浅谈分布式光伏发电系统在成都地区写字楼中的应用

浅谈分布式光伏发电系统在成都地区写字楼中的应用

莫鹏程,殷豪,王国城,彭佳文,吴启昊

中国建筑第八工程局有限公司西南公司，四川 成都 610000

摘要：随着社会经济的发展以及国家不断提高对生态环保的要求，光伏能源越来越受到人们的重视，其清洁无污染的特点在当下能源结构调整中具有巨大的应用潜力。目前，光伏发电已广泛应用于我国高海拔及强日照区域，但在四川成都地区范围内应用较少。本文通过分析成都地区光伏能源条件，并结合成都某在建项目分布式光伏发电系统应用情况，探究分布式光伏发电系统在成都地区写字楼中的应用前景。

关键字：分布式光伏发电系统 成都 写字楼

一直以来，化石能源是人类生产生活所采用的主要能源，其在人类社会发展中发挥了巨大作用，但近些年来，化石能源的可开采量逐渐减少，同时使用化石能源所带来环境污染问题也愈发严重，寻找清洁无污染的可再生能源成为人类的迫切需求。光伏能源受地域影响相对较小，在全球大部分区域内具备应用条件，是目前新能源发展的主要方向之一。

1、成都地区的光伏能源分布条件

我国光伏能源分布整体上西部多于东部，北部多于南部，分布高点位于青藏高原区域[1]。以四川省来看，凉山、阿坝、甘孜三州光伏应用具有良好的天然条件，而成都位于四川盆地，年平均日照数为1152.2小时，相对日照为26%，年平均晴天为24.7天，阴天达244.6天，年平均云量达8.4，属于我国光伏能源分布范围的五类地区，相对来说其应用光伏能源的天然条件较差，但其仍有一定的利用价值[2]。另外，在今年长江流域地区受高温及降水减少等极端条件影响下，主要河流水位明显下降，水力发电锐减，而用电量比同期暴增25%，对于四川这样一个水力发电量占全省发电量81.6%[3]的地区来说，光伏能源的补充替代作用显得愈发重要。与此同时，截至2020年底四川省光伏发电装机总量只有191万千瓦，仅占太阳能资源技术可开发量的2.2%[4]。光伏发电应用具有巨大的潜力及必要性。

2、分布式光伏发电系统

目前，太阳能利用主要有两种形式，一种为集中的地面光伏电站，主要应用

于太阳能资源充足，有大量闲置土地资源的区域，目前主要位于在高原及山地等区域；另一种为分布式光伏发电系统，其通常是指利用较为分散的空间，装机容量较小，布置于电力用户附近的发电系统，目前多常见于住宅及工商业建筑屋顶，其主要作用是优先满足用户用电需求，在发电有余量时接入公共电网，电网按照统一电价付给用户。

分布式光伏发电系统是国家也大力推行的光伏能源应用方式，国家能源局在2021年开展整县（市、区）屋顶分布式光伏开发试点工作，要求分布式光伏“宜建尽建”“应建尽建”。屋顶分布式光伏发电系统其优势在于在满足自身所需电量的前提下，可将多于电量并入国网系统，获得一定售电费用，且由于发电时间处于白天，正好处于高峰用电时段，该段时间电价较高，自用可产生的可观的经济效益。

分布式光伏发电系统主要组成包括光伏组件、逆变器、配电箱等[5]。通过光伏组件将太阳能进行光电转换，再由逆变器将直流电源转换为交流电，通过电线电缆将电能接入配电箱供用电设备使用。主流光伏组件有多晶硅、单晶硅、非晶硅和薄膜电池[6]。目前多晶硅技术成熟，市场占有率最高，薄膜电池由于光电转化率低，且其制造需稀有元素，造价是普通组件的2倍以上，使用范围较少。近些年来随着单晶硅技术逐渐成熟，其效率及使用寿命均优于多晶硅光伏组件，投资回报率最高，已逐渐被广泛采用。光伏逆变器是由于光伏组件发电为直流电，我们日常使用的电能来自于市政电网220/380V交流电能，因此光伏发电不能被直接使用，需要将直流电转换为交流电才能正常使用，逆变器就是将直流电转换为交流电的设备。其中，并网逆变器是将光伏发电并入国家电网，光储一体机配有储能电池的逆变器，可并网运行，也可离网运行。

3、项目光伏发电应用情况

本项目为银行写字楼项目，为积极响应国家“双碳”战略，使用清洁能源，同时提升项目形象，创建西南地区绿色建筑的标杆，项目在写字楼屋面建设分布式光伏发电系统。经技术评定并结合现场实际情况，在不影响项目其他功能使用的情况下，于其中1栋塔楼屋顶约388平米的闲置区域，安装分布式光伏发电系统。经对比分析，项目选用单晶硅光伏组件，其尺寸为2102*1040*35mm，重量为24kg，单片功率范围为435-455W，年功率衰减0.55%，总共安装153片，总装机容量约为68.85kW。逆变器采用串式三相并网逆变器，单台功率60kw，共1台。采用380V电压等级并网，配置光伏并网配电箱，用于逆变器与线路保护、并网接入，并预留计量装置接入位置。组件至逆变器电缆采用光伏专用PV1-F 1*4mm2电缆，60kW逆变器并网交流电缆采用WDZ-YJY-0.6/1KV 3*50+2*25mm2电缆。光伏支架选用Q235热镀锌C型钢光伏专用支架，螺栓连接，混凝土基础配重。系统光伏组件、支架、电缆桥架均采用M12镀锌圆钢接至避雷带。逆变器，并网配电柜电气设备与电网PE接地，并配备浪涌保护器。项目采用GRPS模块上传系统信息，在手机客户端可实时监测系统运行状态。

成都地区年平均日照数为1152.2小时，即日平均为3.16小时，项目总装机容量为68.85kW，考虑输出损耗，其转化效率按照85%进行计算，日发电量为184.93kW·h，年发电量为67499.9kW·h。根据类似项目运营经验，结合四川地区峰平谷电价政策，项目综合平均电价约为0.8元/kW·h，项目所发电量全部全部自用，每日约可节约电费147.94元，年节约电费约53999.56元。系统光伏组件寿命达25年以上，后期维护仅为光伏板的日常清理，投资效益良好。

4、结语

将可再生能源引入和应用于建筑中是未来建筑行业发展的重要方向，可再生资源可以对传统不可再生能源进行有效替代补充，展现出较为明显的节能优化效果。本文通过分析成都地区的光伏能源条件，并结合成都某在建项目的分布式光伏发电系统实施情况，发现在写字楼项目中利用闲置屋面安装分布式光伏发电系统可以获得良好的节能作用，另外，将所发电量用于项目运营，节约了一定的运营成本。虽然整体上成都地区日照条件并不丰富，但在如今“双碳”政策及光伏技术日渐成熟的背景下，其依旧有一定的应用空间，同时，在极端条件下其他如水电等新能源受到制约时，光伏能源能够发挥一定的的补充替代作用，对于营造更为舒适合理的建筑空间具备积极影响，分布式光伏发电系统在成都地区同类型的项目建设中有一定的应用推广价值。

参考文献：

[1]王晓.我国太阳能资源及其发电基地探讨[J].无线互联科技,2016,(11):24-25.

[2]王峥,任毅.我国太阳能资源的利用现状与产业发展[J].资源与产业,2010,12(02):89-

92.

[3]《四川省“十三五”能源发展规划》[R].2017,(3).

[4]《四川省“十四五”可再生能源发展规划》[R].2022,(5).

[5]任东朝. 提高分布式光伏发电效率的措施[J]. 农村电工, 2017, 25(11):1.

[6]范维. 光伏硅片金刚石线多线切割机切割参数优化研究[D]. 武汉理工大学, 2013.