屋顶分布式光伏建设方案研究

吴扬威

（中交公路规划设计院有限公司）

0 引言

目前，京基智农文昌市生猪产业链项目供电系统采用110kV昌洒变电站引1路10kV高压电缆作为电源，10kV高压电缆采用YJV22-8.7／15kV-3×400mm2导线，并在园区内新建1个开关箱。2路支线由开关箱分2路向园区周边供电，2路支线均采用JKLYJ-10／240导线。园区目前由15个配电站组成，配电总容量12335kVA（含预留1600kVA）。

项目位于文昌市昌洒镇省道S206的西侧，场址坐标北纬19.75141647°，东经110.9387826°。该项目建筑占地面积约220500m2，总建筑面积约218800m2，初步测算可利用屋顶面积为138770m2。不上人彩钢瓦屋面拟安装柔性光伏组件（430Wp），每一块组件重量为7.2kg，屋面每平方米约增重5kg。拟安装430Wp柔性光伏组件32272块，总容量13.877MWp，选择“自发自用，余电上网”模式，采用10kV高压上网。

图 10kV高压接入方案系统

1 数据收集

1.1 现场勘察

厂房情况：厂房荷载、屋面障碍物（风机、管道、其他设备）、可有效利用面积、厂房高度。

厂区用电负荷：厂区变配电情况、厂区白天的用电负荷能力、用电长期负荷的稳定性。

厂区空间资源：厂区内电缆沟、设备安装地点、厂区内施工条件。

厂区10kV电源情况：10kV电源点数量、电源线路截面积。

1.2 收集资料

根据现场勘测情况，收集设计电站所需的图纸信息，详见表1。

表1 收集资料

1.3 用电状况

京基智农文昌市生猪产业链项目2022年1月至6月份的用电情况具体见表2。

表2 电量表

鉴于目前设备投产将近90%，预估每年用电量约2.0×107kW·h，总电费约1476万元。白天用电量预估1.2×107kW·h，白天总电费885.6万元。

2 并网接入方案

园区目前由15个配电站组成，配电总容量12335kVA。项目建筑占地约220500m2，总建筑面积约218800m2，初步预计可利用光伏电源138770mA·h，拟通过5台2000kVA变电箱经10kV线路并入电网，安装总容量为13.877MWp的430Wp柔性光伏组件32272块。最终，文昌供电局批复同意供电方案。上网采用“自发自用，余电上网”的上网方式，每度上网电价为0.738元。

3 光伏发电量

3.1 太阳能资源

（1）太阳能资源在海南省的分布特点［1］

海南省年太阳总辐射量主要表现为由东北向西南逐渐增加的趋势。其中以西、西南地区为最高，年太阳总辐射量约为1600kW·h／m2，日照时间2400～2600h；中部地区为次高值区，年太阳总辐射量为1400～1600kW·h／m2，日照时间为1800～2400h；东北地区年太阳总辐射量在1400kW·h／m2以下，日照时间小于2000h，为最小。

（2）场区地理位置气象要素

本项目地点位于海南省文昌市，地理坐标北纬19.6030°，东经110.7524°，主要气象要素见表3。

表3 主要气象要素表

（3）太阳能资源丰富程度分析

根据GB／T 31155-2014《太阳能资源等级总辐射》中太阳能资源评价方法，按太阳辐射资源总量分为四个等级，见表4［2］。

表4 太阳总辐射资源分布

根据太阳能资源评价工具Solargis的查询资料，该项目场址区的太阳辐射量为6015.6MJ／（m2·a），年水平面辐射量为1643.1kW·h／m2，资源富集程度均属于非常丰富的等级。

（4）太阳能资源稳定度分析［3］

根据场址所在区域每个月辐射总量的数据，分析项目所在地太阳能资源的稳定性。年总辐射量变化的稳定性可用月总辐射量的最小值与全年月总辐射量的最大值之比来表示。将太阳能资源分为非常稳定、稳定、一般稳定和不稳定四个等级，详见表5。

表5 稳定度分级表

5月份出现了工程施工区域历年平均日辐射总量最大值，为664.56MJ／m2；最小值出现在12月，为285.12MJ／m2，稳定度约为0.429，表明该项目施工区域太阳能资源稳定，开发利用能力更强。

3.2 发电量估算

初步测算可利用柔性光伏组件32272块，总容量为13.877MW，首年等效利用小时数为1295h，年平均利用小时数为1207h，年发电量约为1.675×107kW·h。而京基智农文昌市生猪产业链项目预估每年用电量约2.0×107kW·h，总电费约1476万元，白天用电量预估1.2×107kW·h，白天总电费885.6万元，消纳比例约71.6%，具体发电量数据见表6和7。

表6 发电量估算表

表7 25年光伏发电量统计数据

工程建成后，年均发电量约1675万kW·h，每年可节约标煤约5100t，减少排放约13300t CO2，减少排放约165t SO2，减少排放约37.9t氮氧化物。在25年的发电周期内，总共可以节约约1.27×105t标准煤，减少约3.3×105t CO2排放，4125t SO2和947t氮氧化物。

4 效益分析

4.1 经济效益

文昌市京基智农时代有限公司预计直接收益132.84万元，25年收益3321万元。间接收益一是盘活固定资产，提高企业经济收入，充分利用企业闲置的屋顶；二是遮阳隔热，对屋顶起到保护作用；三是以体现企业社会责任为宗旨，树立绿色低碳、环保的企业形象。

4.2 社会效益

光伏发电不直接消耗化石资源，不释放污染物和废弃物，不产生破坏大气环境的温室气体，不会出现废渣堆放、废水排放等不利于保护周边环境的问题，是一种绿色可再生能源及典型的清洁能源［4］。

此项目的投产将每年为当地纳税约141.67万元。同时，与燃煤火电站相比，按标煤耗煤305.5g／（kW·h）计算，该项目投产后每年可为国家节约标准煤5117.1t，每年可减少温室气体CO2排放量约14689.8t，具有较好的经济效益和社会效益。

5 结束语

项目所选光伏区域太阳能资源丰富，具有高效发电能力，且具有良好的经济开发利用价值。便利的交通条件和良好的施工外部条件，适宜于屋顶分布式光伏电站的建设。

京基智农文昌市生猪产业链项目屋面分布式光伏装机13877kWp，属农业生产用电，每年可为该公司节约电费132.84万元，25年可节约电费3321万元，

该项目具有较好的经济性，竣工投产后，对园区内养殖核心区、饲料生产区、屠宰加工区、食品及冷链区、生态循环区的所有彩钢瓦屋面的保温隔热及保护等方面都能起到积极作用，且光伏发电可增强区域供电的稳定性，增加地方税收，对经济和环境具有十分显著的作用。