汽车制造工厂光伏系统导入及经济运行

汽车制造工厂光伏系统导入及经济运行摘要：随着可再生能源的兴起和环保意识的增强，汽车制造工厂利用分布式屋面光伏发电系统已成为一种趋势。本文旨在分析汽车制造工厂采用分布式屋面光伏发电的应用情况，评估其经济与环境效益，并探讨实施注意事项。通过对汽车制造工厂的用电需求和屋面资源进行综合分析，本文阐述了分布式光伏发电系统在满足工厂自用需求、降低能源成本、减少碳排放等方面的优势。关键词：绿色工厂；碳达峰；碳中和；太阳能引言随着全球对可再生能源的需求不断增加，分布式光伏发电作为一种清洁、环保的能源利用方式，在我国得到了广泛的应用。特别是在汽车制造工厂等大型工业建筑物上，分布式屋面光伏发电系统不仅可以降低企业用电成本，减少对化石能源的依赖，还可以提升企业形象，增强社会责任感。本文将对汽车制造工厂分布式屋面光伏发电应用进行分析，探讨其优势、效益及实施注意事项，以期为汽车制造行业提供一定的参考和借鉴。1、汽车制造工厂光伏系统导入背景及构思1.1导入条件湖北省武汉市，是我国新能源产业发展的一个重要区域，该地区的太阳能资源在空间上具有北多南少两个特征，其中以西部山地为主，而中、东地区差异不大；在同样的纬度上，有更多的平原，更少的山地。在武汉市，日照气象站2009-2019年资料显示，武汉10年平均日照时数13407小时，累计总辐射4826.52MJ/m2，而《太阳能资源等级-总辐射量》（GB/T31155-2014）中的年总辐射量计《太阳能资源等级-总辐射量》（GB/T31155-2014)，将该区域划分为“太阳能资源富集区”。武汉市的月平均日照时间的变化情况见图1。图1武汉地区逐月日照时数变化统计结果显示，该区年均日照时数1340.7小时，年均日照108.5小时。同时，在5、6、7、8月中，日照时数偏少，春、冬两季的直接日照量略大于夏季和秋季，这一特征为太阳能的充分利用提供了有利条件。光伏电站库房屋顶采用彩钢瓦屋盖，通过结构复核，确定了屋面的承载力，以满足工程要求。1.2项目任务和规模本项目以汽车制造厂库房为基地，将光伏发电接入电网，不占用农田，以光伏发电为主，建成后采取“分散逆变升压、自发自用”的方式，可以降低外界对电力的要求，对系统的供电结构进行优化。屋顶光电技术是新能源汽车生产基地的最好代表。本课题的开展对于国内同类车型的研发具有一定的借鉴意义。在此基础上，做好新一代太阳能电池技术的战略性储备，并在此基础上建立一批新的太阳能电池示范电站，对于缓解国家经济发展和能源紧张之间的矛盾，具有十分重要的现实意义。本工程位于汽车厂厂房楼顶，可使用的土地为76380平方米，总装机容量为11MWp。2、汽车制造工厂光伏系统导入方案2.1光伏组件选型目前，在实际应用中，主要采用晶态材料电池，其中以硅电池为代表，主要有单晶硅、多晶硅等。单晶硅光电池是世界上出现最早，工艺最成熟，生产效率最高的一种太阳能电池。因为单晶硅行业非常重视产品的研究开发与推广，因此进一步降低了成本，提高了效率，并且不断地降低了产品的价格，推动了硅片行业的平价上网。单晶硅电池的光电转换效率高达16%-24%，具有良好的稳定性，具有相同体积的光伏模块，具有较低的体积，在规模化和产业化方面仍然占有优势。虽然多晶硅光伏电池其制备过程与单晶硅类似，但是其所制备的硅片尺寸及取向不一，导致其光电转化效率远低于单晶硅片，目前其规模化量产转化效率仅为14%-19%，远低于单晶硅片。在给定的装机规模下，供电设备中所用的部件数目减少，部件数目越少，部件间的连接点越少，发生故障的可能性就越小，接触电阻越低，电缆消耗越小，整个系统的总损失也就越小。在充分考虑光电转换效率、市场价格、运行可靠性、电站自然环境、建设条件及设备输送条件的基础上，以获取更大的经济效益。其主要技术参数如表1所示。表1455Wp单晶硅组件技术参数参数名称技术参数峰值功率/Wp455短路电流/Isc11.65开路电压/Voc49.8峰值电压/Vmp41.6峰值电流/Imp10.93外形尺寸/（mm×mm×mm）2094×1组件效率/%20.90工作温度/℃-40～+85使用寿命/a≥25质保期/a10衰减率/%25a线性功率保证，首年2%，其他0.45%2.2光伏阵列运行方式利用支架将太阳能光伏组件固定于屋面上，是一种较为成熟、成本较低且应用最为广泛的安装方法。某汽车厂厂房屋面为彩钢屋面，为便于安装及安全使用，采用固定式安装形式。将太阳能电池板沿着屋顶的斜面进行铺设，各组件的安装角度与原始屋顶的夹角相同。2.3逆变器选型光伏逆变器是整个光伏系统的核心部件，也是整个系统的核心部件。组串型并网逆变器采用模块化设计思想，将一组光伏组件串联进一台小容量逆变器，将多组光伏组件与逆变器模块化结合，并联并联后接入升压变压器进行现场升压。针对当前整车厂所用功率水平从20kW到225kW不等的现状，结合整车厂仓储结构及负载特性，选用225kW的组串型逆变器。组串型逆变器具有安装灵活性，不需要设置专用的逆变机房，与系统的通风、散热状况无关，故障率低，维修方便，可以在很短的时间内实现单个逆变器的更换。在局部故障情况下，除了局部支路受影响之外，其他支路均可确保最大出力。根据有关资料，串联型逆变电源较集中式逆变电源功率提高约3%。2.4光伏发电系统该光伏电站采用6千伏电压，该工程产生的电能完全满足整车厂的需要。每一组串回路中，选择了26个单元数。在图2中显示了光伏发电系统的示意图。综合考虑了电池的老化效率、低电压交直流输电等设备的老化效率、逆变器的效率和网损效率。从光伏组件的年度损耗分析表中可以看出，在整个生命周期内，以25年的光伏电站的供电时间为25年，项目25年的发电量为25964万千瓦/小时，年均发电量1038.6万千瓦/小时。图2光伏发电系统原理3、汽车制造工厂光伏系统导入及经济运行效果太阳能光电技术是一种无废气、无污水、无固体废弃物的清洁、安全的新能源。相对于燃煤发电而言，光伏发电不仅节省了燃煤，而且降低了对环境的污染，而且在节能减排方面有着显著的作用。光伏发电作为一种可持续发展的新能源，在国家的大力扶持下，产生了显著的经济效益、环境效益和社会效益。本工程（以400克/千瓦/小时的标准煤为基准）的具体节能减排效果详见表2。光电转换技术是一种将光能转换成电的技术，它不会产生任何污染，如空气、液体、固体废物，也没有严重的噪音污染。本项目的实施，对我国煤炭资源的节约、环境的保护，具有较明显的经济、社会和环保效益。表2节能效果数据装机容量/MWp25a总发电量/万kW·h节约标煤/万t减少O2排放/t减少粉尘排放/万t减少NOx排放/t减少CO2排放/万t112596410.31706993160425.32相对于煤电而言，光伏发电可以节省大量的煤炭资源，同时还可以降低各种有毒气体及废弃物的排放量。太阳能是一种洁净的可再生能源，其高效开发利用对于解决目前面临的能源与环境问题有着十分重要的意义。光伏发电技术在资源可持续利用、环保等领域有着显著的优点，能够通过提升资产的利用价值及附加价值，获得社会与经济的双重效益。4、结语汽车制造工厂分布式屋面光伏发电的应用，不仅有助于企业降低能源成本、减轻对传统化石能源的依赖，还能促进绿色生产、提升企业形象。通过本文的分析，我们可以看到，光伏发电系统在汽车制造工厂的应用具有显著的优势和效益。然而，我们也应注意到，分布式光伏发电系统的建设和运行仍需克服诸多挑战，如投资成本较高、技术要求较为严格、系统维护和管理需要专业知识等。因此，企业在推进光伏发电应用的过程中，应充分考虑这些因素，确保项目的顺利实施和长期稳定运行。总之，汽车制造工厂分布式屋面光伏发电的应用，是一种符合可持续发展理念的能源利用方式。在未来的发展中，我们期待看到更多的企业加入到光伏发电的应用行列，共同推动绿色能源的发展，为我国的能源结构优化和环境保护贡献力量。同时，也希望政府和社会各界能够给予更多的政策支持和技术指导，助力分布式光伏发电在汽车制造工厂等领域的广泛应用参考文献［1］宣晓东.太阳能光伏技术与建筑一体化应用初探［D］.合肥：合肥工业大学，