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国内外光伏应用方向及相关案例

作者:admin     阅览次数:32      发布时间:2016-02-01
 
 
一、概况
 
       近年来,能源供给趋紧和环境破坏成为全球性的重大问题。世界各国正在积极采取措施解决与之相关的问题。目前,光伏发电是最有前景的清洁发电方式之一。光伏发电技术应用于耗能巨大的建筑领域对缓解能源危机和改善环境质量具有非常重要的现实意义。在各种建筑中公共建筑的单位面积耗电量和温室气体排放量最大。但这类建筑的电能需求稳定,电能管理集中;光伏发电技术在公共建筑中的应用具有很好发展前景和示范效应。
       光伏与公共建筑一体化结合,是应用太阳能发电的一种新概念,简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同,光伏建筑一体化可分为两大类:一类是光伏方阵与建筑的结合。另一类是光伏方阵与建筑的集成。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。在这两种方式中,光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式,特别是与建筑屋面的结合。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间,是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式,因而倍受关注。光伏方阵与建筑的集成是BIPV的一种高级形式,它对光伏组件的要求较高。光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的基本功能要求。“十二五”期间,将要创建2000家节约型公共机构示范单位。
 
根据光伏方阵与建筑结合的方式不同,太阳能光伏公共建筑一体化可分为两大类:
       第一类是光伏方阵与公共建筑的结合。这种方式是将光伏方阵依附于建筑物上,建筑物作为光伏方阵载体,起支承作用。
       第二类是光伏方阵与公共建筑的集成。这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式出现,光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。
        光伏方阵与公共建筑的结合(即第一类)是一种常用的形式。2008年奥运会体育赛事的国家游泳中心和国家体育馆等奥运场馆中,采用的就是光伏方阵与建筑结合的太阳能光伏并网发电系统,这些系统年发电量可达70万千瓦时,相当于节约标煤170吨,减少二氧化碳排放570吨。    
 
光伏公共建筑特点:
        一. 能够满足建筑美学的要求;
        二. 能够满足建筑物的采光要求;
        三. 能够满足建筑的安全性能要求;
        四. 能够满足安装方便的要求;
        五. 能够具有寿命长的优势;
        六. 具有绿色环保的效果;
        七. 无需占用宝贵的土地资源;
        八. 能有效地减少建筑能耗,实现建筑节能;
        九. 降低墙面及屋顶的温升。
 
优点:
  (一)绿色能源。太阳能光伏公共建筑一体化产生的是绿色能源,是应用太阳能发电,不会污染环境。太阳能是最清洁并且是免费的,开发利用过程中不会产生任何生态方面的副作用。它又是一种再生能源,取之不尽,用之不竭。
 
  (二) 不占用土地。光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或外墙上,无需额外占用土地,这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要;夏天是用电高峰的季节,也正好是日照量最大、光伏系统发电量最多的时期,对电网可以起到调峰作用。
   
       (三)太阳能公共光伏建筑一体技术采用并网光伏系统,不需要配备蓄电池,既节省投资,又不受蓄电池荷电状态的限制,可以充分利用光伏系统所发出的电力。
   
       (四) 起到建筑节能作用。光伏阵列吸收太阳能转化为电能,大大降低了室外综合温度,减少了墙体得热和室内空调冷负荷,所以也可以起到建筑节能作用。因此,发展太阳能光伏建筑一体化,可以“节能减排”。
       BIPV作为庞大的建筑市场和潜力巨大的光伏市场的结合点,必将存在着无限广阔发展前景。可以预计,光伏与公共建筑相结合是未来光伏应用中最重要的领域之一,其发展前景十分广阔,并且有着巨大的市场潜力。
  公共建筑光伏发电应用范围:学校、医院、机场、火车站、大型停车场、体育场馆、等大型公共建筑;
 
下面以30MW的光伏公共建筑--汽车大棚光伏电站举例分析
        汽车大棚光伏电站即在原有或新建大规模停车场、停车棚顶部铺设光伏组件,停车场/棚必须以钢结构支撑,其结构支撑载荷、抗风系数必须满足光伏电站建设条件,停车场/棚光伏电站所发电量优先供给车场自身消纳,多余电量上网,也可以将所发电量全部上网。
      
            
 
       光伏汽车大棚建成后不仅可以为停放车俩提供遮阳挡雨的场所,同时将绿色能源、高新技术与停车场/棚融为一体,可提升停车场/棚整体形像达到良好的示范效果。
       在武汉地区光伏停车场/棚电站建设所需面积约40万平方米,预计初始投资额约为2.94亿元,年发电量可达3000万度,25年累计发电量可达7.5亿度,可以有效解决厂内用电问题,为汽车制造增添一抹绿色理念。
 
项目设计及安装光伏容量及规模
 
  
 
     工程的主要任务是建设车棚并网光伏电厂,充分利用厂区闲置的地面停车场,来开发丰富的太阳能资源,打造绿色环保的新汽车工厂。
 
光伏系统方案及发电量估算:
  系统方案:电池组件串联后的直流电采用电缆送至汇流箱;经汇流箱汇流后通过电缆引至逆变器,逆变后的三相交流电经升压变压器升压至400V,然后通过400kV配电装置与厂区电网并网。停车棚组件安装
  车棚电站较屋顶电站与地面电站的区别在于其底部具有可通行性,因此在设计的时候首先要搭高车棚支架,然后再在其上方铺设组件,并在组件之间预留一定的行间距离,便于车辆之间的通行。
 
 
二、节能及经济效益
 
〈1〉节能效益
    30MW车棚电站工程建成后,每年平均可为电网提供清洁电能3000万度,每年可节约标煤1.08万吨,相应每年可减少多种大气污染物的排放,其中减少二氧化碳(CO2)2.99万吨 ,减少二氧化硫(SO2)900吨,减少碳末粉尘8.016千吨,减少氮氧化合物(NOX)450吨。此外,每年还可节约用水9万吨,并减少相应的废水排放和温排水,节能减排效益显著。本项目的建设符合可持续发展的原则,是国家能源战略的重要体现。 
 
〈2〉经济效益
(1) 投资估算
       工程总投资约2.76-2.94亿元,单位投资9.2-9.8元/W(依据项目具体情况而定)
    依据:国家能源局关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知 国能新能[2014]406号--在项目备案时可选择“自发自用、余电上网”或“全额上网”中的一种模式。“全额上网”项目的全部发电量由电网企业按照当地光伏电站标杆上网电价收购。
  
       1. 按照分布式全部自发自用电价为0.625+0.42=1.045元/kw.h计算:(未考虑地 
方政策补贴 )
    按新建光伏停车场/棚总投资2.94亿元,投资成本为9.8元/W,即每年可获3135万元(节约电费+补贴)收益,20年可获收益6.27亿元。 
       2.如果按照全部上网,标杆上网电价即:1元/kw.h (未考虑地方政策补贴)计算:即每年可获3000万元(节约电费+补贴)收益,20年可获收益6亿元。 
(2) 第三方投资收益
    按照合同能源管理模式,第三方投资或业主先垫资再由第三方收购,按照电价9折优惠:
       按照分布式全部自发自用电价为1.045元/kw.h(未考虑地方政策补贴)计算:投资方每年可获90%总电费+光伏补贴)=2947.5万元收益,20年可获大约5.8亿元收益;车场/棚业主每年可获10%总电费187.5万元收益、20年可获大约3750万元收益;  
       如果按照全部上网标杆电价为1元/kw.h (未考虑地方政策补贴)计算:投资方每年可获3000万元收益,20年可获大约6亿元收益。 
(3) 地方补贴政策
       目前前各地政府已出台地方光伏补贴政策,湖北省地方补贴政策目前正在酝酿中待补贴政策台后将进一步促进光伏行业的发展,同时可提高投资收益率。
 
 
 
三、相关典型案例及资讯
 
高铁虹桥站棚顶发“绿电” 全球最大单体建筑光伏发电项目并网
 
 
 
       上海虹桥站光伏发电项目位于新开通的虹桥铁路枢纽站两侧雨棚之上,项目总投资1.6亿元,利用屋面面积6.1万平方米,总装机容量6688千瓦,是目前全球最大的单体建筑光伏发电一体化项目。项目共安装了23910块太阳能电池板,年均发电可达630万度,年发电量可供1.2万户居民使用一年。项目的节能减排作用非常明显,据测算,项目启用后,年减排二氧化碳可达6600多吨,年节约标煤2254吨。
       据悉,该电站采用了绿色环保和建筑一体化的设计理念,将光伏组件与站台雨棚建筑有机结合,在保证光伏电站发电效率的同时,兼顾与客站建筑造型和周围景观相协调,实现了建筑一体化功能,充分体现了生态建筑、绿色客站的先进理念。同时,该电站光伏系统主要设备全部实现国产化,光伏组件、逆变器均采用了具有国际先进水平的国产高效节能产品。电站控制系统还采用了计算机远程监控技术,采取全自动无人值班方式。电站的自动化控制、故障检测、遥视、安全防范等重要信息可直接传至业主等相关部门,并可在线进行控制操作。

 

 

来源:中新网

 

 

 

中国节能武广高铁武汉站光伏电站成功并网发电 
 
 
 
       中国节能在武广高铁武汉火车站屋顶投资建设的武汉火车站光伏并网电站于4月23日系统调试完毕,成功并网发电。项目装机2.2兆瓦,是目前全国单体建筑上已完工的最大的光伏建筑一体化项目,也是目前已完工的最大的铁路客站光伏电站项目。
       在武汉火车站工程建设指挥部的大力支持下,武汉火车站大型光伏建筑一体化项目,根据武汉火车站的屋顶形状进行一体化设计,保证了项目的安全性、美观性和投资效益。电力系统接入采用380伏用户侧并网,电站所发电量直接供铁路客站一级负荷(售票系统、安检系统、远程监控FAS系统、办公BAS系统等)使用,做到建筑一体化电站所发电力由建筑本身使用。
       武汉火车站光伏并网发电项目年发电量达200万千瓦时,减排二氧化碳1900吨。25年经营期共发电5000万千瓦时,减排二氧化碳47500吨,被湖北省列入国家“金太阳工程”重点示范项目。电站与火车站一体化设计、一体化建设,发电直接用于武汉火车站的一级负荷,体现了节能减排理念,也开创了专业化中央企业与铁路部门合作建设节能减排项目的良好运作模式。 

 

来源:中国节能投资公司

 

 

 

威海市民文化中心以“海”为主题的绿色建筑
 
 
       在威海市青岛路和海滨南路两条南北交通主干线之间,面向大海的方向建成了一座以“海”为主题的绿色建筑——市民文化中心,双曲面造型的玻璃屋面犹如波涛汹涌的大海,螺旋上升的玻璃锥体宛如大海中守望的灯塔,二者巧妙地结合展现了人与自然的和谐唯美的画面。加拿大设计大师埃里克森的这座以大海为主题的建筑设计,体现了海的风格、海的神韵和威海的腾飞,具有浓郁的海洋气息和强烈的现代风格。她不仅造型新颖、主题明确、美观别致,而且还引领了中国的光伏建筑行业。
       威海市民文化中心工程总建筑面积63314.39平方米,地上四层,地下一层,主体高32米,锥体高50米,南北长182.7米,东西长南侧93.8米、北侧69.4米,将包括妇女儿童活动中心、艺术馆、博物馆等多个部分。屋顶中部安装非晶硅光伏发电系统,屋顶四角和中间为最高点,向落水口处降低,形成双曲屋面。整个光伏发电系统面积7800余平方米,由2494片非晶硅太阳能薄膜电池串并联组成,周边采用相近颜色玻璃,保证屋顶波浪效果的连续性。光伏玻璃组件采用四边形拟合曲面,既满足发电功能不受影响,也确保建筑性能不变。屋顶光伏系统的设计和应用无论从外观还是从功能上都是该建筑的画龙点睛之笔。
       威海市民文化中心是目前世界上最大的非晶硅BIPV并网单体绿色建筑项目,峰值功率为480KW,年发电量可达33万千瓦时。据估算,该系统产生的电力可占整个市民文化中心消耗电力的6%,主要用于照明和部分办公。这样每年可节省标准煤118吨,减排二氧化碳327吨、二氧化硫9.8吨、氮氧化物780公斤,社会和经济效益十分可观,被住房城乡建设部、财政部列为第一批“可再生能源建筑应用示范项目”,是绿色建筑的典范,也成为了威海市一个新的地标性建筑,不仅为参观者所乐道也成为业内的一个技术标杆。

 

来源:BIPV中国

 

 

攀枝花学院2.1兆瓦屋顶光伏电站运行一周年 节约42万元电力成本
 
       攀枝花学院2.1兆瓦太阳能屋顶光伏发电项目自2013年7月项目正式投运至今,已正常运行发电一周年。通过光伏发电,每年就为攀枝花学院节约了42万元的电力成本。
       2014年7月23日,云南君晟能源投资管理有限公司攀枝花分公司2.1兆瓦项目经理吴晓磊又来到攀枝花学院行政楼楼顶,想看看太阳能光伏发电的情况,只见蓝色的发电板上已蒙上了一层灰。该项目经理介绍,每周都要清洗一次发电板,否则会严重影响发电量。今天的发电量已经有200多度。
       作为国内最大民用光伏发电项目——攀枝花学院2.1兆瓦太阳能屋顶光伏发电项目,云南君晟总投资3738万元,装机容量2.1兆瓦,年发电量可达261万千瓦时,每年可节约标煤886吨,减少二氧化碳排放量1933.12吨,减少二氧化硫排放量13.10吨,是名副其实的新能源发电项目。
       云南企业能到攀枝花来投资,看中的正是攀枝花丰富的太阳能资源,年日照时数在2200小时以上,是全国可开发利用太阳能最好的地区之一。
       如何把充足的阳光资源优势转化为经济和产业优势?攀枝花以创建国家级新能源示范城市为契机,大力发展太阳能等新能源产业,推进产业结构调整,以新能源示范应用促进新能源产业发展。
       截至2013年底,攀枝花太阳能项目投资达1.5亿元,新能源总生产消费51.9万吨标煤,占全市能源生产总量的4%以上,消费总量的3.9%以上。安装太阳能集热器面积约81万平方米以上;建成太阳能光伏发电装机规模约0.8万千瓦;已开工风电场项目装机规模约10万千瓦,纳入国家“十二五”风电核准计划风电项目装机规模约25万千瓦。
       在攀枝花,不仅是太阳能光伏产业一路高歌猛进。相关数据显示,今年上半年,攀枝花的能源、矿业、钢铁、钒钛、化工、机械六大支柱行业实现工业总产值725.8亿元,增长8.2%。其中,采矿和机械两大行业快速增长,成为工业经济增长的亮点。1-6月,采矿业实现工业总产值195.5亿元,增长26%,成为攀枝花重点行业中规模最大、增长最快的行业;机械行业实现工业总产值84亿元,增长19.4%,能源产业在工业总产值中表现依然不俗。
对于新能源在攀枝花市的开发利用,该市经信委主任熊启高表示,攀枝花有着丰富的太阳能资源,同时作为国家首批新能源示范城市,以太阳能等新能源产业为抓手,不断优化能源结构,促进产业升级。力争到2015年全市太阳能应用和产业实现产值达10亿元,建成国家级新能源示范城市,新能源产业形成一定规模,实现新能源利用与资源开发、产业发展、城市转型等有机结合,探索资源型重化工业城市发展和利用新能源的成功方式,走出一条依托攀枝花资源优势、符合攀枝花发展实际的能源之路。

 

来源:BIPV中国 

 

 

 

广西妇女儿童医院光伏工程项目

       广西妇女儿童医院光伏工程项目位于山清水秀的南宁市,是全国首个卫生系统的光伏应用,可再生清洁太阳能资源的充分利用,为这座明净的城市更增一份光彩。系统采用低压用户侧并网,所发电量供医院内部负载即时消耗。光伏组件安装在医院的屋顶上,与屋顶钢结构可谓相辅相成,既凌驾于钢结构之上又顺应于钢结构原有的坡度,光伏与建筑已完美地融为一体,淡蓝色的 BIPV 光伏风雨连廊点缀其中,不仅能够发电,而且具备建筑结构所需的机械强度以及抗震、抗风雪、防渗漏、透光度等各项性能,更增强了整体效果的灵动性,动静相宜,在医院形成一道亮丽的风景。
       广西妇女儿童医院太阳能光伏发电工程整个光伏系统安装在医院内建筑屋顶上,分为3个子系统。分别是:儿科病房楼、门诊楼东、门诊楼西、妇科病房楼、医技楼、保健中心;门诊大厅;风雨长廊。
       广西妇女儿童医院整个光伏发电系统在医院各屋顶等建筑闲置区域铺设6268块195W单硅晶硅光伏组件,在风雨连廊的采光顶上安装414块260W BIPV组件,光伏组件总安装面积约为9000平方米。光伏组件转化的直流电经过防雷汇流箱汇流后,接入8台各种规格的科士达系列三相并网逆变器,逆变成交流电,通过并网装置接入光伏并网柜后,再接入内部三相五线制低压电网上,可供由医院内部负载使用,做到即时消耗电能。

 

来源:BIPV中国

 

 

 

美国纽华克自由国际机场633kW屋顶光伏电站竣工
 
       美国ConEdison Solutions公司近日宣称,位于新泽西州纽华克自由国际机场 (Newark Liberty International Airport)装机量633kW太阳能设施竣工。该系统由Borrego Solar设计与安装。
       ConEdison将持有与运营该太阳能设施。此外,通过购电协议,该系统生产的电力出售给港口管理局。
 
 
Solar Power Comes To The Airport
 
       据ConEdison透露,该列阵占用62000平方英尺的屋顶面积,预计每年可提供约817兆瓦时的太阳能电力,足以节约60万美元的电力成本。
       “在纽瓦克自由机场建筑物屋顶上安装太阳能电池板实属创新之举。该方案不仅将这些空合理运用,削减了机场的碳足迹,还节约电力成本。”港口机构环境与能源项目主管Christopher Zeppie说道。

 

来源:BIPV中国

 

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