屋頂分布式光伏建設(shè)方案研究

吳揚威

（中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司）

0 引言

目前，京基智農(nóng)文昌市生豬產(chǎn)業(yè)鏈項目供電系統(tǒng)采用110kV昌灑變電站引1路10kV高壓電纜作為電源，10kV高壓電纜采用YJV22-8.7／15kV-3×400mm2導(dǎo)線，并在園區(qū)內(nèi)新建1個開關(guān)箱。2路支線由開關(guān)箱分2路向園區(qū)周邊供電，2路支線均采用JKLYJ-10／240導(dǎo)線。園區(qū)目前由15個配電站組成，配電總?cè)萘?2335kVA（含預(yù)留1600kVA）。

項目位于文昌市昌灑鎮(zhèn)省道S206的西側(cè)，場址坐標(biāo)北緯19.75141647°，東經(jīng)110.9387826°。該項目建筑占地面積約220500m2，總建筑面積約218800m2，初步測算可利用屋頂面積為138770m2。不上人彩鋼瓦屋面擬安裝柔性光伏組件（430Wp），每一塊組件重量為7.2kg，屋面每平方米約增重5kg。擬安裝430Wp柔性光伏組件32272塊，總?cè)萘?3.877MWp，選擇“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式，采用10kV高壓上網(wǎng)。

圖 10kV高壓接入方案系統(tǒng)

1 數(shù)據(jù)收集

1.1 現(xiàn)場勘察

廠房情況：廠房荷載、屋面障礙物（風(fēng)機、管道、其他設(shè)備）、可有效利用面積、廠房高度。

廠區(qū)用電負(fù)荷：廠區(qū)變配電情況、廠區(qū)白天的用電負(fù)荷能力、用電長期負(fù)荷的穩(wěn)定性。

廠區(qū)空間資源：廠區(qū)內(nèi)電纜溝、設(shè)備安裝地點、廠區(qū)內(nèi)施工條件。

廠區(qū)10kV電源情況：10kV電源點數(shù)量、電源線路截面積。

1.2 收集資料

根據(jù)現(xiàn)場勘測情況，收集設(shè)計電站所需的圖紙信息，詳見表1。

表1 收集資料

1.3 用電狀況

京基智農(nóng)文昌市生豬產(chǎn)業(yè)鏈項目2022年1月至6月份的用電情況具體見表2。

表2 電量表

鑒于目前設(shè)備投產(chǎn)將近90%，預(yù)估每年用電量約2.0×107kW·h，總電費約1476萬元。白天用電量預(yù)估1.2×107kW·h，白天總電費885.6萬元。

2 并網(wǎng)接入方案

園區(qū)目前由15個配電站組成，配電總?cè)萘?2335kVA。項目建筑占地約220500m2，總建筑面積約218800m2，初步預(yù)計可利用光伏電源138770mA·h，擬通過5臺2000kVA變電箱經(jīng)10kV線路并入電網(wǎng)，安裝總?cè)萘繛?3.877MWp的430Wp柔性光伏組件32272塊。最終，文昌供電局批復(fù)同意供電方案。上網(wǎng)采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”的上網(wǎng)方式，每度上網(wǎng)電價為0.738元。

3 光伏發(fā)電量

3.1 太陽能資源

（1）太陽能資源在海南省的分布特點［1］

海南省年太陽總輻射量主要表現(xiàn)為由東北向西南逐漸增加的趨勢。其中以西、西南地區(qū)為最高，年太陽總輻射量約為1600kW·h／m2，日照時間2400～2600h；中部地區(qū)為次高值區(qū)，年太陽總輻射量為1400～1600kW·h／m2，日照時間為1800～2400h；東北地區(qū)年太陽總輻射量在1400kW·h／m2以下，日照時間小于2000h，為最小。

（2）場區(qū)地理位置氣象要素

本項目地點位于海南省文昌市，地理坐標(biāo)北緯19.6030°，東經(jīng)110.7524°，主要氣象要素見表3。

表3 主要氣象要素表

（3）太陽能資源豐富程度分析

根據(jù)GB／T 31155-2014《太陽能資源等級總輻射》中太陽能資源評價方法，按太陽輻射資源總量分為四個等級，見表4［2］。

表4 太陽總輻射資源分布

根據(jù)太陽能資源評價工具Solargis的查詢資料，該項目場址區(qū)的太陽輻射量為6015.6MJ／（m2·a），年水平面輻射量為1643.1kW·h／m2，資源富集程度均屬于非常豐富的等級。

（4）太陽能資源穩(wěn)定度分析［3］

根據(jù)場址所在區(qū)域每個月輻射總量的數(shù)據(jù)，分析項目所在地太陽能資源的穩(wěn)定性。年總輻射量變化的穩(wěn)定性可用月總輻射量的最小值與全年月總輻射量的最大值之比來表示。將太陽能資源分為非常穩(wěn)定、穩(wěn)定、一般穩(wěn)定和不穩(wěn)定四個等級，詳見表5。

表5 穩(wěn)定度分級表

5月份出現(xiàn)了工程施工區(qū)域歷年平均日輻射總量最大值，為664.56MJ／m2；最小值出現(xiàn)在12月，為285.12MJ／m2，穩(wěn)定度約為0.429，表明該項目施工區(qū)域太陽能資源穩(wěn)定，開發(fā)利用能力更強。

3.2 發(fā)電量估算

初步測算可利用柔性光伏組件32272塊，總?cè)萘繛?3.877MW，首年等效利用小時數(shù)為1295h，年平均利用小時數(shù)為1207h，年發(fā)電量約為1.675×107kW·h。而京基智農(nóng)文昌市生豬產(chǎn)業(yè)鏈項目預(yù)估每年用電量約2.0×107kW·h，總電費約1476萬元，白天用電量預(yù)估1.2×107kW·h，白天總電費885.6萬元，消納比例約71.6%，具體發(fā)電量數(shù)據(jù)見表6和7。

表6 發(fā)電量估算表

表7 25年光伏發(fā)電量統(tǒng)計數(shù)據(jù)

工程建成后，年均發(fā)電量約1675萬kW·h，每年可節(jié)約標(biāo)煤約5100t，減少排放約13300t CO2，減少排放約165t SO2，減少排放約37.9t氮氧化物。在25年的發(fā)電周期內(nèi)，總共可以節(jié)約約1.27×105t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少約3.3×105t CO2排放，4125t SO2和947t氮氧化物。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

文昌市京基智農(nóng)時代有限公司預(yù)計直接收益132.84萬元，25年收益3321萬元。間接收益一是盤活固定資產(chǎn)，提高企業(yè)經(jīng)濟收入，充分利用企業(yè)閑置的屋頂；二是遮陽隔熱，對屋頂起到保護作用；三是以體現(xiàn)企業(yè)社會責(zé)任為宗旨，樹立綠色低碳、環(huán)保的企業(yè)形象。

4.2 社會效益

光伏發(fā)電不直接消耗化石資源，不釋放污染物和廢棄物，不產(chǎn)生破壞大氣環(huán)境的溫室氣體，不會出現(xiàn)廢渣堆放、廢水排放等不利于保護周邊環(huán)境的問題，是一種綠色可再生能源及典型的清潔能源［4］。

此項目的投產(chǎn)將每年為當(dāng)?shù)丶{稅約141.67萬元。同時，與燃煤火電站相比，按標(biāo)煤耗煤305.5g／（kW·h）計算，該項目投產(chǎn)后每年可為國家節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5117.1t，每年可減少溫室氣體CO2排放量約14689.8t，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

5 結(jié)束語

項目所選光伏區(qū)域太陽能資源豐富，具有高效發(fā)電能力，且具有良好的經(jīng)濟開發(fā)利用價值。便利的交通條件和良好的施工外部條件，適宜于屋頂分布式光伏電站的建設(shè)。

京基智農(nóng)文昌市生豬產(chǎn)業(yè)鏈項目屋面分布式光伏裝機13877kWp，屬農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電，每年可為該公司節(jié)約電費132.84萬元，25年可節(jié)約電費3321萬元，

該項目具有較好的經(jīng)濟性，竣工投產(chǎn)后，對園區(qū)內(nèi)養(yǎng)殖核心區(qū)、飼料生產(chǎn)區(qū)、屠宰加工區(qū)、食品及冷鏈區(qū)、生態(tài)循環(huán)區(qū)的所有彩鋼瓦屋面的保溫隔熱及保護等方面都能起到積極作用，且光伏發(fā)電可增強區(qū)域供電的穩(wěn)定性，增加地方稅收，對經(jīng)濟和環(huán)境具有十分顯著的作用。