多形態(tài)分布式光伏發(fā)電在水泥企業(yè)的應(yīng)用

隨著水泥行業(yè)《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額（GB16780—2021）》《高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平（2021年版）》等政策的發(fā)布實(shí)施，開(kāi)展多種形式的節(jié)能降碳技術(shù)改造必然是水泥企業(yè)未來(lái)重點(diǎn)工作方向之一。利用水泥企業(yè)的自然環(huán)境和地理位置優(yōu)勢(shì)，使用光伏發(fā)電技術(shù)可以減少水泥生產(chǎn)過(guò)程中的電力消耗，結(jié)合余熱發(fā)電，實(shí)現(xiàn)“零購(gòu)電”或“近零購(gòu)電”，是水泥企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)和能源低碳轉(zhuǎn)型的主要途徑之一。

1、改造背景我公司現(xiàn)有一條設(shè)計(jì)產(chǎn)能4?000t/d的熟料生產(chǎn)線，并配套Φ4.2m×13.5m水泥磨和TRMS43.4礦渣立磨，同時(shí)配套建設(shè)8MW純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，余熱發(fā)電量約為每年4?500萬(wàn)kWh，還需外購(gòu)電力1~1.5億kWh，每年總用電量約為1.45~1.95億kWh，消耗大量的電力資源。公司院內(nèi)建筑物屋頂面積較大，且公司地處北緯39℃，日照充足，處在最理想的光伏發(fā)電建設(shè)緯度，具有發(fā)展光伏發(fā)電得厚的地理優(yōu)勢(shì)。

2、建設(shè)內(nèi)容利用公司院內(nèi)已有的11座建筑物屋頂建設(shè)單晶硅光伏發(fā)電，建筑面積5?170m2，共安裝1?053塊550Wp單晶硅組件。新建車棚119個(gè)，建筑面積2?237m2，共安裝1?140塊260Wp碲化鎘發(fā)電玻璃組件。局部去工業(yè)化設(shè)計(jì)，外墻立面面積315m2，共安裝164塊200Wp碲化鎘發(fā)電玻璃組件。總裝機(jī)容量為934.4kWp，計(jì)劃投資640萬(wàn)元。2.1光伏系統(tǒng)光伏組件方面，我公司選用550Wp單晶硅、260/220Wp碲化鎘發(fā)電玻璃，實(shí)現(xiàn)屋頂、車棚、墻面多場(chǎng)景光伏發(fā)電，兩種組件的裝機(jī)容量和項(xiàng)目建成后25年內(nèi)發(fā)電量見(jiàn)表1。項(xiàng)目涉及12個(gè)建筑物及119個(gè)轎車和自行車車棚，碲化鎘自行車車棚和屋頂光伏效果見(jiàn)圖1、圖2。表1兩種組件的裝機(jī)容量和項(xiàng)目建成后25年內(nèi)發(fā)電量圖1碲化鎘自行車車棚效果圖2屋頂光伏效果2.2電氣系統(tǒng)本項(xiàng)目采用380V單點(diǎn)低壓并網(wǎng)，并網(wǎng)到老線中控樓一樓配電室，發(fā)電負(fù)荷主要用于辦公、砌塊生產(chǎn)線、浴池、食堂等使用，余電送至公司10kV段全部消納使用。（1）監(jiān)控系統(tǒng)：光伏系統(tǒng)運(yùn)行采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏系統(tǒng)（包括光伏陣列及逆變）的控制、保護(hù)、測(cè)量及數(shù)據(jù)采集，后臺(tái)配套2套電腦，安裝在公司水泥中控室和余熱發(fā)電中控室，系統(tǒng)可及時(shí)、清晰地顯示當(dāng)前運(yùn)行數(shù)據(jù)（包括直流功率、交流功率、陣列電壓、陣列電流、當(dāng)天實(shí)時(shí)發(fā)電量、累積發(fā)電量等）并保存歷史數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)保存期限為1年）。視頻監(jiān)控采用高清夜視數(shù)字?jǐn)z像頭（配備25套，建筑屋頂采用球型攝像頭），對(duì)光伏陣列實(shí)時(shí)監(jiān)控并接入公司現(xiàn)有監(jiān)控平臺(tái)。（2）并網(wǎng)系統(tǒng)：安裝低壓并網(wǎng)柜1面（含規(guī)約轉(zhuǎn)換器、內(nèi)置UPS、打印機(jī)、斷路器），當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載或相間短路、失壓、過(guò)壓等情況時(shí)，斷路器將斷開(kāi)。并網(wǎng)點(diǎn)配備精度0.2以上的智能計(jì)量設(shè)備，并將數(shù)據(jù)接入公司現(xiàn)有能管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能管系統(tǒng)電量自動(dòng)采集。（3）電氣一次回路：光伏組件經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換輸出交流電源，逆變器匯流至380V母線。根據(jù)光伏組件的安裝容量及我公司電力負(fù)荷實(shí)際情況，項(xiàng)目設(shè)置一個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)，通過(guò)一臺(tái)斷路器與現(xiàn)有0.4kV低壓配電母線連接，消納模式為“自發(fā)自用，全額消納”。當(dāng)發(fā)電量大于老線中控樓配電室用電量時(shí)，將通過(guò)電力室1?600A進(jìn)線開(kāi)關(guān)經(jīng)1?250kVA變壓器升壓至10kV后全額消納。（4）防雷、接地及過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)：電站光伏組件邊框?yàn)榻饘俨馁|(zhì)，將光伏組件邊框可靠連接，并設(shè)計(jì)、安裝總接地網(wǎng)，接地電阻≤4Ω，所有接地點(diǎn)做防腐處理。

3、預(yù)期效益光伏電站建成后，與采取環(huán)保措施后的燃煤電站相比，每年可節(jié)約近400t標(biāo)準(zhǔn)煤，并減少多種有害氣體和廢渣排放，項(xiàng)目建成后2