分布式光伏电站在清洁能源供暖中的研究

分布式光伏电站在清洁能源供暖中的研究

周影， 陈芝俊

青海新能源（集团）有限公司 青海西宁 810000

摘要：分布式光伏电站采用清洁可再生太阳能能源作为发电能源，在当前的发电系统当中占据一定地位。伴随“煤改电”政策推进，依托清洁能源开展供暖系统优化成为社会生活关注焦点。与传统煤炭化石能源燃烧供暖供能相比，清洁能源取代传统能源进行供暖具有可行性。其中电锅炉、空气源热泵等装置具有一定的采暖供暖优势，能够在一定程度上取代传统煤炭燃烧供暖，成为新型供暖系统。在后续的供暖优化中，可以借助分布式光伏电站来提供清洁电能，推进清洁供暖的全面落实。

关键词：分布式光伏；电能；清洁能源；供暖

　　传统供暖模式主要以燃烧能源为主，通过煤炭等不可再生能源燃烧来提供热量实现供暖。在我国北方地区，冬季平均温度较低，由于我国能源结构中主要以煤炭能源为主，因此煤炭燃烧便作为主要的供暖能源。随着生态文明建设与节约型社会建设的不断推进，利用清洁能源取代传统煤炭能源的呼声越来越高，其中电采暖系统开始正式进入到社会生产。而电采暖系统当中的电能来源也必须是清洁能源，分布式光伏发电便成为清洁能源供暖的首要选择。

　　一、清洁能源供暖的时代背景

　　我国目前冬季雾霾出现的频率和污染等级远远超过其他三个季节，除了气象原因之外，煤炭供暖所带来的大量的污染物是导致雾霾污染问题的根本性原因。而在社会民生层面，冬季供暖是必然需要，虽然部分地区开始了清洁能源供暖体系的建设，但是大部分地区在供暖方式方面仍然采用较为传统的煤炭能源燃烧供暖。相关统计数据显示，截至目前我国北方地区建筑取暖总面积达到300亿平方米，燃煤取暖方式占比达到五分之四，每年取暖煤炭消耗总量约为4亿吨。这些数值在表明了当前国内能源结构状况的同时，也带来了环境破坏的隐忧。而在长期的雾霾影响下，国家相关部委也出台了煤改电的工作通知，要求加快煤改电工程项目建设，利用清洁电力能源来取代煤炭能源，改出能源消耗局面。其中电力能源应当以清洁生产能源为主，否则利用火电能源进行二次消耗，并不能够起到节约耗能降低污染的作用，反而徒增损耗。

　　二、电采暖的系统模式

　　（一）电锅炉设备的运用

　　电采暖所采用的供暖设备为蓄热电锅炉，该设备是一种新型供暖设备，具有高效安全、无污染的特点。电锅炉设备在实际运用中，主要采用蓄热水箱和固态蓄热体相结合的方式来构成热力交换存储系统，完成对于热能的存储。在实际的供暖过程中，电锅炉通过强制循环或者采用自动循环模式，将原本存储于锅炉内部的水送至蓄水箱当中进行加热，在完成加热后对热水和热力进行同步存储，再利用蓄热体热量外散来进行供暖。

　　在民用以及商业供暖环境当中，电锅炉的供暖方式能够做到削峰填谷，利用电价差价来实现有序进行错峰供暖。现阶段电锅炉在写字楼、商场、学校、医院以及居民住宅等领域得到了广泛应用，在提高了能源清洁性的同时，也高质量满足了人民生活采暖需要。

　　（二）空气源热泵设备的运用

　　空气源热泵是电采暖模式当中另一种供热系统，空气源热泵是一种热水器设备，主要配套装置为压缩机、冷凝器、蒸发器、姐留起、调节水阀和储水箱等，其工作原理主要依照卡诺循环原理来实现热能的转换。热泵高位电能作为主要驱动，使热泵内部能够利用制冷剂完成空气低热量吸收，在通过蒸发器进行形态转换，形成气态，进入到压缩机内进行增压，实现温度提升。高温高压气体通过冷凝器完成热量释放，使热量进入到低温水内部，制造除热水，自身冷凝变为高压业态，再次进入到蒸发环节，实现循环加热。

　　空气源热泵的运行原理与空调设备相类似，但是相比于空调设备具有电能好能效，应用范围广、能效比较高的特点。通过压缩机和风机等设备的循环做工，能够快速完成空间内的空气热能与高温热能之间的转化，实现内部水的温度加热。相比于燃煤供暖系统，空气源热泵的供暖效率更高，平均可提升30%以上。

　　不过我国北方地区纬度较高，平均气温较低，空气源热泵很难在较低温度的室外运行，相应的内部蒸发压力降低，热负荷不断上升，在相同能耗情况下，制热量下降幅度显著。在实际应用中应当根据实际情况进行方案调整。

　　三、分布式光伏的清洁发电功能

　　电采暖模式的清洁能源功能实现来源于清洁电能，其中分布式光伏发电是目前普及度较高的发电供电系统。

　　（一）分布式光伏发电的主要类型

　　目前分布式光伏发电主要类型可以分为三种，分别为离网发电、并网发电以及互补发电。

　　其中离网发电主要以单机发电为主，集中在偏远山村和海岛地区，不通过并网接入电网系统，因此发电方式更加灵活。但是装机容量较小、能量转换效率不足，无法支撑大型发电项目，金克在中小型的用电场所当中使用。

　　并网发电主要通过接入电网系统实现共同发电，分布式组网当中主要以并网逆变器来实现大规模组网，稳定性较好，转换效率更高，但是缺少储能装置，相应地造价成本也更高。

　　互补发电系统则通过多种清洁能源的时序性互补来实现，避免因光照不足而导致的无法进行发电，实现多种能源彼此互补，是一种综合利用的发电方案。

　　（二）清洁能源供暖中光伏发电的主要优势

　　清洁能源供暖当中，分布式光伏发电主要体现在发电效益和场景应用灵活性两个层面。

　　首先是发电效益层面，分布式光伏发电模式所使用的太阳能为可再生的清洁能源，相比于传统煤炭等化石能源而言，能源优势显著。除此之外，分布式光伏发电较少占用土地资源，能够避免项目建设对于土地资源的浪费。部分光伏装置采用光伏方阵形态，能够起到隔热保温等作用。

其次在应用灵活性方面，分布式光伏发电主要装置于建筑物屋顶之上，不同屋顶类型都可以装置相应的光伏发电设备，其中装机成本低、重量更轻、可靠性更强，符合现代清洁能源供暖的能源供应需要。

参考文献

[1]韩召芳,芦雨帆,赵越.农村“煤改电”实施后配电网规划设计优化分析[J].农村电气化,2021(09):13-15.

[2]刘梦飞.煤电：“加速退出”还是“不可替代”？——浅议“碳达峰、碳中和”目标实现之路系列评论之五[J].中国有色金属,2021(17):40.

[3]连秀云,董晓凯.清水池上部分布式光伏发电项目中固定式光伏支架的结构及基础设计[J].太阳能,2021(05):83-86.