并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在卷煙工業(yè)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

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【摘要】太陽能被列為21世紀(jì)新能源的重點(diǎn)開發(fā)工程。本文以廣東某卷煙廠為模型，通過對(duì)當(dāng)?shù)厝照諚l件以及廠區(qū)能耗處境的綜合分析，設(shè)計(jì)出安裝在廠房樓頂?shù)牟⒕W(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，用以供給整個(gè)廠區(qū)的照明所需能源。該系統(tǒng)功能穩(wěn)當(dāng)，布局合理，在降低卷煙廠生產(chǎn)能耗的同時(shí)能夠有效裁減二氧化碳的排放量，具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】并網(wǎng)；卷煙工業(yè)；太陽輻射強(qiáng)度；光伏發(fā)電系統(tǒng)

1.引言

21世紀(jì)，在環(huán)境污染與資源匱乏的雙重壓力下，人們不斷地探索一種清潔的可再生能源來取代傳統(tǒng)的化石燃料，而太陽能由于其總儲(chǔ)存量大、輕易獲取、使用過程無污染等特點(diǎn)引起了各行各業(yè)的重視。雖然地球上接收太陽輻射的總能量大，但是分布面積廣泛，能流密度較低。因此，在有限的廠區(qū)空間內(nèi)，設(shè)計(jì)一套適用于中小型卷煙廠的光伏發(fā)電系統(tǒng)，用以供給整個(gè)廠區(qū)照明所需的能源，既響應(yīng)了國家節(jié)能降耗的要求，又能夠降低生產(chǎn)本金，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于卷煙工業(yè)的可行性分析

新世紀(jì)以來，我國卷煙工業(yè)體驗(yàn)了工商分開改革，并引入了市場(chǎng)競(jìng)爭機(jī)制，煙草工業(yè)在逐步進(jìn)展的同時(shí)承受著越來越多的社會(huì)責(zé)任。提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)本金、裁減能源消耗、打造綠色工廠是每個(gè)卷煙廠鞏固企業(yè)競(jìng)爭力的必然選擇。

對(duì)于太陽能電池來說，太陽能峰值功率WP是在標(biāo)準(zhǔn)條件下[1]：輻射強(qiáng)度1000W/m2，大氣質(zhì)量AM1.5，電池溫度25℃條件下，太陽能電池的輸出功率。（這個(gè)條件大約和我們平日晴天中午前后的太陽光照條件差不多）按廣州地區(qū)的光照條件，折算成標(biāo)準(zhǔn)光照時(shí)間大約為4小時(shí)。以廣東某年產(chǎn)量40萬大箱的卷煙廠為例，廠區(qū)每年總耗電量約為900萬千瓦時(shí)，而照明片面能耗約占廠區(qū)綜合總能耗的12%，約110萬千瓦時(shí)。若以一年365天計(jì)算，考慮到實(shí)際運(yùn)營中的云層移動(dòng)遮陽、污漬影響、系統(tǒng)意外損壞、人工操作不當(dāng)?shù)忍幘?，?duì)夢(mèng)想系統(tǒng)取0.8的總效率系數(shù)，計(jì)算出得志該廠區(qū)照明需求的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率為：

1.10×109/（4×365×0.8）=0.942×106W

即設(shè)計(jì)一套功率為1Mw的太陽能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，即能供給整個(gè)廠區(qū)照明所需的能源。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用壽命較長，一般都在15至25年左右[2]，且運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低，能夠降低卷煙廠的生產(chǎn)本金，同時(shí)也能有效裁減由能源消耗帶來二氧化碳等廢氣的排放，具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3、1Mw并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理

典型的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由四個(gè)片面構(gòu)成[3]：（1）光伏陣列；（2）逆變器；（3）儲(chǔ)能系統(tǒng)；（4）操縱系統(tǒng)。考慮到光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量根據(jù)季節(jié)和天氣的變化會(huì)展現(xiàn)較大差異，因此，將光伏發(fā)電系統(tǒng)與區(qū)域公共電網(wǎng)相連接，組成并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能充裕時(shí)，可將剩余電能饋入儲(chǔ)能系統(tǒng)，也可向交流電網(wǎng)供電；當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)電力缺乏時(shí)，可由公共電網(wǎng)向負(fù)載供電，以保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

3.2并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)

光伏電池是組成光伏發(fā)電系統(tǒng)的最小單位，本文設(shè)計(jì)使用235w的多晶硅光伏組件，該組件的形狀尺寸為1638mm×982mm×40mm（長×寬×厚），以16塊多晶硅光伏組件為一組光伏陣列，正南朝向并按40°傾斜角舉行安裝。

3.2.1太陽高度角

另一方面，卷煙廠各月份的生產(chǎn)任務(wù)有所不同，因此各月份的照明能耗并非固定值。因此，取近三年各月份照明能耗的平均值作為參考值，將并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)單月預(yù)計(jì)發(fā)電量（4256塊235w多晶硅光伏組件，光電轉(zhuǎn)換效率取18%，系統(tǒng)總效率系數(shù)取0.8）與卷煙廠月平均耗電量比較如下：

卷煙廠全年照明耗電總量約為1119300Kw·h，而1Mw并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)全年總發(fā)電量預(yù)計(jì)約為1238600Kw·h。從總量上看，本文設(shè)計(jì)的光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠得志廠區(qū)全年照明所需電能；從單月數(shù)值來看，光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量小于當(dāng)月照明用電量的月份為1月、2月、3月、4月和12月，最大差值僅為25100千瓦時(shí)，根本能達(dá)成設(shè)計(jì)要求。

4.結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的1Mw并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可安裝于卷煙廠聯(lián)合工房樓頂，且在發(fā)電總才能上能夠得志年