浅谈分布式光伏项目在工业园区的应用

浅谈分布式光伏项目在工业园区的应用

付振涛

（广州发展新能源股份有限公司，广东广州510623）

【摘要】近年来，分布式光伏因其独特的优势发展迅速。文章阐述了分布式光伏发电的原理及系统构成，针对工业园区实施分布式光伏项目在项目系统设计和施工建设中涉及的常见问题，对分布式光伏项目的运营作了简要分析，为分布式光伏项目的推广应用提供参考。

【关键词】分布式光伏；工业园区；项目建设；项目运营

【中图分类号】TM615【文献标识码】A【文章编号】1008-1151(2019)01-0012-02

A Brief Discussion on the Application of Distributed Photovoltaic Project in

Industrial Park

Abstract: In recent years, distributed photovoltaic rapidly develops because of its unique advantages. The article expounds the principle and system structure of distributed photovoltaic power generation. Aiming at the common problems involved in the system design and construction of distributed photovoltaic projects in industrial parks, this paper also briefly analyzes the operation of distributed photovoltaic projects. It provides references for the promotion and application of distributed photovoltaic projects.

Key words: distributed photovoltaic projects; industrial park; project construction; project operation

1 前言

太阳能光伏发电作为一种可持续获取的清洁能源，在世界各国得到广泛的应用。根据目前已公开的相关数据，2017年全球太阳能光伏发电新增装机规模达到99GW；其中，我国新增光伏装机规模达到53.06GW。分布式光伏发电作为光伏发电应用的一种形式，近年来开始加速发展，应用场景包括工业厂房、商业中心、大型公共建筑、住宅楼和写字楼等，其中以工业厂房为主。分布式光伏发电主要指布置在用户负荷附近，装机规模较小，直接在用户负荷侧并网供电的分布式电源。本文就分布式光伏项目在工业园区的工程应用进行初步的分析探讨。

2 分布式光伏发电原理及系统构成

分布式光伏发电原理是太阳能电池基于半导体的光生伏特效应将太阳光能转换为电能的过程。可用于制造太阳能电池的半导体材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、碲化镉、磷化铟等，相应的电池组件，分为单晶硅组件、多晶硅组件和非晶硅组件。在PN结半导体材料中，当光照射到PN结的一个面，例如P型面时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度，那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴，电子-空穴对从表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势，当PN 结外部连接导线，在有阳光持续照射的情况下，便形成持续电流。

分布式光伏系统主要包括光伏组件、汇流箱、逆变器、电缆等一次系统和系统监控等二次系统构成。光伏组件吸收太阳能，将其转换为直流电能，各光伏组件按照一定的串联接线方式接入汇流和逆变设备，通过逆变设备将直流电能转换为符合市电标准的与市电同相序同电压同频率的标准交流电后通过并网柜接入配电网络向负荷供电。分布式光伏系统按其是否接入公共电网分为离网型分布式光伏系统和并网型分布式光伏系统，离网型分布式式光伏系统一般与储能系统配套使用，用于海岛、通信基站及无公共电网供电区域等；并网型分布式光伏系统一般直接接入用户负荷配电侧，作为公共电网的补充向用户提供电能。

3 工业园实施分布式光伏的优势

相对于城市住宅区或写字楼等屋面，工业园区厂房通常具有产权集中、厂房单体屋面面积较大且厂房业主单位用电量较大及工业用电电价较高等特点，非常适合开发实施分布式光伏发电项目。利用工业园区厂房实施分布式光伏项目具有以下优势。

（1）太阳能可免费获取且取之不尽，光伏发电过程无噪音无污染，由此转换取得的电能是绿色无污染的清洁能源；《国务院关于印发“十三五”控制温室气体排放工作方案的通知》指出，工业领域2020年单位工业增加值二氧化碳排放量比2015年下降22%；分布式光伏作为绿色清洁能源，有助于工业企业单位实现节能减排的目标。光伏系统主要设备光

总第21卷233期大众科技Vol.21 No.1 2019年1月Popular Science & Technology January 2019

【收稿日期】2018-11-08

【作者简介】付振涛（1984－），男，河南扶沟人，供职于广州发展新能源股份有限公司，从事项目管理工作。

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伏组件的寿命期长，安装后可使用25年以上，光伏系统建成后，厂房业主单位可长期受益。

（2）利用厂房屋面建设分布式光伏项目，不占用宝贵的土地资源，又能将闲置的厂房屋面资源利用起来，可提高资源利用率。分布式光伏是近年来国家政策鼓励和大力支持的光伏发展方向。

（3）分布式光伏项目一般采用“自发自用、余电上网”上网模式运行，光伏电能优先由企业使用。企业通过使用光伏电能减少了公共电网电能使用量，从而节约电费开支；由于分布式光伏项目的实施能显著地降低对应的厂房内温度，企业能够减少通风降温设备的使用率，从而实现企业进一步节能降耗。

（4）分布式光伏应用位于配电网末端，成为公共电网的一个重要补充。光伏发电时段与工商业负荷用电高峰时段高度重叠，光伏发电对公共电网形成一定的削峰作用，有助于减轻公共电网配电压力，提升用电负荷用电稳定性。

4 工业园区分布式光伏项目常见设计

和建设问题

（1）厂房屋面荷载问题：工业园区厂房在设计和建设时，通常未考虑增加其它附着物的情况。在工业园区厂房实施分布式光伏项目，需分析厂房建设施工时的设计资料，通过分析确认厂房荷载余量是否满足可实施分布式光伏项目之需要。若厂房现有荷载余量不能承受实施分布式光伏项目后增加的荷载，需考虑厂房结构加固方案，对厂房实施加固工作后，方可实施分布式光伏项目。

（2）厂房屋面防水问题：工业园区厂房按其建筑形式分为水泥混凝土屋面和彩钢瓦屋面两种类型，工业园区厂房以彩钢瓦房屋面较多。水泥混凝土屋面实施分布式光伏项目一般不会影响其屋顶防水功能，而彩钢瓦屋面由于其相对简易的结构形式决定了该类屋面自身防水能力较差，容易出现漏水问题。在彩钢瓦屋面实施分布式光伏项目，需在方案设计时充分考虑屋顶防水问题，尽量避免破坏屋面防水功能。在项目施工阶段，需做好屋面施工方案，在施工的同时注意保护屋面，避免对屋面产生破坏；同时做好施工过程对屋面产生破坏后的屋面修补方案。

（3）组件及支架选型：工业园区厂房分布式光伏项目系统设计方案在考虑设备选型时，主要从以下几方面考虑选型问题：为提高屋面空间利用率，应在设计组件排布方案时尽可能多铺设光伏组件；为提升光伏系统装机规模，应选用发电效率高的单晶硅或多晶硅光伏组件；考虑屋顶荷载情况，应选用较轻的光伏组件和支架；考虑项目运营期间防风问题，应选用具有足够强度的支架和夹具；考虑厂房屋面防漏问题，应选择对屋面无损坏的支架规格。

（4）组件排布及接入设计：屋顶光伏组件的排布及其接入方案直接影响整个光伏系统发电效率。在进行实施项目系统方案设计时，应考虑充分考虑不同组串的排布及粉尘影响和阴影遮挡因素，以充分利用光伏逆变器MPPT技术提升系统效率，提升光伏组件发电效率，减少光伏组件热斑现象。同时在屋面光伏组件排布方案中应以适当的距离避开屋顶现有设备。5 工业园厂房分布式光伏项目运营分析

以广州地区为例，广州地区属光照资源条件一般地区，全年有效的光照小时数从北向东向南逐渐增加，北部相对较少，东部和南部较多，平均约为1000小时左右。从该地区已建成的工厂企业屋顶光伏项目发电情况来看，光伏项目的系统发电效率普通在80%的水平上，项目设备运行良好。以广州某2MW屋顶光伏项目为例，项目一年发电量约210万千瓦时，按照标煤折算，相当于减少标煤消耗约680吨，减排CO2约1700吨。

光伏项目建设周期短，运营周期长，因此项目运营维护十分重要。对分布式光伏项目进行科学合理的运维能够显著提升其发电能力和稳定性，减少光伏系统故障，提高发电质量。广州地区工业园区分布式光伏项目分布较为集中，多采用集中管理和运维；光伏系统无机械部件，项目运营维护较为简单，多采用定期巡检、定期清洗的方式。

影响工业园分布式光伏项目发电情况的主要因素有：（1）天气因素：光伏项目发电功率受天气影响较大，阴雨天气和晴朗天气，光伏项目发电功率差别较大。广州地区光伏系统在春季二月至三月份“回南天”时节处于全年发电量的低谷期。（2）周边工厂粉尘排放因素：工业园区企业排放粉尘附着在光伏组件表面，影响光伏组件表面透光率，对光伏组件发电效率影响较大。（3）设备选型因素：单晶硅组件发电功率高于多晶硅组件，薄膜组件发电功率低于晶硅组件。（4）安装倾角因素：水泥混凝土屋面可采用最佳倾角安装，光伏系统发电总效率较高；彩钢瓦屋面多采用平铺方式安装，如厂房呈东西向，则南坡光伏组件发电效率高于北坡光伏组件。

6 结论

近年来国家和各省市陆续出台政策鼓励分布式光伏项目的开发，光伏行业取得长足的发展，光伏设备成本逐年下降，光伏建设技术更加成熟。近期国家能源局即将发布的可再生能源电力配额考核办法，分布式光伏将随之迎来新一轮发展机会。我国中东部地区经济发达，工业园区数量非常可观，工业园区分布式光伏项目具有很大的发展空间。工业园区分布式光伏项目的推广实施，有助于工业园区配电网的相关技术的研究及建设，有助于工业园区配电网改造形成微电网，进而对公共电网形成有力支撑，提升工业园区配电稳定性，促进当地经济发展。

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