因分布式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)具有結構簡單、性能穩(wěn)定、綠色環(huán)保的特點,國家能源局在發(fā)布的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中提出積極推廣與建筑結合的分布式并網光伏發(fā)電系統(tǒng),鼓勵在有條件的城鎮(zhèn)公共設施、商業(yè)建筑和產業(yè)園區(qū)的建筑、工業(yè)廠房屋頂等安裝并網光伏發(fā)電系統(tǒng)。鋼鐵企業(yè)內建設有大面積的工業(yè)廠房和工業(yè)建筑,隨著光伏發(fā)電科學技術的不斷進步和投資運營成本的不斷降低,分布式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)的推廣應用值得期待。
我國太陽能資源豐富,全國年日照大于2200小時的地區(qū)超過2/3,年輻射量約為5900MJ/m2,是世界上太陽能最豐富的地區(qū)之一。因此,我國非常適合太陽能的開發(fā)與利用。目前,大規(guī)模利用太陽能主要是用來進行發(fā)電,而太陽能光伏發(fā)電是太陽能發(fā)電的主要形式。
鋼鐵行業(yè)屬于能耗大戶,利用鋼鐵廠現有的廠房、辦公建筑、能源管理系統(tǒng)等資源,實現與太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的有機結合,對鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排工作具有重要的現實意義。太陽能光伏發(fā)電具有不受地域限制、不產生環(huán)境污染、發(fā)電容量可任意組合、能流密度低等特點,適合分散使用。鋼鐵廠內的廠房、辦公建筑也都是分散布置,故分布式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)適用于鋼廠中。
何為分布式太陽能光伏發(fā)電
分布式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是指分散在用戶端或現有廠房建筑處,利用光電轉換原理和相應的光電轉換器材來發(fā)電的系統(tǒng)。該系統(tǒng)產生的電流是直流電,通過控制逆變裝置變換成交流電,再經過相位整合后同電網的交流電合并使用。該系統(tǒng)產生的電力優(yōu)先滿足自身用戶或附近用戶的需求,當電力有富裕時,系統(tǒng)并網向網上供電;當自身發(fā)電不足時,部分電力從電網輸入。
根據就近接入的電網電壓高低可以分為低壓并網系統(tǒng)和高壓并網系統(tǒng),前者的特點在于系統(tǒng)產生的電量直接被分配到附近的用電負載上,多余或不足的電力通過所連接的低壓電網來調節(jié),系統(tǒng)效率和電能使用效率較高;后者的特點在于系統(tǒng)產生的電量直接通過升壓系統(tǒng)被輸送到高壓電網上,由高壓電網把電力統(tǒng)一分配到各個用電單位,由于系統(tǒng)所產生的電量到達負載前要經過升壓和降壓兩道口子,電能使用效率會下降一些。鋼廠內的單個發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量為幾十千瓦級,通常應采用低壓并網方式,以發(fā)揮小型系統(tǒng)就地發(fā)電就地使用的特點。
該系統(tǒng)主要由3個部分構成:太陽電池方陣,由多個太陽電池組件組合而成,產生負載所需要的電能;逆變器,是將太陽電池方陣產生的直流電轉換為交流電的設備;控制器,主要對整個系統(tǒng)進行有效控制。
該系統(tǒng)具有經濟性、環(huán)保性和安全可靠性的優(yōu)點。該系統(tǒng)建設在已有建筑上,不占地,建設周期短,由于系統(tǒng)建在負荷中心附近,無需建設昂貴的輸電網和變電站,輸配電損耗低,減少了長距離輸電帶來的巨大投資和電力損耗。采用太陽能作為能源,綠色無污染,減少有害物質的排放總量。
成本受限但前景廣闊
《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》大幅度提高了太陽能發(fā)電的發(fā)展目標,特別是分布式光伏發(fā)電的發(fā)展目標。2015年分布式光伏發(fā)電的發(fā)展目標為1000萬千瓦,與光伏電站發(fā)展目標持平,體現了國家在“十二五”期間太陽能光伏集中開發(fā)與分散利用相結合的原則。該《規(guī)劃》指出,發(fā)揮分布式光伏發(fā)電可直接為終端用戶供電的優(yōu)勢,推動光伏發(fā)電在經濟性相對較好的領域優(yōu)先得到發(fā)展。
該系統(tǒng)在鋼廠主要可應用于現有的大面積廠房和工業(yè)建筑上,將發(fā)出的電直接分配到附近的用電負載。由于鋼廠生產單元一般用電量都很大,該系統(tǒng)的發(fā)電量相對來講比較小,不會對電網造成大的沖擊,不足的電力通過所連接的低壓電網來補充。
以包鋼的2250mm熱軋車間為例,廠房屋頂面積約10.85萬平方米。若采用非晶硅薄膜光伏組件進行光伏發(fā)電,結合此光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率和包頭當地氣候條件,太陽輻射強度為1000W/m2,年有效利用小時為1500小時,相應配置一套發(fā)電能力為3.5MW的光伏發(fā)電系統(tǒng),則每年的發(fā)電量約為523萬千瓦時。
然而,目前光伏發(fā)電系統(tǒng)初始投資大,發(fā)電成本高,光伏發(fā)電系統(tǒng)尚不具備市場競爭力,只能通過國家的產業(yè)政策扶持發(fā)展。但按照中國光伏發(fā)電產業(yè)目前的發(fā)展趨勢,隨著技術的進一步提升和裝備的全面國產化,初始投資成本會不斷下降,光伏發(fā)電效率會不斷提高,該系統(tǒng)的市場競爭力也會逐漸顯現。
來自:中國冶金報