多形态分布式光伏发电在水泥企业的应用

随着水泥行业《水泥单位产品能源消耗限额（GB16780—2021）》《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平（2021年版）》等政策的发布实施，开展多种形式的节能降碳技术改造必然是水泥企业未来重点工作方向之一。利用水泥企业的自然环境和地理位置优势，使用光伏发电技术可以减少水泥生产过程中的电力消耗，结合余热发电，实现“零购电”或“近零购电”，是水泥企业实现绿色生产和能源低碳转型的主要途径之一。

1、改造背景我公司现有一条设计产能4 000t/d的熟料生产线，并配套Φ4.2m×13.5m水泥磨和TRMS43.4矿渣立磨，同时配套建设8MW纯低温余热发电系统，余热发电量约为每年4 500万kWh，还需外购电力1~1.5亿kWh，每年总用电量约为1.45~1.95亿kWh，消耗大量的电力资源。公司院内建筑物屋顶面积较大，且公司地处北纬39℃，日照充足，处在最理想的光伏发电建设纬度，具有发展光伏发电得厚的地理优势。

2、建设内容利用公司院内已有的11座建筑物屋顶建设单晶硅光伏发电，建筑面积5 170m2，共安装1 053块550Wp单晶硅组件。新建车棚119个，建筑面积2 237m2，共安装1 140块260Wp碲化镉发电玻璃组件。局部去工业化设计，外墙立面面积315m2，共安装164块200Wp碲化镉发电玻璃组件。总装机容量为934.4kWp，计划投资640万元。2.1光伏系统光伏组件方面，我公司选用550Wp单晶硅、260/220Wp碲化镉发电玻璃，实现屋顶、车棚、墙面多场景光伏发电，两种组件的装机容量和项目建成后25年内发电量见表1。项目涉及12个建筑物及119个轿车和自行车车棚，碲化镉自行车车棚和屋顶光伏效果见图1、图2。表1两种组件的装机容量和项目建成后25年内发电量图1碲化镉自行车车棚效果图2屋顶光伏效果2.2电气系统本项目采用380V单点低压并网，并网到老线中控楼一楼配电室，发电负荷主要用于办公、砌块生产线、浴池、食堂等使用，余电送至公司10kV段全部消纳使用。（1）监控系统：光伏系统运行采用计算机监控，实现对光伏系统（包括光伏阵列及逆变）的控制、保护、测量及数据采集，后台配套2套电脑，安装在公司水泥中控室和余热发电中控室，系统可及时、清晰地显示当前运行数据（包括直流功率、交流功率、阵列电压、阵列电流、当天实时发电量、累积发电量等）并保存历史数据（数据保存期限为1年）。视频监控采用高清夜视数字摄像头（配备25套，建筑屋顶采用球型摄像头），对光伏阵列实时监控并接入公司现有监控平台。（2）并网系统：安装低压并网柜1面（含规约转换器、内置UPS、打印机、断路器），当出现过载或相间短路、失压、过压等情况时，断路器将断开。并网点配备精度0.2以上的智能计量设备，并将数据接入公司现有能管系统，实现能管系统电量自动采集。（3）电气一次回路：光伏组件经逆变器转换输出交流电源，逆变器汇流至380V母线。根据光伏组件的安装容量及我公司电力负荷实际情况，项目设置一个并网点，通过一台断路器与现有0.4kV低压配电母线连接，消纳模式为“自发自用，全额消纳”。当发电量大于老线中控楼配电室用电量时，将通过电力室1 600A进线开关经1 250kVA变压器升压至10kV后全额消纳。（4）防雷、接地及过电压保护设计：电站光伏组件边框为金属材质，将光伏组件边框可靠连接，并设计、安装总接地网，接地电阻≤4Ω，所有接地点做防腐处理。

3、预期效益光伏电站建成后，与采取环保措施后的燃煤电站相比，每年可节约近400t标准煤，并减少多种有害气体和废渣排放，项目建成后2