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2019-01-03 14:40 来源:
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关于集通高速头道停车区应用光伏并网发电的探索

  智能交通设计研究分院  徐彤 于万淼 

 

  集安至通化段高速公路是国家高速公路网中南北纵线鹤岗至大连高速公路的联络线——集安至双辽段的起始路段,是国家高速公路网的重要组成部分。本项目与规划建设的鹤大高速公路、集双公路通化至东丰段相接,作为振兴东北老工业基地基础设施的重要组成部分,连接了通化市、通化县以及集安市,有利于哈尔滨、长春、沈阳形成的产业带向拟建高速公路方向辐射,对进一步振兴东北老工业基地,加快区域经济腾飞有着重要的作用。

  

  2017年集双高速集安至通化段被确定为交通运输部品质工程示范项目、省级绿色公路示范项目,同时省交通运输厅也要求将集通高速建设成为绿色旅游公路。按照交通运输部关于“绿色公路、品质工程”建设指导意见和省厅要求,深入打造集通高速绿色公路典型示范工程,积极探索生态、环保、循环、低碳、资源节约型工程的建设模式,拓展其旅游服务功能,以及交通与旅游的融合发展,将有助于实现公路建设与生态环境协调和可持续发展。集通高速与辽宁省通丹高速沿线地形条件、自然环境、人文环境相似,充分借鉴其成功经验,结合我省高速公路的建设经验和全省旅游市场发展强劲势头,能更好促进旅游经济发展,为精彩吉林添砖加瓦。集安至通化段高速公路绿色旅游公路专项设计主要以拓展旅游功能为中心,把在建的集通高速打造成一条特色路、精品路、旅游路、示范路,同时也可我省“十三五”绿色公路建设提供全方位技术支持和服务。依托于集通高速绿色旅游公路专项设计,我分院对光伏并网发电技术的应用展开了研究,主要研究成果如下: 

  1.分布式光伏并网发电 

  1.1分布式光伏并网发电的技术特点 

  分布式光伏发电因地制宜有效利用闲置屋顶、车棚或荒地,电站发电高峰期与白天用电高峰及高电价时段相匹配、发电站靠近电力负荷中心、短距离电力传输损耗小、光伏组件的遮蔽利于降低建筑内部能耗、延长防水层寿命,发电过程节能环保、替代和减少化石能源的消费,有助于推进地方节能减排等优势。 

 

  1.2分布式光伏发电的分类 

 

  目前装机量大于1MW的采用地面电站形式,低于1MW的采用地面电站形式发改委不批复,装机量小于1MW一般采用水泥屋顶电站,普通场区装机量不大的均采用水泥屋顶电站形式。 

  2.气候条件 

  集安市整体属北温带大陆性气候,岭南具有明显的半大陆海洋性季风气候。四季分明,春风早度,秋霜晚至。境内由于老岭山脉自东北向西南形成一道巨大的天然屏障,横贯全市,抵御北来寒风,使温暖湿润的海洋气流,沿鸭绿江溯源而来,造就了集安市岭南、岭北两个小气候区。岭南、岭北冷暖转换时差10—15天。岭南气候温和、空气湿润、降雨充沛、风力弱小的特点极为突出,素有"吉林小江南"之美誉。集安市气象站1993年~2010年太阳总辐射年总量的平均值为2135.61MJ/m2,依据《太阳能资源评估方法》(QX/T 89-2008)的太阳能资源评估指标,资源丰富区域,非常适合建设太阳能光伏发电项目。当光伏组件阵列倾角为25°时,各个月份倾斜面上接收到的辐射量均较高,较水平面上辐射总量提高12%。 

  3. 各场区实施光伏发电可行性分析 

 

  隧道变电所均采用仿木效果,与太阳能板不协调,影响立面效果。采用水泥屋顶电站,隧道变电所屋顶面积通常为252m2左右,若全部建设光伏阵列发电量仅为12kw,与隧道变电所需要的电量相差较大。 

 

  场区建筑多采用美式现代风格,采用坡屋顶设计,挂瓦设计。瓦颜色以棕黄为主。全部装上光伏板影响立面效果,侧面屋脊面积无法利用。采用水泥屋顶电站,厂区屋顶面积发电量满足不了厂区用电要求。分布式电源需要在房建配电室内增加交流并网箱与通讯柜,两台柜尺寸较大,房建设计的配电室为6.5m*4m,放了6台低压配电柜,根据规范GB50034低压配电设计规范4.2.5条配电设备的安全措施,配电室面积不能满足要求。 

  4头道停车区用电分析 

  4.1原停车区供电方案 

 

  选择头道停车区供电负荷为公厕及超市照明,电采暖,污水处理,场区照明,供电负荷都是三级负荷。10kv外电线路接至停车区箱式变电站,高压配电与低压配电回路集中在箱式变电站。由箱式变电站配出回路放射式配电形式,为整个场区路灯,电采暖,超市,公厕配电。南侧场区供电仍由北侧箱式变电站埋管引出回路供电,南侧场区的灯光照明由北区照明回路引出连接。配电形式较为简单。用电量较小。采用车棚式光伏电站,不占用场区面积,不占用车位。不影响原停车区房建整体建筑风格,立面效果,场区整体景观效果。 

    

    

  5.停车区设置停车棚式光伏电站方案 

  5.1停车棚光伏电站设置位置 

 

  本次选择北区北侧小车停车位,设置车棚光伏电站,不影响原停车区房建整体建筑风格,立面效果,场区整体景观效果。光伏电站发电量基本满足场区日常用电需求,车棚光伏电站离箱式变电站位置接近,直流汇流箱和逆变器采用集成式户外一体式结构,直流电缆穿管较少,接线方便,易于维护。如果采用同时在南区设置车棚光伏电站,仍然需要经变流箱变成交流电,接至北侧箱式变电站,原有的交流回路无法利用,需要从新敷设管道,敷设直流线缆,主体单位和房建单位需要从新设计管道,造价过高。另外长距离发电300m,直流发电电压波形不太稳定。故选择仅在北区设置车棚变电站。 

  5.2车棚光伏板设置方案 

 

  选择停车区北侧小车停车位,光伏组件采用固定式支架安装,组件安装角度为25°,正南正北方向布置。设置300平米车棚有效利用面积,光伏板尺寸为:1650mm*992mm,每块平铺占地面积为1.64平米,每块发电量270W,共用200块,总发电量54KW 

 

  

  5.3停车棚光伏电站设计实例 

  停车棚光伏电站设计实例见下图,光伏材料板都采用多晶硅, 光伏板支架形式根据外观,选择种类较多。 

 

  6.投资回报测算 

  回收周期,总投资÷度电节约成本÷年均发电量≈回收年限。项目总装机容量54kw,按照市场造价每瓦15元估算,总投资81万元。国家现有补贴政策为每发一度电补贴0.42/千瓦时。吉林省对机关事业单位、工业、农业、交通站场、商业、学校、医院、社区等非自由住宅建设分布式光伏发电项目按实际发电量再补助0.15/千瓦时,集安市工商业用电(1-1KV)整体平均0.932/千瓦时。太阳能发电全部自发自用,则度电节约成本为1.502元(补贴和商业电费),全部自发自用收回投资时间为:前八年收益为89.63万,总投资81万,不到八年回收期。