分布式光伏项目在工业厂房屋顶的应用研究

分布式光伏项目在工业厂房屋顶的应用研究

伍蓓蓓

中煤科工重庆设计研究院（集团）有限公司 重庆市400042

摘要：在工业厂房的屋顶建设分布式光伏，可充分利用太阳能资源，本文介绍其建设的必要性和设计原则，为分布式光伏项目在工业厂房屋顶的进一步推广应用提供一定的参考。

关键词：工业厂房；分布式光伏；必要性；设计原则；

引言：随着我国经济和人口的持续增长，对传统能源的消耗也加速增加，而传统能源产生了大量的污染物，造成了环境的污染，在“碳达峰、碳中和”的目标下，我国能源结构的转型也迫在眉睫。太阳能光伏发电不产生燃煤发电带来的污染物排放问题，且太阳能具有储量大、永久性、清洁无污染、可再生、就地可取等特点，因此开发太阳能资源是改善生态环境、适应可持续发展的需要，随着光伏发电技术水平的不断提升、产业链的不断完善、发电成本的不断下降和政府的支持力度不断加大，因此太阳能已成为目前可利用的最佳清洁能源之一，光伏发电也已成为清洁、低碳、具有价格优势的能源形式，光伏项目在工业厂房屋顶的应用研究已经得到广泛关注，以下是一些相关方面的研究内容。

一、在工业厂房屋顶建设分布式光伏项目的必要性

太阳能光伏发电不产生燃煤发电带来的污染物排放问题，同时电池板可循环利用，系统材料可再利用，光伏的能源投入可进一步降低，是一项新型的绿色环保项目，大力发展太阳能发电，可以减少传统能源消耗给环境造成的污染，保护环境，有利于建设环境和谐的社会。大部分城市均存在工业园区，园区内存在着大量的工业厂房，分布式光伏作为光伏发电的主要形式之一，具有分散布局、建设周期短、就近消纳、高效清洁的特点，因此，在工业厂房的屋顶建设分布式光伏项目具有多个必要性。

1.资源利用和能源独立。我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年 17000 亿吨标准煤。根据气象部门的调查、测算:我国太阳能年总辐射量最大值在青藏高原，高达 10100MJ/m2，最小值在四川盆地，仅 3300MJ/m2.从大兴安岭南麓向西南穿过河套，向南沿青藏高原东侧直至西藏南部，形成一条等值线。此线以西为太阳能丰富地区，年日照时数≥3000h，这是由于这些地区位处内陆全年气候干旱、云量稀少所致:此线以东地区(即我国东北华北、长江中下游地区) 以四川最小，由此向南、北增加，广东沿海较大，台湾和海南西部年日照时数可达 2400h/a 2600h/a:内蒙古东部、华北较大，至东北北部又趋减小。由于丰富区和较丰富区占国土面积 2/3 以上，因而我国是一个太阳能资源丰富的国家，开发、利用前景看好。光伏项目利用太阳能转换为电能，这是一种可再生能源。在工业厂房屋顶建设分布式光伏项目，可以充分利用空旷的屋顶面积，将太阳能转化为电能，从而减少对传统能源的依赖。这有助于提高工厂的能源独立性，并减少对能源供应的不确定性。

2.环境保护和减少碳排放。分布式光伏项目可以减少工厂的温室气体排放。通过使用太阳能发电，减少对煤炭、天然气等化石燃料的需求，从而减少二氧化碳等温室气体的排放。这有助于改善空气质量，减少对环境的污染，并为减少全球气候变化做出贡献。

3.节约能源成本。光伏发电的成本逐年下降，与传统能源相比，光伏发电的生产成本和运营成本更低。在工业厂房屋顶建设分布式光伏项目，可以降低工厂的能源开支，减少对商业电网的依赖，从而节约能源成本。

4.展示企业社会责任。通过在工业厂房屋顶建设分布式光伏项目，企业能够展示其对环境和可持续发展的关注。这有助于提高企业形象，增加对客户、投资者和政府的认可度。越来越多的消费者和利益相关者对可持续发展和环境友好型企业表示关注，光伏项目的建设可以帮助企业满足这些期望。

二、在工业厂房屋顶建设分布式光伏项目的设计原则

1.合理性。在工业园区内，布置多个分布式光伏发电系统，组成一个统一的光伏发电站属于一种新形式，其设计、施工、安装和调试均需要满足国家对于光伏及电气工程的相关规范的要求，因此需要对其项目站选址、光伏发电系统、电气部分、接入系统进行合理性设计，在设计中考虑光伏系统的可靠性、操作性和后期维护的便捷性，选择高质量的组件和设备，确保其可靠性和长寿命，同时，合理布置和连接光伏组件、逆变器、电池等设备，以便于检修和维护，同时使用智能监控系统，实时监测光伏系统的运行状态和性能，通过故障诊断功能，及时发现和解决系统中的问题，提高系统的可靠性和稳定性，减少停机时间和维护成本。

2.安全性。首先要对工业厂房屋顶安装光伏发电项目的适应性进行研究，包括屋顶结构承载能力是否满足、防水措施是否符合要求、光伏组件的安装方式等；然后再针对不同类型的工业厂房屋顶进行评估，确定可行性和安全性；最后设计的光伏发电站系统需要安全可靠，确保光伏系统在工业厂房屋顶上的结构稳固，采用适当的支撑结构和安全措施，以确保光伏组件在恶劣天气条件下的安全性，能够承受风力、雨雪等自然环境的影响，尽量避免发生意外情况而造成人身意外伤害与公共财产的损失；光伏发电系统的安装施工需要纳入建筑设备安装施工组织设计，并制定相应的安装施工方案和特许安全措施，因此光伏发电站的设计要充分考虑防火、防震、防雷等安全性因素。

3.美观性。在光伏项目的设计中，应充分考虑工业园区的实际情况，在工业厂房屋顶合理排布及安装光伏发电组件，要考虑到建筑结构和美学因素，集中布局，美观大方，以确保光伏组件与工业厂房相协调，不影响建筑物的外观和功能。

4.高效性。根据实际可用的工业厂房屋顶面积，合理规划光伏系统的容量，优化设计方案，确保光伏组件的布局和安装角度最大程度地接收太阳能资源，同时考虑使用高效的太阳能电池板，并进行合理的阵列布置，以最大程度地提高能源产出，尽可能的提高光伏系统的整体发电效率，减少不必要的能耗损失，达到充分利用太阳能，提高最大发电量的目的，确保光伏系统在正常运行条件下能够实现高能源转换效率。

5.经济性。作为光伏项目，在满足光伏系统外观效果和各项性能指标的前提下，最大限度的优化我们的设计方案，采用标准化和模块化设计，简化施工和安装过程，使用标准化组件和连接器，减少设计和安装时间，并提高系统的一致性和可重复性。同时要合理选用各种材料，把不必要的浪费消除在设计阶段，降低工程造价，为业主节约投资；其次在设计中要考虑数据监测和性能优化的要求，安装适当的监测设备，实时监测光伏系统的性能，并采取必要的措施来优化能源产出和系统效率；最后要确保光伏系统与工厂电网的有效集成和并网，考虑适当的逆变器容量和配电系统，以确保光伏太阳能发电系统的平稳运行，并将多余的电力注入到工厂电网中。在设计中综合考虑经济性和可持续性因素。通过综合分析成本和效益，确定最佳的设计方案。同时，考虑光伏系统对环境的影响，选择环保材料和技术，实现可持续发展的目标。

结束语：总体而言，在工业厂房的屋顶建设分布式光伏发电项目，提高能源独立性，不仅可以减少对传统能源的消耗，减少碳排放，节约能源成本，实现清洁能源的利用和可持续发展，也是积极响应“碳达峰、碳中和”的战略目标，同时通过技术创新和相应的政策支持，提高分布式光伏项目的经济效益和市场竞争力，促进工业领域的能源转型，促进我国经济的高质量发展。

参考文献：

[1] 付振涛. 浅谈分布式光伏项目在工业园区的应用[J]. 大众科技,2019(1).

[2] 周帅林,等.内蒙古太阳能资源空间分布特性及光伏并网发电利用研究[J]电力技术2010.3.19(5)