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上海轨道交通分布式光伏的示范应用与发展前景

更新时间:2009-03-28

1 太阳能光伏国内外发展现状

作为最有发展潜力的新能源,太阳能是一种取之不尽、用之不竭的天然能源,是满足可持续发展需求的理想能源之一。目前,我国光伏产业已经开始走上了自主研发新技术的道路,且颇有成效,太阳能光伏发电技术已经成熟、可靠、实用,其使用寿命已经达到 25~30 年。光伏发电成为战略替代能源电力技术,大力开发太阳能等可再生能源利用技术是保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择。

目前全球主要光伏市场需求前三名分别为中国第一,美国第二,日本第三。中国新装装机已连续 5 年位居全球首位,累计装机也连续 3 年位居全球第一。2017 年新增装机中,分布式光伏新增 19.44 GW,同比增长 3.7 倍。

随着光伏产量的逐年提高和国内政策的拉动,国内光伏市场迅速扩大,中国光伏产业的出口比例逐年减小,国内份额逐年扩大,国内光伏产业的发展态势良好。同时,光伏电池技术创新能力大幅提升,创造了晶硅等新型电池技术转换效率的世界纪录。技术及生产规模扩大使“十二五”时期光伏组件价格下降了 60%,显著提高了光伏发电的经济性。

2 国家及上海市对分布式光伏的政策扶持

2.1 国家及上海市太阳能光伏相关发展规划

太阳能光伏的蓬勃发展,受益于国家对太阳能光伏的发展规划和扶持政策。根据《可再生能源中长期发展规划》,到 2050 年我国力争使太阳能发电装机容量达到 600 GW(百万千瓦),将占全国电力装机的 25%。未来十几年,我国太阳能装机容量的复合增长率将高达 25% 以上。

同时国家“十三五”能源规划中提到:“在 2020 年实现光伏发电累计装机容量达到 1.1 亿 kW 的发展指标,其中地面电站 4 500 万 kW,分布式光伏 7 000 万 kW。利用固定建筑物屋顶、墙面及附属场所建设的光伏发电项目及全部自发自用的地面光伏电站项目不限建设规模。”

《上海市能源发展“十三五”规划》指出,“十三五”期间,大力发展分布式光伏,重点依托工商业建筑、公共建筑屋顶、产业园区实施分布式光伏发电工程等,新增装机 50万 kW,总装机达到 80 万 kW。截至 2017 年底,上海光伏发电新增建设规模 248.46 MW,完成“十三五”计划发展的49.7%。

2.2 国家及上海市对光伏的相关扶持政策

根据国家发改委发布的 2018 年光伏电站补最新贴价格标准,“自发自用、余电上网”的分布式光伏发电实行全电量补贴:电价补贴标准为每千瓦 0.32 元(含税),期限原则上为 20 年。通过可再生能源发展基金予以支付,由电网企业转付。其中,分布式光伏系统发电系统自用有余上网的电量,由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购。

国家根据光伏发电发展规模、发电成本变化情况等因素,逐步调减光伏电站标杆上网电价和分布式光伏发电电价补贴标准,以促进科技进步,降低成本,提高光伏发电市场竞争力。

近年来上海市太阳能光伏项目在国家和地方扶持政策下蓬勃发展,“十二五”期间,全市共建设光伏项目 67 项,累计建设光伏规模为 357.35 MW。未来在“十三五”期间,规划新增装机50万 kW,推进太阳能热利用,鼓励通过多能互补等形式提高能源综合利用水平。将上海市可再生能源发电装机比重从 4.7% 提升到 10% 左右。

上海市政府为支持本市可再生能源和新能源的发展,于2016 年发布《上海市可再生能源和新能源发展专项资金扶持办法》,办法中明确提到:对于光伏项目,根据实际发电量对项目投资主体给予奖励,奖励时间为 5 年。对于分布式(自发自用、余电上网,包含个人光伏发电)光伏工商业用户奖励 0.25 元/kWh;光伏电站(全额上网)项目奖励 0.3元/kWh。

无论在宏观政策还是具体扶持政策方面,国家和上海市政府均对光伏发电项目,特别是分布式光伏发电项目予以高度支持,具体表现为补贴程度高且不受计划指标的限制。太阳能光伏项目属国家可再生能源项目中鼓励类项目,大力发展太阳能光伏系统不仅达到了节能的效果,同时打破了“节能不节钱”的瓶颈,充分体现上海轨道交通的创造性、先进性和表率性。

专栏小编:2019年,对中国来讲,国际大环境其实很严峻,要想破局必须创新。因此国家对创新的扶持力度也在加大,继2017年第一批13项改革举措已推向全国,2018年12月5日国务院常务会议决定,再将新一批23项改革举措向更大范围复制推广,更大力度激活创新资源、激励创新活动,培育壮大发展新动能。对此,三位专家有什么考量?

通过太阳能光伏发电与轨道交通相结合的综合利用项目,在取得最佳节能效果的同时实现技术经济性能价格比最优,保证上海城市轨道交通节能降耗工作的实效性和长效型。

4类结节的检查者均建议进行肺穿刺活检。发现恶性结节16例,占总体检查人数的0.85%,占4类结节36%,其中男性13例,女性3例,平均年龄60岁。4类结节有短毛刺、胸膜凹陷征共15例,其中11例病理为恶性,占73%。

3 分布式光伏的总体设计及示范应用

上海轨道交通网络规模已开通运营线路 16 条,线路总长 673 km,年总用电量超过 19 亿 kWh。同时每条轨道交通线路均设有若干停车场、车辆段和控制中心,拥有大体量的车辆基地建筑屋顶,为大规模安装太阳能光伏系统提供了场所。车辆基地周围高层建筑物较少,光伏组件被遮挡的可能性较小,光伏系统的发电性能可以得到保证,光伏系统应用条件极佳。此外,上海轨道交通供电系统自成体系,负荷稳定,特征明显,其负荷曲线基本与太阳能发电曲线一致,为消纳太阳能光伏电能提供了良好的条件。同时轨道交通耗电量巨大,太阳能光伏接入轨道交通供电系统,能作为其应急电源,提高供电可靠性和供电安全光伏发电可充分利用既有的车辆基地场地资源,为上海轨道交通本身乃至社会提供清洁电能。

(4)光伏直流/交流线缆。光伏发电系统中输送电力使用的直流/交流电缆, 根据使用环境和技术要求需要考虑以下因素:电缆的绝缘性能、耐热阻燃性能、耐老化性能及线径规格等。直流电缆多为户外敷设,需要防潮、防晒、防寒、防紫外线等,因此分布式光伏系统中的直流线缆一般选择光伏认证的专用线缆,考虑到直流插接件和光伏组件输出电流,常用的光伏直流电缆为 PV1-F*4 mm2。交流线缆主要用于逆变器交流侧至交流汇流箱或者交流并网柜,在室外安装部分的交流线缆需要考虑防潮、防晒、防寒、防紫外线,以及长距离敷设,一般选用YJV型电缆;室内安装的交流线缆,需要考虑防火和防鼠防蚁。此外,线缆的造价与电站的设计有关,优化的组件排布可以节省直流电缆的使用量。

3.1 轨道交通建设分布式光伏的总体原则

最大限度利用屋顶面积进行光伏发电,满足轨道交通用电负荷的需要,保证可再生能源发电与城市建设协调发展。结构周边电网现状情况,可通过规划设计,使供电质量、可靠性及节能效果达到国内先进水平。合理选用系统配置,减少资源浪费,提高投资回报率,总体方案水平达到最佳。

(1)光伏组件。光伏组件是光伏发电系统的核心构成部分,组件的发电效率和寿命关系着电站建成后的收益,价格也占系统总价的 50% 以上。在长期使用过程中,光伏组件会出现极缓慢的功率下降现象,优质的光伏组件每年的衰减约在 0.75%,25 年的总衰减不会超过 20%。同时优质光伏组件的寿命 〉 25 年,从而可保证光伏发电系统的长期稳定运行和投资收益。

火电厂烟囱的防腐工程一方面能增强烟囱防渗漏、防腐蚀的能力,确保烟囱安全、机组顺利运行,降低生产维护成本,提高电厂工作效率,另一方面也存在巨大的安全隐患,需要付出相当的成本。烟囱防腐方案是权衡预期功能与成本之间的利弊后作出的选择,适合用价值工程的思想来进行分析。价值工程虽然在很大程度上避免了某些主观因素的干扰,但仍需依靠专家科学、公正、客观地对各项指标进行评价,并且要求收集的数据尽可能可靠,才能得到较准确的分析结果。实际应用表明,基于量化计算的价值工程方法与以往单纯地比较各方案优缺点的做法相比,能够更好地区分和比较各方案的优劣,更科学地选择出最优的解决方案。

(1) 太阳能光伏发电系统的使用地理位置,即光伏系统现场的地理位置。包括地点、纬度、经度和海拔;该地区的气象资料,如逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量,年平均气温和最高、最低气温,最长连续阴雨天数,最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等。查明站址的地形地貌特征、结构和主要地层的分布及物理力学性质、地下水条件等。

(6)所在城市公共电网的供电规格供电状况,以确定光伏发电系统发电输出的规格(并网点、电压、频率)。如果城市公共电网经常停电的地方,不宜采用单纯的并网光伏发电系统。接入公用电网的光伏发电系统应安装经当地质量技术监管机构认可的电能计量装置,并经校验合格后方能投入使用。

(3) 光伏发电系统供电的用电负荷状况。了解用电负载的功率、工作电压、每天用电时间、特性(电阻性、电感性、电子性)、用电保证率要求,以进行用电需求分析,合理选用系统配置,使总体设计达到最佳水平。

(4)光伏发电系统类型的选择。判断选择采用独立型光伏发电系统、并网型光伏发电系统、抑或混合型光伏发电系统,进行系统硬件设计。光伏发电系统的设备选型,即光伏系统中的所有设备和部件应符合现行国家和行业相关产品标准的规定,主要设备应通过国家批准的认证机构的产品认证。

反映这一原理的农谚还有:①“生地茄子熟地瓜,生地菜子熟地花”“苕地种麦,口子请客”“豆田种麦,好得了得”“沙地花生粘地麦,阳山荞子阴山麦”“山腰点桐,山下务农”等。②“庄稼施肥有技巧,看天看地又看苗”“萝卜白菜葱,要用大粪攻”等。③“肥田不宜密,瘦田不宜稀”“菜子栽得稀,麦子种得密”等。④“牛要放,猪要胀;猪要喂得饱,牛要吃夜草”“小猪要奔,大猪要困”等。教学中具体引用什么农谚要根据教材内容而定。

(2)逆变器。逆变器可将光伏组件产生的直流电变成交流电,将电力送入电网。逆变器是电力转化上网的关键设备,因此逆变器的选择和购买对系统稳定运营有极大的影响。逆变器主要有三种,一是集中式逆变器,二是组串式逆变器,三是微型逆变器。① 集中式逆变器。传统的集中式逆变器的光伏逆变方式是将所有的光伏电池组件在阳光照射下生成的直流电全部串并联在一起,再通过一个逆变器将直流电变成交流电。集中式逆变器的容量一般在 10 kW~1 MW,最大特点是系统的功率高,但集中式逆变器要求光伏组串之间要有很好的匹配,并且对部分遮影敏感。一旦出现多云、树荫或者单个组件故障,将影响整个光伏系统的效率和发电量。另外,不同光伏组串的输出电压、电流往往不能完全匹配,也会造成一定的发电量损失。② 组串式逆变器。组串式逆变器已成为现在国际市场上最流行的逆变器。每个光伏组串(1~5 kW)通过一个逆变器,在直流端具有最大功率峰值跟踪,在交流端并联并网。许多大型光伏电站采用组串式逆变器。优点是不受组串模块差异和遮影的影响,同时减少了光伏组件最佳点和逆变器不匹配的情况,从而增加了发电量,同时增加了系统的可靠性。与集中式逆变器相比,采用了组串式逆变器的系统直流电蓝的长度减少,将组串间的遮影影响和由于组串间的差异引起的损失减到最小。组串式逆变器的投资成本适中,目前市场价格为 0.3~0.45 元/W,适用于各类型的光伏电站,产品成熟,安装维护方便。③微型逆变器。也称为组件逆变器,一般指的是光伏发电系统中的功率 ≤ 1 000 W,具有组件最大功率峰值跟踪(MPPT)功能的微型光伏并网逆变器,也可以避免集中式逆变器具有的直流高压、弱光效率差等缺点。传统集中式逆变器或组串式逆变器通常具有几百伏上千伏的直流电压,容易起火。微型逆变器直流电压仅几十伏,全部并联,最大程度上降低了安全隐患。微型逆变器的缺点是投资成本较高,目前市场价在在 0.8 元/W 左右,总体效率低于组串逆变器。另外,由于微型逆变器是在交流处并联,增加了交流侧的连线复杂性和维护难度。

(2) 确定安装太阳电池阵列的场所和面积。在既有建筑物上增设光伏发电系统,必须进行建筑物结构和电气的安全复核,满足建筑结构及电气的安全性要求。在此基础上,估算光伏系统可以设计的最大容量,也即是确定可以安放最大太阳电池组件的数量。了解太阳电池组件可能的安装朝向、倾斜角和阴影遮挡状况;是否需要采取防雷措施等。

3.2 太阳能光伏系统总体设计

3.2.1 光伏系统的构成

太阳能光伏发电系统包括太阳电池组件、逆变器、汇流箱、支架/夹具,直流/交流电缆和监测系统等。各相关设备如图 1 所示。

  

图1 太阳能光伏光伏系统设备结构图

3.2.2 主要部件的选择

在本试验中,选择肉蛋兼用型地方鸡种固始鸡为研究对象,采用四种不同养殖模式(无抗舍养、无抗放养、有抗舍养和有抗放养)进行养殖。在不同养殖阶段,测定鸡胸肉、腿肉和肝脏中氨基酸及其组成,并系统比较分析固始鸡的养殖方法对鸡肉品质的影响,为推进健康养殖,提升鸡肉品质提供依据。

进行太阳能光伏发电系统的总体方案设计时,需要了解以下诸方面的基本设计条件。

(5)太阳电池组件的类型选择。根据投资预算来选用非晶硅太阳电池组件还是单晶硅太阳电池组件或者是多晶硅太阳电池组件。确定光伏发电系统的诸多性能和容量设计等。

2.3 siRNA能显著抑制lncRNA ASB16-AS1的表达 因为lncRNA ASB16-AS1在先前的研究中已经确定在肿瘤组高表达,并且与肿瘤分期分级显著相关。因此本研究选择使用siRNA抑制lncRNA ASB16-AS1的表达以观测细胞功能改变。LN382细胞和U87MG细胞在转染24~48 h后用qPCR验证转染效率,结果显示应用抑制剂后lncRNA ASB16-AS1表达量明显降低(见图2A)。这说明本实验中所使用的siRNA能有效抑制lncRNA ASB16-AS1的表达。

综合考虑安装规模、系统可靠性和经济性等因素,上述三种逆变器中,组串式逆变器是集中式逆变器和微型逆变器的折中,具备最高性价比。在分布式光伏电站中,最好使用组串式逆变器和微型逆变器接合的模式,如此既可以有效地控制成本,又可同时增加光伏电站的长期发电收益。

(3)光伏汇流箱。在太阳能光伏发电系统中,为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线,用户可以将一定数量、规格相同的光伏电池串联起来,组成一个个光伏串列,再将若干个光伏串列并联接入光伏汇流防雷箱。在光伏防雷汇流箱内汇流后,通过直流断路器输出,与光伏逆变器配套使用从而构成完整的光伏发电系统,实现与市电并网。

根据上海分布式能源电力接入要求,上海申通地铁项目基地拟采用 35 kV 或10 kV 并网方式并网,项目所发电力“自发自用,余电上网”。光伏发电电站接入电网的电压等级,应根据光伏电站的容量机电网的具体情况,在接入系统设计中,经技术经济比较后确定。

开发利用太阳能是落实轨道交通“节能减排”战略目标的具体体现。同时,太阳能光伏项目属国家可再生能源项目中鼓励类项目,符合国家能源产业政策,具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。

(5)光伏支架。太阳能光伏支架是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装固定太阳能面板设计的特殊支架。一般材质有铝合金、碳钢及不锈钢、镀锌件等。一般而言,光伏支架需要满足:① 风荷载、雪荷载的荷载要求及地震要求;② 设计排列方式及间距需结合当地日照情况;③ 10 年不锈蚀,20 年钢性不降低,25 年仍具有一定的结构稳定性的质量要求。

3.3 分布式光伏系统电力接入方案

党的十八大以来,特别是中央统战工作会议召开和《中国共产党统一战线工作条例(试行)》(下文简称《条例》)颁布以来,基层统战工作的地位、内容、对象和要求发生了很大变化,全国各级党组织掀起了贯彻落实中央统战工作会议精神、《条例》和习近平总书记关于加强和改进统一战线工作的重要思想的高潮。在这种宏观环境下,基层统战工作既得到了发展,但也存在一些问题。

光伏发电站安装容量 ≤ 1 MW 时,一般能就地消纳,并网电量较少,为降低造价和运营费用,故采用 0.4 kV 电压等级。光伏发电站安装容量 〉 1 MW 时,宜采用 10 ~35 kV 并网电压等级,轨道交通变电所母线电压有 10 kV(1~5号线)、35 kV 两种等级可供选择,如图 2 所示。

  

图2 0.4/35 kV 并网点示意图

3.3 10 MW 分布式光伏在上海轨道交通的典型应用

上海轨道交通车辆基地屋顶为 10 MW 太阳能光伏建筑应用一体化示范项目,项目包括川杨河车辆基地装机容量约 7.6 MWp,金桥基地装机容量约1.9 MWp,治北车辆基地 0.5 MWp。项目于 2011 年 10 月展开研究实施工作,2012 年被列入 2012 年第二批光电补贴项目名录,三项工程分批建设,于 2015 年 6 月 30 日全部竣工,如图 3 所示。

  

图3 车辆基地太阳能光伏工程

川杨河光伏系统采用 35 kV 电压并网方案,所发电通过 35 kV 开关柜送到罗山路主所,所供负载包括 11 号线迪斯尼到三林东,16 号线龙阳路到野生动物园区间。同样,金桥基地光伏系统所发电通过 35 kV 开关柜送到金海路混变,所供负载包括 12 号线金海路站和金桥车辆基地,并网点为巨峰路主变。治北停车场光伏系统因总安装容量仅0.5 MWp,因此采用 400 V 低压并网方案。通过 400 V开关柜送到治北混变 400 V 母排,所发电量自发自用。

按照上海地区的光照条件,项目首年发电量 100 万kWh,项目寿命周期内 25年累计发电量 2 304 万 kWh。目前 3 个车辆基地屋顶分布式光伏系统运行良好,自用电比例高,可为上海轨道交通持续提供清洁能源。同时经济效益良好,取得显著社会效益。

人生如一幕璀璨的星夜,无数流星一瞬而过,美丽过后却未留下任何痕迹。而梦想,却如那颗启明星,永远闪耀在远方,指引着那些晚归的旅人回家的路,于是,在漫长的人生之旅中,人们总是在心底默默憧憬着梦想,在不起眼的角落里努力。只为那一方执着,为那一丝星光而执着,而每一次的触及,都令人惊艳。

4 结 语

无论在宏观政策还是具体扶持政策方面,国家和上海市政府均对光伏发电项目,特别是分布式光伏发电项目予以高度支持,具体体现在补贴程度高且不受计划指标的限制。按照目前国家和上海市相应的补贴和扶持政策,光伏发电项目的经济收益较好,并且“十三五”期间,上海市规划新增光伏发电装机容量 500 MW,发展潜力巨大。

水平三角形的第(4)浪之后,进入一气呵成的第(5)浪,至2015年6月7559点结束。当初将2013年6月底的低点划分作第(4)浪终点,将(4)浪D看作(5)浪1——这是常见的错误——因此才有后来的(5)浪5预期。7559点结束第(5)浪,这是循环浪III的顶点,因此后面的调整属于循环浪IV。其中,第一个浪A可能会于2019年结束,特别是当国证A指跌至上升通道的下轨时,配合波浪理论,将成为循环浪IV第一个买点。

目前上海轨道交通分布式光伏规模达到 10 MW,年发电量占上海轨道交通年总用电量的 0.5% 左右。利用太阳能光伏发电将减少火力发电所导致的环境污染,从而减少国家治理污染的支出,具有难以估量的环保价值和社会效益。

上海轨道交通未来 3 年内拟利用既有 11 个车辆基地屋顶实施 25.68 MWp光伏项目,未来新建线路车辆基地预计亦可用于新建光伏发电系统,既有高架地面车站也有开发光伏项目的潜力,远期保有量将达到 50 MW。

由图2中D可知,随着酶解时间的增加,辣椒碱、辣椒二氢碱及辣椒红色素的含量先增加后降低。原因可能是,随着时间的增加,酶解反应充分,有利于辣椒细胞中关键物质的溶出,而当酶解时间过长时,辣椒中的辣椒碱和辣椒二氢碱等有效物质会有一部分分解,导致其含量降低。综合比较,提取辣椒碱和辣椒二氢碱的最适酶解时间为3 h,提取辣椒红色素的最适酶解时间为2 h。

就国家政策补贴下调风险而言,项目只要具备成熟的开发条件,尽快建成投产,就能规避上网标杆电价下调的风险。

正书必须读好,这是没有什么异议的,因为它是你立足的基础。但是,正书的阅读对于很多人来说不是快乐而是负担,因为这种阅读是被动的,或者是强制的。尤其是青少年学生,枯燥乏味的课堂阅读,没有多少人留恋。但是,闲书的阅读就截然不同了。可以这样说,任何一个读闲书的人,都是兴之所至,趣味盎然的。课余时间的校园一角,火车上旅途中的快意,躺在被窝里的会心一笑,哪个不是启发灵感的阅读共鸣?

 
郑欣,庄毅华,许维敏
《绿色建筑》 2018年第06期
《绿色建筑》2018年第06期文献

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