光伏发电系统在现代化工厂中的应用

光伏发电系统在现代化工厂中的应用

苏乐晴

（安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽省合肥市230000）

摘要：在国民经济高速发展、工业化进程快速推进的形势下，人们对电能的消耗量也在持续增加，新型可再生、节约型能源的开发已是必然趋势。在高效利用能源之余，以减小损耗、节约能源为重点的光伏发电节能项目为生产设备的高效、安全运行提供了有力保障，它实现了企业生产与能源管理的有机结合，能为当代企业综合能力的提升起到有力的促进作用。

关键词：光伏发电；现代化工厂；节能项目

作为清洁能源，太阳能是一种永不耗竭的再生能源。当前主要采用两种方式来利用太阳能：即光电、光热转换。基于光电转换原理利用太阳能建设的电站也被称作光伏发电，它能使以煤炭资源为首的常规能源的消耗量得以有效减少，并能减小对环境的污染作用。不但不会引发大气、水污染问题，破坏周边环境，利用太阳能发电还能规避废渣堆放问题，能够有效保护周边环境，并能优化所在地区的能源结构，使之更加丰富灵活。

除了能有效控制企业电力能源的单位应用成本、建立能源节省型的电网系统以外，一些面积较大的大型房屋建筑工程中分面式的光伏发电项目的普及应用还能有效改善相关行业的经济效益，获得更为可观的投资回报。如办公楼、工业厂房以及工业产业园区的屋顶均已应用分布式的光伏发电项目。在不久的将来，光伏发电方式将拥有良好的发展空间。而要想顺利实现此类发电项目，相关企业单位就应对其技术方案与设计形式等进行深入探究，攻克技术难关。

1光伏发电系统的基本构成

基于对电力用户周边的具备可建设性质的空间，如建筑体、院落以及屋顶的利用来建设一些有着较小容量的光伏发电系统。这一系统可划分为由能源储蓄装置、方阵、逆变器、直流箱等设备构成的离网式发电系统以及由电池方阵、逆变器、直流以及交流配电箱等其他并网设备装置构成的并网式发电系统两大类别。

2光伏发电方案准备工作基本内容

①立足于地震强度、经纬度、气温、海拔等层面对发电系统建设现场的相关信息进行详细调研；②掌握建设场地不同建筑的雷暴发生频次与时间、接地情况；③在技术方案设计阶段，为了给技术方案中各类数据的合理性提供有力保障，应为建筑现场拟定出与实际建筑建设情况相符的单位荷载力、建设面积等；④明确建筑区域内电源接入点具体位置、电网构成等信息；⑤在并网式的光伏发电系统建设阶段，技术人员还应掌握短路线路电力流通情况、接入电压等信息。

3光伏发电系统的设计方案

3.1合理选择合适的光伏电池

在技术层面上，光伏电池可被分成多种形态，如薄膜以及聚光电池、单晶硅、多晶硅等。当前，除了聚光电池使用频次较小以外，其他三类电池的使用频率均较高。在这四类电池中，有着最高转换效率的单晶硅电池也有着较高的电池建设成本，并且其自身制作工艺比较复杂，生产阶段耗能最大。相较于单晶硅电池而言，转换效率较低的多晶硅电池的制作工艺却更为简便，生产阶段的耗能也较小，因此，此类电池在光伏电池市场中占有极大份额。相较于上述两类电池，凭借着极其低廉的生产成本、极低的转换效率，薄膜电池成为光伏市场的关注焦点。对于光伏发电系统自身稳定性的提升而言，此类电池的应用具有极大的积极意义。

3.2光伏电池支架选择的合理性

可将国内现有的光伏电池支架划分为跟踪式、固定式两大类别。相较于后者，前者在运行阶段，能使发电系统提升三成的输出功率，但在输出增大的同时，也会增加成本投入力度，设备维护任务负担，不但让维修人员的工作量加大，变得更加繁重，并且也会导致该工作变得更加困难、复杂。后者可进一步分为水平以及竖直单轴、倾斜单轴、双轴四大类别。在建设阶段，由于屋顶分布式光伏发电系统所安装的机构设施自身的工作效率均小于千瓦级，而在日常生产工作阶段，住宅区的电力用户并不会时常对此类设备进行维护。因此，对上述因素进行全盘考虑以后，笔者提出以下意见：在方案确立阶段，技术人员应尽量选用固定式的电池支架。另外，技术人员还应结合风雪荷载力、抗震以及防腐能力等多重因素，选用适用的电池支架，进而与光伏发电系统的相关使用需求保持同步，延长其使用周期。

3.3设计组件角度

要想为整体发电系统最佳发电量的获取提供有力保障，就应注重光伏等组件的安装视角设计问题。大多数情况下，其安装角度可分成两大类别，即方位角以及倾斜角。因在不同季节，太阳峰值产生的照射方位都会存在一定差异，譬如在夏季午后，其照射方位并非为正南方向，而是偏西方向。另外，在太阳照射所产生的阴影以及其他因素、建筑物屋顶建设方位角度等多重因素的影响下，要想为方位角负荷值的最大化提供有力保障，就应为该系统中各类组件倾斜角与电池自身的出力峰值处于相同角度提供有力保障。如此一来，才能在太阳照射角度以及峰值的影响作用下为光伏发电系统自身的发电能力能够长期处于最低状态提供有力保障，增加系统自身的作用力。

3.4其他材料的选择和设计

①在光伏发电系统中电池的阵列规模选择阶段，技术人员可依照汇流箱自身进线回路的数目来做出合理选择，并且为了尽量减少电能的直流损耗量，应结合现场实情进行电池阵列的布置。②在逆变器的选择阶段，为了使之与并网发电系统设计要求保持同步，应结合电池的功率输出、设计方案以及直流电压等因素来进行合理选型。③应依照并网系统所需输出的光伏电能容量以及电压实际等级来合理选择线路电缆。

3.5光伏发电的并网设计

在并网设计方面，国家电网已发布了相关政策，做出了具体规定。技术人员应严格依照相关规定来制定并网发电系统的技术设计方案。一些地区适宜采用分布式光伏电网项目，针对此类地区，在发电系统建设的完整流程中，技术人员应为其提供免费服务，如调试设备、确立接入发电系统技术方案、并网检测等。不限于此，也可由业主邀约所在地区的相关研究机构委派发电系统设计方面的专家来负责其技术方案的设计工作。

4光伏发电系统在现代化工厂的应用实例

合肥某现代化汽车生产基地在2018年正式投入使用了屋顶分布式光伏发电系统，其由大约六万块光伏电池组件组成的容量为12MW光伏发电系统。合肥太阳平均辐射量4444MJ/㎡，年平均有效利用时间为977.5小时，系统的综合效率为79.19%，该系统25年（光伏有效使用年限）总发电量将为36660万度，价值2.78亿元，平均1100万元/年，预计6.8年收回成本。除此之外，光伏发电系统每年可为电网节约标准煤约4914.45吨，减少燃煤所造成的有害气体的排放，包括二氧化硫（SO2）440.1吨，氮氧化物（NOx）220.05吨，烟尘3990吨，减轻排放温室效应性气体二氧化碳（CO2）8802吨。

5结束语

基于对所在地区取之不尽、用之不竭、清洁无污染的太阳能资源的全面利用，屋顶光伏电站工程的开发与建设能够有效降低以煤炭资源为首的常规能源的消耗量，并且不会因排放有害物质而破坏周边环境，造成环境污染。它积极响应了当今大力推崇的生态环保理念，对于生态环境保护而言，大有裨益。此外，在节省了土地资源的同时，也节省了线路投资资金。除了能为国内电网公司的长足发展起到有力的助推作用以外，光伏发电系统的建设还能为我国经济的发展提供新能源，其意义非同小可。

参考文献

[1]徐华.太阳能光伏发电系统在某工程上的应用[J].智能建筑电气技术,2011,05(2):48-53.

[2]张金宝.太阳能光伏发电系统在某电子工厂的应用[J].机电工程技术,2015(7):176-178.

作者简介：苏乐晴（1991-09-24），男，籍贯：河北省石家庄市，机电工程师，助理技术师，本科，研究方向：汽车制造单位设备能源管理