分布式光伏直流供电在工业企业中的应用

【摘 要】太阳能是一种理想的可再生能源,人类对太阳能的利用有着悠久的历史.我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能来干燥农副产品.发展到现代,太阳能的利用已日益广泛,它包括太阳能的光热利用,太阳能的光伏利用和太阳能的光化学利用等.

【关 键 词 】分布式；光伏直流；应用

1.前言

其中应用比较广泛的是光伏发电应用,光伏：光生伏特（PV or photovoltaic）是太阳能光伏发电系统（photovoltaic power system）的简称.当物体（半导体）受到光照时,物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应.即当太阳光或其他光照射半导体的PN结时,就会在PN结的两边出现电压,叫做光生伏特,使PN结短路,就会产生电流.

现阶段,光伏的应用发展比较迅速,总体上可分为大型光伏电站、小型光伏电站、光伏建筑一体化（BIPV）、移动式光伏应用等,本文重点谈谈小型光伏电站在工业企业中的应用.

小型光伏电站的应用主要有交流供电系统、直流供电系统：

直流供电系统：

交流供电系统跟直流供电系统就是在在控制器后面加一个逆变器,再对负载进行供电,这种应用方式,现在非常普遍、广泛,但也存在如下问题：

（1）系统损耗大,在应用中,组件损耗大约占1%、灰尘加温度等环境因素占3%、电缆损耗占3%、逆变器损耗占9-12%（该损耗还不包括用电设备自带逆变器所产生的损耗）,由此可以推算逆变器损耗占总损耗60%以上,可以说逆变器的损耗大小决定了光伏电站的工作效率.

（2）增加投资成本,在交流供电的光伏电站中逆变器是必不可少的设备,现阶段约为0.5元/W,成本约占整个光伏电站的10%左右.

（3）增加维护工作量：由于逆变器的技术不是太成熟,设备故障率高,维护工作量大,从而增加了维护成本.

随着科技的进步,直流输电技术、直流储能、直流电机技术等相关技术的发展,直流供电技术重新具备大的发展空间,直流的应用范围也开始扩展,现我就谈谈应用直流供电技术在工业企业中的应用.

现代化的大型工业企业中,一般都采用集中控制、监控、监视系统,采用这些系统一般都有大量的计算机、怎么写作器、电子显示屏等设备,而这些设备在使用的过程中,大多都采用市电（交流）接入,内部再通过整流后进行使用,这些设备的应用就给直流供电系统提供可行性,现我就以某企业的应用情况谈谈分布式光伏直流供电在工业企业中的应用.

某大中型化工企业采用DCS控制系统,生产控制中心、网路主机房、消防控制系统、监控系统、调度系统全部集中在主控制楼内,主控制楼及相近厂房为平顶结构,平顶上方设有间距为3-6米的的混凝土梁,非常有利于太阳能发电板的布置与安装,根据屋顶平面部分设计,该公司安装了 150KW 太阳能发电系统,该选用 220W 组件684块,总装机容量为150480W,总投资约160万元,该系统采用离网设计,系统由组件阵列、控制器、逆变器、电缆和直流汇流箱、交/直流配电柜、蓄电池等设备组成.

该企业所在地日照条件良好,太阳辐射量丰富,年辐射量为 5217 兆焦耳/ 平方米,全年约 300 天左右,年日照时间为 2252 小时左右,具有良好的日照条件,按平均转换率16.8%计算,日发电量在800kWh以上,该公司主控楼生产调度系统、网路主机房、消防控制系统、监控系统、大屏幕显示屏系统及照明系统总功率约25kW,经计算,该系统可以满足日用电情况.

该系统在紧急情况或太阳能电池板、发电系统等设备需要维护的时候,采用市电接入,经整理后供负载使用,从而保证供电的安全性,市电接入一般考虑380V.

该系统按20年发电时间计算,在20年的时间中,按每年太阳能板发电效率 下降1%计,20年总发电量约436.6万kWh,若该系统采用传统的交流供电,系统中将有12-15%的电量在逆变过程中被浪费掉,总损耗至少达到52万kWh,若按1元/kWh的电价计算,浪费的资金都快接近总投资的三分之一.

2结束语

因此,在应用分布式太阳能时,不只是在大型工业企业,在其他领域,特别是直流用电设备较多的地方,如学校机房、办公大楼等考虑使用直流系统供电,可以大大减少损耗,提高经济效益.