察尔森水库开发太阳能光伏发电系统的探讨

杨立超，杨忠杰，王明臣

（松辽委察尔森水库管理局，内蒙古 乌兰浩特 137400）

1 太阳能光伏发电系统特点及组成

太阳能光伏发电技术是一种清洁的可再生能源，是传统化石能源的最为重要替代能源之一，不产生任何有害气体和有害物质，因此是绿色环保能源。具有以下特点：没有转动部件，不产生噪声；没有空气污染，不排放废水；没有燃烧过程，不需要燃料；维护保养简单，维护费用低；运行可靠，稳定性好；关键部件的太阳能电池使用寿命长，晶体硅太阳能电池寿命可达25年以上；易增容，根据需要很容易扩大发电规模。

太阳能光伏发电系统由三部分组成：太阳能电池组件；充放电控制器；逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其他蓄能和辅助发电设备。

2 太阳能发电系统分类

根据提供电力的种类可分为直流供电系统、交流供电系统和交直流供电系统3种；按照系统组成或能源获得途径可分为光伏供电系统、风力发电系统、风光互补供电系统；根据系统的运行模式不同，可分为独立系统和并网发电系统。

3 电能在经济社会持续发展中的重要性

电能是现代社会不可或缺的重要能源，开发利用丰富的太阳能，不但对环境不产生或产生很少污染，而且太阳能既是近期急需的能源补充，又是未来能源结构的重要组成部分，并且是以光伏发电为基本形态而组成大规模的发电系统。无论是从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，还是从特殊途径解决现实能源供应问题出发，开发和利用太阳能发电资源都具有重大战略意义。结合察尔森水库自身特点，以科学发展观，建设一个环境良好的创新型水库，依托水库潜在优势，开发太阳能光伏发电技术其意义是深远的。

4 应用

察尔森水库是嫩江流域右岸一级支流洮儿河上唯一一座集防洪、灌溉兼顾发电、养鱼等综合大Ⅰ型控制性水利枢纽工程。始建于20世纪70年代终于90年代。水库电厂是一座结合灌溉，发电的季节性水力发电站，总装机容量为4×3 200 kW,设计多年平均发电量为2 664 kW·h，年利用小时为2 080 h，察乌线与东北电网联网，构成双电源电力系统，线路全长32 km。

察尔森水库具备开发太阳能光伏发电系统的基本条件。察尔森水库坐落在大兴安岭的腹地，位于北亚热带，季风气候明显，1月平均气温-14～18℃，7月平均气温19～24℃之间，全年无霜期为4～5个月，年平均降水466 mm，雨季明显，雷电自然天气集中在7，8两个月中发生，灾害性冰雹天气出现的机率极少见，冬春季节中的雨雪天气也不多，气候干旱多风。本地区远距离大都市，生态环境良好，周边地区森林覆盖率在30%以上，全年空气洁净，天气优良指数率在90%以上。

在这里除了有着优良的自然环境以外，太阳能资源丰富，年日照时间大于2 000 h，年辐射量在5 400～6 700 MJ/m2，属Ⅱ类太阳能高辐射区域。除上述潜在的自然优势外，还可充分依托水库电厂人才资源优势和电厂已经具备的设备优势及电力系统基础优势。挖掘电厂现有设备和电力系统基础设施优势，以电厂电力系统网络作技术支撑，实施太阳能光伏发电系统就地并网，即把光伏发电系统的电能经DC-AC逆变转换成符合电网质量指标的交流电能后并入到电厂电力系统网络上，这样可带来诸多的好处：一是不必考虑负载供电的稳定性和供电的质量问题；二是光伏电池可以始终运行在最大功率点上，由大电网接纳太阳能光伏发电系统所发生的全部电能，这样，不但在发电上提高了发电效率，而且在能耗上降低了蓄电池充放电过程中的能量损耗。因省去了蓄电池组作为储能环节，减少了蓄电池储能环节中的蓄电池及相应的设备，因此降低了系统成本和开发投资，省去了后序工作中对蓄电池组运行管理、维护维修环节中的费用，由此也就相对减少了相关工作人员的工作量和劳动强度。

在察尔森水库辖区内开发太阳能光伏发电系统有多处理想建设场地可供选择。一是可在进库公路西侧观景台周边荒山地区一带，不占用农田耕地，开发面积可达60 000 m2，可实现装机50 MW以上。本区域地质条件好，较平坦，交通方便，施工容易，无遮挡物，日照条件好，日出和日落前0.5 h太阳光均能照射到此处，没有民用和其它建筑物需要动迁，只需将场地稍作平整即可施工建设，距离发电厂直线距离2 000 m。二是可在坝址以下的西南部沿电厂尾水河道西侧过江桥路西南至养鱼池一带开阔的河床滩涂荒地，本区域基本属于砂砾石冲击层地质结构，地质结构较稳定，且较平坦，无遮挡物，日照条件好，日出和日落前1 h阳光均能照射到本区域，交通便利，容易施工，没有民用和其它建筑物需要动迁，不影响水库行洪安全，不占用农田和耕地，开发面积可达150 000 m2，可实现装机150 MW，适宜太阳能光伏发电系统大面积开发，距离发电厂500～1 000 m。三是可在大坝下游阳坡表面进行梯级开发，即从大坝基础平面到大坝腰部栈道外沿边处，开发面积可达30 000 m2，可实现装机容量30 MW，本区域属大坝主体工程下游阳坡表面中下部区段，光照条件好，日照时间一般都在8 h以上，无遮挡物，交通方便，易组织施工，无任何建筑物搬迁，离发电厂300～500 m。

将太阳能光伏发电系统与水库建筑结构以及现有的景观有机结合起来，利用太阳能电池方阵造型与周边景观和谐相配，将产生实用、美观、科普科技、人文、绿色集于一体的景观亮点，不但能极好的美化水库自然环境，而且又能使察尔森水库在经济可持续发展中又有了新的经济增长点。

无论是在水库主体工程大坝下游阳坡表面还是在辖区内的其它可选区域开发太阳能光伏发电资源，都具有独特的地理环境和自然资源作支撑，可以预见，太阳能光伏发电技术一旦在察尔森水库实施开发并形成一定规模，其社会效益将是显著的，经济效益也将是可观的，在生态环境的保护上是利于经济社会可持续发展的。