中国工业园大型光伏屋顶电站的应用与研究

　　前 言：随着人类工业的发展，化石能源的利用不断给环境带来各方面的压力，世界各国加快了对清洁新能源的开发利用，太阳能因具有清洁无害、分布广泛等特点，越来越受到人们的青睐。太阳能光伏也成为当今分布式新能源发电的热点，然而由于当今工业化发展不断诞生的工业园一次又一次拉起电力缺口的警报，于是，将分布式光伏电站嫁接在负荷中心的工业园上成为高效利用分布式能源发电的新形式。

　　1. 研究意义与目标

　　目前，光伏发电在我国主要有两种并网应用形式：大型地面（荒漠）电站和光伏建筑一体化。前者存在并网接入难、配套电网建设成本高的缺点，后者往往发电规模小、节能效益不突出；而随着我国工业的快速发展，建设在以工业园等负荷中心的大规模屋顶光伏电站成为高效利用光伏发电的新型方式。

　　众所周知，中国是一个制造业的大国，2011 年工业用电占全国全部电力的75%，而这些大的用电企业往往集中在以生产制造为主的工业园区。据统计，到目前为止，全国大型国家级工业园区有131 个，省级工业园区1500 多个，而如何为工业园提供稳定可靠的电力供应，做到不拉闸不限电，一直是电力公司难以解决的突出问题。而光伏屋顶电站的引入为它带来新的机遇。

　　积极推进工业园光伏屋顶电站的建设，还因其具有以下显著优点：

　　1） 延缓了电网投资建设、降低电能线路损耗，具有良好的节能减排效益。用电侧与发电侧在同一区域，不仅节省线路投资，也大大省去了电能在输配电网上的损耗。

　　2）对电网具有一定的调峰作用。光伏发电在白天，而工业园区用电高峰变在白天，这对供电区域错峰用电，调节峰谷值起到一定作用。

　　3）利用园区厂房建光伏电站，无需另外占地，节约了土地资源。

　　因此，研究如何建设工业园区大型光伏屋顶电站是非常具有时代意义的。

　　2. 光伏政策

　　为促进太阳能光伏应用在国内的发展，国家相继推出一系列支持政策。从最早1997 年的针对偏远无电区太阳能独立发电系统的"光明工程"，到2009 年针对并网光伏发电系统应用的"金太阳示范工程"，以及2011 年1 月出台的"太阳能光电建筑应用一体化示范项目"，都在光伏发电项目上给予一定的财政补贴，国家也通过像"甘肃敦煌10MW 光伏电站"等特许权招标项目，摸底光伏行业成本，继而在2011 年7 月出台历史性的上网标杆电价政策。不仅在国家层面，各省级如江苏、山东等也纷纷出台各自的光伏应用政策，极大地推动了光伏产业的发展。各扶持政策见下表：

表1 国家支持光伏的政策

　　由表可见，国家在对光伏项目的支持力度是很大的，但同时我们也不难发现，金太阳工程实施的三年，其导向重点已从鼓励一般型用户侧和大型地面（荒漠）并网电站慢慢转向用电负荷集中的经济技术开发区、工业园区的光伏发电形式，以及智能电网和微电网项目。这也是本篇文章编写的意义所在。

　　此外，光伏发电项目还可通过合同能源管理方式，以节能减排指标获取国家补助政策，使得节能服务公司和用能单位均获得利益。

　　3. 大型光伏屋顶电站的设计难点

　　3.1 大型光伏屋顶电站的特点

　　大型光伏屋顶电站不同于前两种光伏系统，它既具有装机规模大（往往MW 级以上），同时具有带负载特点，这使得它不能像普通的光伏建筑一体化直接接入低压配电系统（因光伏容量一般远小于负荷，不用考虑负荷大小问题）；

　　也不同于大型荒漠电站，没有自身负荷只需升压接入大电网。大型屋顶电站既要考虑并网运行安全性（接入位置与容量），又要考虑运行的经济性（自发自用还是上网卖电，以及如何分配），同时还需要考虑不同负荷用电特性时段的运行模式（如节假日停产或具有间隔休息的厂区等），所以大型屋顶电站的并网设计成为整个电站的设计难点。

　　3.2 大型屋顶电站并网设计难点

　　大型屋顶电站并网与诸多因素有关，设计非常复杂，必须考虑的以下几方面：

　　3.2.1 并网发电利用形式

　　一般来说，光伏电站主要有如下四种并网发电利用形式：

　　1）完全自发自用型+ 逆功率控制。即纯粹的用户侧并网，并配置逆功率保护系统保证不向上一级电网供电区域逆流。

　　2）自发自用+ 剩余电力型。用户侧并网，但允许有多余光伏电力存在，并且采取相应措施解决和利用这部分电力，确保电网安全基础上得到最大经济效益。

　　3）全上网型。需要升压接入配电网，由电力公司对其电力进行全收购。

　　4）自发自用+ 上网型。整个电站系统中部分自发自用，部分升压上网卖电。

不同的并网方式有不同的回报效益，项目投资初期应根据政策支持方式，如申请报金太阳