變電站太陽能備用電源方案的探討

摘要：針對110kV變電站使用太陽能光伏發電系統作為站用備用電源從技術、經濟和節能減排方面進行分析。

關鍵詞：變電站 太陽能 備用電源

1 概述

依托110kV變電站針對使用太陽能光伏發電系統作為站用備用電源的可行性進行了技術經濟分析。

2 太陽能光伏發電系統的優點和效益

2.1 優點

①使用壽命長，無需專人維護。其中太陽能電池壽命長達25年以上。②自給自足，蓄電池作為蓄能裝置，把白天太陽能電池收集的電能儲存起來，方便使用，陰雨天氣可按要求連續供電（3-10天）。③一次投資，終身受益，太陽能清潔無輻射，無污染。④綠色能源，安全環保。間接地減少對大氣二氧化碳等溫室氣體的排放。⑤無需消耗燃料，無機械轉動部件，無需另外架輸電線路，可以按照要求，方便地與任意地面或建筑物相接合。⑥建造的周期很短，實際建造時間按規模大小來算。⑦不破壞建筑的外觀。

2.2 減排效果

光伏發電屬于清潔可再生能源，是未來發展的重點，光伏并網發電的推廣應用，將會帶來良好的環境效益。可以粗略計算“環境效益”如下：

①每kWh電耗煤：目前我國發電耗煤為平均390g標煤/kWh （能源基礎數據匯編，國家計委能源所，1999。1，p16）。

②每發1kWh電排放CO2

③每瓦光伏組件平均每年發2kWh。

④每瓦光伏組件平均每年相當減排CO2噸數

2kWh×1.4×10-3噸CO2/kWh=2.8×10-3T

按照EPIA的估計，光伏發電取代柴油發電機的CO2減排效果為1Kg/kWh；光伏并網發電的平均減排效果為0.6kg/kWh。到2020年，全世界光伏發電的累計安裝量將達到195GWp，其中大約50%為光伏并網發電。

3 110kV變電站使用太陽能光伏發電系統可行性研究

3.1 一般光伏發電系統的成本構成

以50kW的光伏發電系統為例：

3.2 光伏并網發電系統設計原則與原理

3.2.1 總體設計原則

①視覺美觀性

在設計整個發電系統的時候，充分考慮建筑視覺美觀性，在不影響整體設計效果的情況下設計安裝光伏發電系統。

②太陽輻射量

為了增加并網光伏電站的輸出能量，在設計時盡可能地將更多的太陽能電池板（組件）普照在陽光下，并且避免太陽電池板之間的相互遮光，以及房屋屋頂邊緣、周圍可能的建筑物以及其它障礙物遮擋陽光。

③電纜長度

減少電纜長度，可以減小線路上的電壓降損失，提高系統的輸出能量；減小電纜尺寸，可以降低成本，同時減輕屋頂負荷并增加靈活性。

所以在設計時考慮從太陽電池到接線箱、接線箱到直流/交流電力轉換器以及直流/交流電力轉換器到并網交流配電柜的電力電纜保持在最短距離。

3.2.2 方案設計原理

考慮到上述總體設計原則，設計方案原理如下：

太陽電池陣工作壽命：正常使用25年后組件輸出功率衰減不超過初始值的20%。

3.3 效益分析

在不占用額外的土地的情況下進行光伏系統的安裝，不僅讓寶貴的土地資源得到了有效的利用，還通過綠色可再生能源對建筑樓體進行節能減排，滿足能源的可持續發展。

此外，太陽能發電系統的應用還有助于展現我國對環境保護的重視，BIPV是未來光伏應用中最重要的領域之一，其發展前景十分廣闊，它對提高人民的環境保護意識，對可再生能源的應用起到良好的展示作用。

參考文獻：

[1]邁克·布賴斯，加里·梅恩，吉姆·泰倫斯，呂行.應急太陽能備用電源技術交流[J].電子制作，2013（01）.

[2]太陽能發電硅轉化率有望突破35%[J].激光與光電子學進展，2009（09）.

[3]曹承棟.淺談國內外太陽能發電技術發展狀況及展望[J].通信電源技術，2011（01）.