋頂太陽能光伏發(fā)電符合中國可持續(xù)發(fā)展過程中對(duì)清潔能源充分利用的趨勢(shì)要求，與此同時(shí)，大力推進(jìn)太陽能資源的利用及加速光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)緩解現(xiàn)今能源緊缺的局勢(shì)及調(diào)整能源結(jié)構(gòu)具有一定作用，其社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等效益顯著。

作者：劉江單位：中國水利電力物資有限公司