并网光伏发电系统在卷烟工业中的设计与应用

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【摘要】太阳能被列为21世纪新能源的重点开发工程。本文以广东某卷烟厂为模型，通过对当地日照条件以及厂区能耗处境的综合分析，设计出安装在厂房楼顶的并网光伏发电系统，用以供给整个厂区的照明所需能源。该系统功能稳当，布局合理，在降低卷烟厂生产能耗的同时能够有效裁减二氧化碳的排放量，具有明显的社会效益和经济效益。

【关键词】并网；卷烟工业；太阳辐射强度；光伏发电系统

1.引言

21世纪，在环境污染与资源匮乏的双重压力下，人们不断地探索一种清洁的可再生能源来取代传统的化石燃料，而太阳能由于其总储存量大、轻易获取、使用过程无污染等特点引起了各行各业的重视。虽然地球上接收太阳辐射的总能量大，但是分布面积广泛，能流密度较低。因此，在有限的厂区空间内，设计一套适用于中小型卷烟厂的光伏发电系统，用以供给整个厂区照明所需的能源，既响应了国家节能降耗的要求，又能够降低生产本金，具有广阔的应用前景。

2.并网光伏发电系统应用于卷烟工业的可行性分析

新世纪以来，我国卷烟工业体验了工商分开改革，并引入了市场竞争机制，烟草工业在逐步进展的同时承受着越来越多的社会责任。提高产品质量、降低生产本金、裁减能源消耗、打造绿色工厂是每个卷烟厂巩固企业竞争力的必然选择。

对于太阳能电池来说，太阳能峰值功率WP是在标准条件下[1]：辐射强度1000W/m2，大气质量AM1.5，电池温度25℃条件下，太阳能电池的输出功率。（这个条件大约和我们平日晴天中午前后的太阳光照条件差不多）按广州地区的光照条件，折算成标准光照时间大约为4小时。以广东某年产量40万大箱的卷烟厂为例，厂区每年总耗电量约为900万千瓦时，而照明片面能耗约占厂区综合总能耗的12%，约110万千瓦时。若以一年365天计算，考虑到实际运营中的云层移动遮阳、污渍影响、系统意外损坏、人工操作不当等处境，对梦想系统取0.8的总效率系数，计算出得志该厂区照明需求的并网光伏发电系统的功率为：

1.10×109/（4×365×0.8）=0.942×106W

即设计一套功率为1Mw的太阳能并网光伏发电系统，即能供给整个厂区照明所需的能源。并网光伏发电系统的使用寿命较长，一般都在15至25年左右[2]，且运行维护费用较低，能够降低卷烟厂的生产本金，同时也能有效裁减由能源消耗带来二氧化碳等废气的排放，具有明显的社会效益和经济效益。

3、1Mw并网光伏发电系统的设计

3.1并网光伏发电系统的原理

典型的太阳能光伏发电系统一般由四个片面构成[3]：（1）光伏阵列；（2）逆变器；（3）储能系统；（4）操纵系统。考虑到光伏发电系统的发电量根据季节和天气的变化会展现较大差异，因此，将光伏发电系统与区域公共电网相连接，组成并网光伏发电系统。当光伏发电系统发出的电能充裕时，可将剩余电能馈入储能系统，也可向交流电网供电；当储能系统电力缺乏时，可由公共电网向负载供电，以保证生产的正常运行。

3.2并网光伏发电系统的布局设计

光伏电池是组成光伏发电系统的最小单位，本文设计使用235w的多晶硅光伏组件，该组件的形状尺寸为1638mm×982mm×40mm（长×宽×厚），以16块多晶硅光伏组件为一组光伏阵列，正南朝向并按40°倾斜角举行安装。

3.2.1太阳高度角

另一方面，卷烟厂各月份的生产任务有所不同，因此各月份的照明能耗并非固定值。因此，取近三年各月份照明能耗的平均值作为参考值，将并网光伏发电系统单月预计发电量（4256块235w多晶硅光伏组件，光电转换效率取18%，系统总效率系数取0.8）与卷烟厂月平均耗电量比较如下：

卷烟厂全年照明耗电总量约为1119300Kw·h，而1Mw并网光伏发电系统全年总发电量预计约为1238600Kw·h。从总量上看，本文设计的光伏发电系统能够得志厂区全年照明所需电能；从单月数值来看，光伏发电系统发电量小于当月照明用电量的月份为1月、2月、3月、4月和12月，最大差值仅为25100千瓦时，根本能达成设计要求。

4.结论

本文设计的1Mw并网光伏发电系统可安装于卷烟厂联合工房楼顶，且在发电总才能上能够得志年