汽車制造工廠光伏系統(tǒng)導(dǎo)入及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

汽車制造工廠光伏系統(tǒng)導(dǎo)入及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行摘要：隨著可再生能源的興起和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，汽車制造工廠利用分布式屋面光伏發(fā)電系統(tǒng)已成為一種趨勢(shì)。本文旨在分析汽車制造工廠采用分布式屋面光伏發(fā)電的應(yīng)用情況，評(píng)估其經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益，并探討實(shí)施注意事項(xiàng)。通過對(duì)汽車制造工廠的用電需求和屋面資源進(jìn)行綜合分析，本文闡述了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在滿足工廠自用需求、降低能源成本、減少碳排放等方面的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：綠色工廠；碳達(dá)峰；碳中和；太陽能引言隨著全球?qū)稍偕茉吹男枨蟛粩嘣黾?，分布式光伏發(fā)電作為一種清潔、環(huán)保的能源利用方式，在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在汽車制造工廠等大型工業(yè)建筑物上，分布式屋面光伏發(fā)電系統(tǒng)不僅可以降低企業(yè)用電成本，減少對(duì)化石能源的依賴，還可以提升企業(yè)形象，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。本文將對(duì)汽車制造工廠分布式屋面光伏發(fā)電應(yīng)用進(jìn)行分析，探討其優(yōu)勢(shì)、效益及實(shí)施注意事項(xiàng)，以期為汽車制造行業(yè)提供一定的參考和借鑒。1、汽車制造工廠光伏系統(tǒng)導(dǎo)入背景及構(gòu)思1.1導(dǎo)入條件湖北省武漢市，是我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要區(qū)域，該地區(qū)的太陽能資源在空間上具有北多南少兩個(gè)特征，其中以西部山地為主，而中、東地區(qū)差異不大；在同樣的緯度上，有更多的平原，更少的山地。在武漢市，日照氣象站2009-2019年資料顯示，武漢10年平均日照時(shí)數(shù)13407小時(shí)，累計(jì)總輻射4826.52MJ/m2，而《太陽能資源等級(jí)-總輻射量》（GB/T31155-2014）中的年總輻射量計(jì)《太陽能資源等級(jí)-總輻射量》（GB/T31155-2014)，將該區(qū)域劃分為“太陽能資源富集區(qū)”。武漢市的月平均日照時(shí)間的變化情況見圖1。圖1武漢地區(qū)逐月日照時(shí)數(shù)變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，該區(qū)年均日照時(shí)數(shù)1340.7小時(shí)，年均日照108.5小時(shí)。同時(shí)，在5、6、7、8月中，日照時(shí)數(shù)偏少，春、冬兩季的直接日照量略大于夏季和秋季，這一特征為太陽能的充分利用提供了有利條件。光伏電站庫房屋頂采用彩鋼瓦屋蓋，通過結(jié)構(gòu)復(fù)核，確定了屋面的承載力，以滿足工程要求。1.2項(xiàng)目任務(wù)和規(guī)模本項(xiàng)目以汽車制造廠庫房為基地，將光伏發(fā)電接入電網(wǎng)，不占用農(nóng)田，以光伏發(fā)電為主，建成后采取“分散逆變升壓、自發(fā)自用”的方式，可以降低外界對(duì)電力的要求，對(duì)系統(tǒng)的供電結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。屋頂光電技術(shù)是新能源汽車生產(chǎn)基地的最好代表。本課題的開展對(duì)于國(guó)內(nèi)同類車型的研發(fā)具有一定的借鑒意義。在此基礎(chǔ)上，做好新一代太陽能電池技術(shù)的戰(zhàn)略性儲(chǔ)備，并在此基礎(chǔ)上建立一批新的太陽能電池示范電站，對(duì)于緩解國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源緊張之間的矛盾，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本工程位于汽車廠廠房樓頂，可使用的土地為76380平方米，總裝機(jī)容量為11MWp。2、汽車制造工廠光伏系統(tǒng)導(dǎo)入方案2.1光伏組件選型目前，在實(shí)際應(yīng)用中，主要采用晶態(tài)材料電池，其中以硅電池為代表，主要有單晶硅、多晶硅等。單晶硅光電池是世界上出現(xiàn)最早，工藝最成熟，生產(chǎn)效率最高的一種太陽能電池。因?yàn)閱尉Ч栊袠I(yè)非常重視產(chǎn)品的研究開發(fā)與推廣，因此進(jìn)一步降低了成本，提高了效率，并且不斷地降低了產(chǎn)品的價(jià)格，推動(dòng)了硅片行業(yè)的平價(jià)上網(wǎng)。單晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)16%-24%，具有良好的穩(wěn)定性，具有相同體積的光伏模塊，具有較低的體積，在規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化方面仍然占有優(yōu)勢(shì)。雖然多晶硅光伏電池其制備過程與單晶硅類似，但是其所制備的硅片尺寸及取向不一，導(dǎo)致其光電轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)低于單晶硅片，目前其規(guī)?；慨a(chǎn)轉(zhuǎn)化效率僅為14%-19%，遠(yuǎn)低于單晶硅片。在給定的裝機(jī)規(guī)模下，供電設(shè)備中所用的部件數(shù)目減少，部件數(shù)目越少，部件間的連接點(diǎn)越少，發(fā)生故障的可能性就越小，接觸電阻越低，電纜消耗越小，整個(gè)系統(tǒng)的總損失也就越小。在充分考慮光電轉(zhuǎn)換效率、市場(chǎng)價(jià)格、運(yùn)行可靠性、電站自然環(huán)境、建設(shè)條件及設(shè)備輸送條件的基礎(chǔ)上，以獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。表1455Wp單晶硅組件技術(shù)參數(shù)參數(shù)名稱技術(shù)參數(shù)峰值功率/Wp455短路電流/Isc11.65開路電壓/Voc49.8峰值電壓/Vmp41.6峰值電流/Imp10.93外形尺寸/（mm×mm×mm）2094×1組件效率/%20.90工作溫度/℃-40～+85使用壽命/a≥25質(zhì)保期/a10衰減率/%25a線性功率保證，首年2%，其他0.45%2.2光伏陣列運(yùn)行方式利用支架將太陽能光伏組件固定于屋面上，是一種較為成熟、成本較低且應(yīng)用最為廣泛的安裝方法。某汽車廠廠房屋面為彩鋼屋面，為便于安裝及安全使用，采用固定式安裝形式。將太陽能電池板沿著屋頂?shù)男泵孢M(jìn)行鋪設(shè)，各組件的安裝角度與原始屋頂?shù)膴A角相同。2.3逆變器選型光伏逆變器是整個(gè)光伏系統(tǒng)的核心部件，也是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件。組串型并網(wǎng)逆變器采用模塊化設(shè)計(jì)思想，將一組光伏組件串聯(lián)進(jìn)一臺(tái)小容量逆變器，將多組光伏組件與逆變器模塊化結(jié)合，并聯(lián)并聯(lián)后接入升壓變壓器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)升壓。針對(duì)當(dāng)前整車廠所用功率水平從20kW到225kW不等的現(xiàn)狀，結(jié)合整車廠倉儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及負(fù)載特性，選用225kW的組串型逆變器。組串型逆變器具有安裝靈活性，不需要設(shè)置專用的逆變機(jī)房，與系統(tǒng)的通風(fēng)、散熱狀況無關(guān)，故障率低，維修方便，可以在很短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)單個(gè)逆變器的更換。在局部故障情況下，除了局部支路受影響之外，其他支路均可確保最大出力。根據(jù)有關(guān)資料，串聯(lián)型逆變電源較集中式逆變電源功率提高約3%。2.4光伏發(fā)電系統(tǒng)該光伏電站采用6千伏電壓，該工程產(chǎn)生的電能完全滿足整車廠的需要。每一組串回路中，選擇了26個(gè)單元數(shù)。在圖2中顯示了光伏發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。綜合考慮了電池的老化效率、低電壓交直流輸電等設(shè)備的老化效率、逆變器的效率和網(wǎng)損效率。從光伏組件的年度損耗分析表中可以看出，在整個(gè)生命周期內(nèi)，以25年的光伏電站的供電時(shí)間為25年，項(xiàng)目25年的發(fā)電量為25964萬千瓦/小時(shí)，年均發(fā)電量1038.6萬千瓦/小時(shí)。圖2光伏發(fā)電系統(tǒng)原理3、汽車制造工廠光伏系統(tǒng)導(dǎo)入及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果太陽能光電技術(shù)是一種無廢氣、無污水、無固體廢棄物的清潔、安全的新能源。相對(duì)于燃煤發(fā)電而言，光伏發(fā)電不僅節(jié)省了燃煤，而且降低了對(duì)環(huán)境的污染，而且在節(jié)能減排方面有著顯著的作用。光伏發(fā)電作為一種可持續(xù)發(fā)展的新能源，在國(guó)家的大力扶持下，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。本工程（以400克/千瓦/小時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)煤為基準(zhǔn)）的具體節(jié)能減排效果詳見表2。光電轉(zhuǎn)換技術(shù)是一種將光能轉(zhuǎn)換成電的技術(shù)，它不會(huì)產(chǎn)生任何污染，如空氣、液體、固體廢物，也沒有嚴(yán)重的噪音污染。本項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)我國(guó)煤炭資源的節(jié)約、環(huán)境的保護(hù)，具有較明顯的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)保效益。表2節(jié)能效果數(shù)據(jù)裝機(jī)容量/MWp25a總發(fā)電量/萬kW·h節(jié)約標(biāo)煤/萬t減少O2排放/t減少粉塵排放/萬t減少NOx排放/t減少CO2排放/萬t112596410.31706993160425.32相對(duì)于煤電而言，光伏發(fā)電可以節(jié)省大量的煤炭資源，同時(shí)還可以降低各種有毒氣體及廢棄物的排放量。太陽能是一種潔凈的可再生能源，其高效開發(fā)利用對(duì)于解決目前面臨的能源與環(huán)境問題有著十分重要的意義。光伏發(fā)電技術(shù)在資源可持續(xù)利用、環(huán)保等領(lǐng)域有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，能夠通過提升資產(chǎn)的利用價(jià)值及附加價(jià)值，獲得社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的雙重效益。4、結(jié)語汽車制造工廠分布式屋面光伏發(fā)電的應(yīng)用，不僅有助于企業(yè)降低能源成本、減輕對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，還能促進(jìn)綠色生產(chǎn)、提升企業(yè)形象。通過本文的分析，我們可以看到，光伏發(fā)電系統(tǒng)在汽車制造工廠的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢(shì)和效益。然而，我們也應(yīng)注意到，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行仍需克服諸多挑戰(zhàn)，如投資成本較高、技術(shù)要求較為嚴(yán)格、系統(tǒng)維護(hù)和管理需要專業(yè)知識(shí)等。因此，企業(yè)在推進(jìn)光伏發(fā)電應(yīng)用的過程中，應(yīng)充分考慮這些因素，確保項(xiàng)目的順利實(shí)施和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。總之，汽車制造工廠分布式屋面光伏發(fā)電的應(yīng)用，是一種符合可持續(xù)發(fā)展理念的能源利用方式。在未來的發(fā)展中，我們期待看到更多的企業(yè)加入到光伏發(fā)電的應(yīng)用行列，共同推動(dòng)綠色能源的發(fā)展，為我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)力量。同時(shí)，也希望政府和社會(huì)各界能夠給予更多的政策支持和技術(shù)指導(dǎo)，助力分布式光伏發(fā)電在汽車制造工廠等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用參考文獻(xiàn)［1］宣曉東.太陽能光伏技術(shù)與建筑一體化應(yīng)用初探［D］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，