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【關(guān)鍵詞】EPC光伏電站工程;建設(shè)過程;項目管理
在傳統(tǒng)電力工程管理過程中,管理成效難以滿足電力工程發(fā)展需求。對此,面對復雜多變的市場發(fā)展新形式,相關(guān)管理人員需要借鑒國際領(lǐng)域,設(shè)計相應的采購和管理模式,也就是EPC管理思想,這在電力工程施工過程中,業(yè)主向總承包商說明情況,總承包商為業(yè)主負責,對工程施工進行科學化,制度化的管理。
1EPC光伏電站工程建設(shè)的意義
伴隨著資源節(jié)約型和環(huán)境友好型發(fā)展理念的不斷深入,光伏電站工程建設(shè)逐日凸顯,光伏電站工程建設(shè)是我國綠色能源工程項目,其發(fā)電系統(tǒng)的運作流程,主要是將太陽光能進行轉(zhuǎn)換,使其成為電能,然后通過電網(wǎng)對其進行傳送。這項技術(shù)的優(yōu)勢在于:電站不會出現(xiàn)能源枯竭的危險;太陽能是環(huán)保能源,并且可再生;對電站建設(shè)進行區(qū)域選擇,將光能資源作為基礎(chǔ)性內(nèi)容,不會受到太多約束。因為太陽能芯片數(shù)據(jù)追蹤存在一定精確性,因此能夠有效降低系統(tǒng)的運行成本。
2EPC光伏電站工程項目
EPC光伏電站工程是設(shè)計采購施工總承包管理模式的簡稱,也就是在EPC管理模式下,業(yè)主和承包商之間簽訂合同,合同內(nèi)容中明確設(shè)計、采購和施工等工作內(nèi)容。總承包商以總價合同為依據(jù),具體實施電力工程項目。在項目執(zhí)行過程中,總承包商對安全問題、成本問題以及工程質(zhì)量問題等進行嚴格把控,負責工程項目建設(shè)的整個過程。此外,EPC管理模式應用過程中,要牢牢抓住項目管理特點。因EPC項目管理模式和傳統(tǒng)管理方式相比,其服務的范圍逐漸向項目前做出了進一步的延伸[1]。
3EPC光伏電站工程在建設(shè)過程中的項目管理
3.1工程施工進度管理
光伏電站建設(shè)周期較短,但是所占用得土地面積較大對光電伏站工程設(shè)計、材料設(shè)備的采購上均存在較大影響。對此,對光電伏站的工程施工進度進行合理控制,十分重要。光伏電站工程實施前,需要制定一個科學可行的計劃,以光伏電站供電工程工期為依據(jù),對施工進度進行科學合理的安排,對所安裝的機電設(shè)備進度進行規(guī)劃和分析。總承包商與施工設(shè)備供應商之間簽訂設(shè)備采購合同,明確設(shè)備供應具體時間以及所供應設(shè)備的具體情況,確保設(shè)備及時送達,并確保設(shè)備質(zhì)量。設(shè)備抵達施工現(xiàn)場后,根據(jù)施工圖紙,進行設(shè)備安裝。在光伏電站工程施工現(xiàn)場,對設(shè)備存放位置進行科學規(guī)劃,確保施工過程中,能夠方便使用各種機械設(shè)備,減少施工現(xiàn)場二次運轉(zhuǎn)設(shè)備次數(shù),確保光伏電站施工秩序,避免交叉作業(yè),促進施工進度。
3.2施工成本控制管理
和普通電站相比,光伏電站施工成本較高。因此,EPC光伏電站工程對成本進行嚴格管理和控制十分必要。在對施工成本進行科學有效的管理過程中,需要對投資進行科學控制??偝邪绦枰iT的監(jiān)理部門,對光伏電站工程投資進行嚴格控制和管理,并在企業(yè)內(nèi)部制定相應的經(jīng)濟制度,對光伏電站建設(shè)過程中的各類賬單進行復審,確認無誤后才能簽字。此外,總承包商還要跟蹤施工投資金的應用情況,對于偏差的部分做出詳細分析,并找出導致偏差的原因,采取相應措施,糾正問題[2]。總承包商對施工設(shè)備的選擇,直接影響工程施工成本。施工過程中,總承包商可以通過招投標的方式對設(shè)備供應商進行選擇,讓供應商之間相互競爭,從中選擇合適的設(shè)備供應商。同時,總承包商對項目各類合同進行嚴格管控,對施工成本進行科學合理的控制。
3.3工程的施工技術(shù)管理
對光伏電站施工技術(shù)進行嚴格管理,能夠提高工程質(zhì)量,降低工程成本。光伏電站工程設(shè)計變更,會極大的影響工程投資,因此,要對電站工程施工設(shè)計進行有效控制,減少變更出現(xiàn)。施工過程中,結(jié)合現(xiàn)場實際情況,制定切實可行的施工技術(shù)方案,確保施工質(zhì)量。例如電池組件,設(shè)置最佳安裝角度,提高組件轉(zhuǎn)換效率。對于電站電纜而言,對其進行科學合理的布置,使損耗降到最低,這樣做能夠使光伏電站轉(zhuǎn)換效率得到有效提高,最終促使施工技術(shù)得到進一步提升[3],圖1為施工過程質(zhì)量控制流程圖。
3.4工程的施工安全管理
光伏電站施工單位在施工過程中,需要時刻注重安全問題。隨著“以人為本”觀念不斷深入人心,在光伏電站工程施工過程中,不僅要高度重視施工質(zhì)量,施工人員的人身安全也要高度重視。施工過程中,合理設(shè)置安全防護設(shè)施,為施工人員配備相應的安全防護用品,委派專業(yè)安全員進行施工過程的安全管理,定期開展安全教育,提升人員安全意識,防止安全事故發(fā)生。相關(guān)管理人員對施工全過程進行嚴格監(jiān)督,及時發(fā)現(xiàn)安全問題,并且采取相應的解決措施,確保光伏電站工程施工順利完成。
4結(jié)束語
總而言之,在EPC光伏電站建設(shè)過程中,通過優(yōu)化施工設(shè)計,采取切實有效的安全措施、質(zhì)量措施,優(yōu)化施工工藝,強化圖1施工過程質(zhì)量控制流程圖經(jīng)營核算等管理手段,在確保施工安全、施工質(zhì)量和施工進度的同時,降低施工成本,提高工程建設(shè)水平。
作者:賀才偉 單位:中國能源建設(shè)集團湖南火電建設(shè)有限公司
參考文獻
[1]安文,趙偉偉.光伏電站項目后評價實證研究———以中節(jié)能射陽光伏電站為例[J].工程管理學報,2013,01:53~57.
區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色與人才培養(yǎng)定位分析
浙江省現(xiàn)有光伏企業(yè)200余家,是全國光伏電池生產(chǎn)大省,產(chǎn)量約占全國的35%。衢州市作為浙江省第一個省級光伏產(chǎn)業(yè)基地,現(xiàn)有光伏企業(yè)60余家,是國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)鏈最為完善的地區(qū)之一。從市場調(diào)研情況來看,由于受到國際金融危機及歐債危機的影響,2011年下半年,硅材料加工、光伏電池市場受到了極大的影響,產(chǎn)量及價格受到巨大沖擊。但從光伏應用市場來看,由于光伏電池、原材料價格的下降及國家光伏發(fā)電標桿電價的出臺,給光伏發(fā)電系統(tǒng)集成市場帶來了前所未有的利好前景。從國內(nèi)光伏發(fā)電裝機容量上看,2009年裝機不到300MW,2010年裝機約500MW,2011年裝機約2.8GW。隨著不可再生能源的不斷消耗和國家對能源需求的不斷增長,預計在未來的10年內(nèi),每年裝機容量將急劇增加,人才需求將非常短缺。根據(jù)以上調(diào)研情況,我院對光伏應用技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標進行了重新定位,即重點培養(yǎng)具備光伏應用技術(shù)的基礎(chǔ)知識,掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)集成的能力,能適應光伏電站建設(shè)和光伏產(chǎn)品生產(chǎn)等光伏企業(yè)生產(chǎn)運行、技術(shù)服務、產(chǎn)品檢測等一線需要的高素質(zhì)技能型專門人才。
職業(yè)崗位能力分析
在課程體系構(gòu)建中,我們主要圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標,以職業(yè)核心能力為主線,引入行業(yè)職業(yè)資格標準,以生產(chǎn)崗位典型工作任務為載體,與企業(yè)共同開發(fā)基于工作過程的系統(tǒng)化課程體系。結(jié)合專業(yè)定位,我們對處于光伏產(chǎn)業(yè)下游的光伏電站建設(shè)與光伏應用產(chǎn)品企業(yè)展開了調(diào)研。
光伏電站建設(shè)工作崗位能力分析。從調(diào)研情況來看,光伏電站建設(shè)的主要工作崗位有電站建設(shè)前期調(diào)研、工程設(shè)計、工程項目申報、工程施工、入網(wǎng)調(diào)試、電站運行維護與檢修等,具體能力要求如圖1所示。光伏應用產(chǎn)品生產(chǎn)工作崗位能力分析從調(diào)研情況來看,光伏應用產(chǎn)品生產(chǎn)的主要工作崗位有單體電池檢測、特種組件生產(chǎn)、組件檢測、控制器制作、系統(tǒng)集成與檢測、系統(tǒng)維護與技術(shù)服務等,具體能力要求如圖2所示。
專業(yè)拓展能力調(diào)研分析。結(jié)合專業(yè)定位及企業(yè)調(diào)研,本專業(yè)畢業(yè)生可在光伏電池生產(chǎn)、光伏發(fā)電系統(tǒng)集成等相關(guān)企業(yè)從事硅太陽電池方陣組合工、光伏系統(tǒng)集成工程師等相關(guān)崗位工作,經(jīng)過1~3年后,可升為技術(shù)員,或轉(zhuǎn)崗至管理崗位,如車間班長、車間主任等。學生的專業(yè)拓展能力如圖3所示。
課程體系構(gòu)建
高職教育是以培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才為目標的,課程體系的建設(shè)必須抓住區(qū)域產(chǎn)業(yè)、企業(yè)、學生三個要素,要保證學生在掌握專業(yè)技能的同時,具備大學生應具有的素質(zhì)。因此,課程體系的建立不能僅考慮學生職業(yè)技能的提高,而是更應該關(guān)注學生職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成與提高。
文化素質(zhì)課程平臺構(gòu)建。在課程體系建設(shè)過程中要以專業(yè)人才培養(yǎng)為目標,對原屬于文化素質(zhì)課的公共基礎(chǔ)課程進行重新定位。比如,在大學英語課程中,應改變以往課程模式,設(shè)置基礎(chǔ)英語與行業(yè)英語;在計算機文化課程中,應按照專業(yè)定位及要求,設(shè)置Word高級應用、Excel高級應用、PowerPoint高級應用等課程模板,供不同專業(yè)學生選擇。為加強大學生文化素質(zhì)教育和交叉學科能力培養(yǎng),使學生更好地適應社會需求,應基于文化素質(zhì)課平臺開設(shè)人文社會科學、自然科學、工程技術(shù)、藝術(shù)鑒賞等四大類素質(zhì)拓展課程。
專業(yè)課程平臺構(gòu)建。專業(yè)課程平臺主要包括基礎(chǔ)理論課程與職業(yè)能力課程。基礎(chǔ)理論課程是為專業(yè)核心技術(shù)提供基礎(chǔ)理論知識和基本實踐技能的課程,主要有《電工基礎(chǔ)》、《太陽能電池材料制備工藝》、《光伏電子產(chǎn)品制作》、《電子線路制圖與制板》、《工程制圖與CAD》、《電力系統(tǒng)基礎(chǔ)》等課程。在課程體系中,基礎(chǔ)理論課程與職業(yè)能力課程的實踐教學比重應占50%以上,平時的課程教學應注重學生的技能培養(yǎng)。由于學生在學科系統(tǒng)理論學習上存在一定的缺失,所以在課程體系中,很有必要增設(shè)一門回顧總結(jié)性課程———《光伏發(fā)電技術(shù)》,使學生在“做”的基礎(chǔ)上掌握學科的完整性,有利于學生的可持續(xù)發(fā)展。職業(yè)能力核心課程是培養(yǎng)職業(yè)崗位能力的關(guān)鍵課程,必須根據(jù)技術(shù)領(lǐng)域和職業(yè)崗位(群)任職要求,參照相關(guān)職業(yè)資格標準設(shè)置。本專業(yè)開設(shè)了《光伏電池制造工藝》、《光伏發(fā)電系統(tǒng)集成與設(shè)計》、《光伏逆變技術(shù)》、《光伏發(fā)電系統(tǒng)施工與入網(wǎng)調(diào)試》、《光伏電氣設(shè)備檢修與電站維修》、《智能光伏產(chǎn)品制作》等6門職業(yè)核心課程。
【關(guān)鍵詞】光伏電站;建設(shè);運營管理
1.引言
光伏電站與常規(guī)發(fā)電項目相比較,有其自身的特點。不同的光伏組件,不同的安裝方式以及運營中系統(tǒng)的管理方式都會影響到系統(tǒng)的運行效率及最終發(fā)電量。本論文以格爾木光伏電站為例,詳細介紹了并網(wǎng)光伏電站的建設(shè)及運營管理等工作,具有較好的借鑒價值。
2.工程建設(shè)
2.1 光伏組件的選擇
光伏組件作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件,其各項參數(shù)指標的優(yōu)劣對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電性能將產(chǎn)生直接影響。目前技術(shù)成熟、應用廣泛的主要有單晶硅組件、多晶硅組件、非晶硅(薄膜)組件、砷化鎵高倍聚光電池等。
(1)晶硅組件
單晶硅組件是采用單晶硅片制造的光伏組件,這類光伏組件發(fā)展最早,技術(shù)也最為成熟。其性能穩(wěn)定,轉(zhuǎn)換效率高,目前規(guī)模化量產(chǎn)的商品電池效率已達16%~18%。多晶硅組件的生產(chǎn)工藝與單晶硅基本相同,但由于生產(chǎn)多晶硅的硅片是由多個不同大小、不同取向的晶粒構(gòu)成,因而多晶硅的轉(zhuǎn)換效率要比單晶硅電池略低,規(guī)?;慨a(chǎn)的電池轉(zhuǎn)換率已經(jīng)達到15%~17%。目前,國內(nèi)主流組件廠家的單晶硅組件和多晶硅組件其轉(zhuǎn)換效率和價格都趨于同一水平,因此對于同等容量的光伏電站,采用這兩種組件無論從造價還是發(fā)電量而言,沒有什么差別,只是理論上來講,單晶硅組件在功率衰減、溫度效應等方面優(yōu)于多晶硅組件,但從實際應用方面來看,還需要一個較長時間的實際運行數(shù)據(jù)予以驗證。
(2)薄膜組件
薄膜是在不同襯底上附著非晶態(tài)硅晶粒制成的,工藝簡單,成本低廉,便于大規(guī)模生產(chǎn),其規(guī)?;慨a(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為5%~8%左右,并且具有弱光性好,受高溫影響小等優(yōu)點,因此在早期受到人們的普遍重視,得到了快速的發(fā)展。但由于材料引發(fā)的光致衰減效應,特別是單結(jié)的非晶硅光伏組件,穩(wěn)定性不高。
表1是格爾木地區(qū)投產(chǎn)光伏電站2011年5月~2012年5月多晶硅組件與薄膜組件的單個方陣實際發(fā)電量對比表。
如圖1所示:通過實際運行數(shù)據(jù)對比不難發(fā)現(xiàn),薄膜組件的發(fā)電量與多晶硅組件有較大差值。其中在氣溫較高的6~8月,發(fā)電量差值不大,在4%~7%之間,說明薄膜電池受高溫影響小的特點比較明顯。但通觀全年,薄膜的發(fā)電量比多晶硅電池低16.8%。而在目前市場情況下,薄膜組件與多晶硅組件相比,其價格優(yōu)勢并不明顯,甚至已不存在價格優(yōu)勢。因此,在現(xiàn)階段的大規(guī)模光伏電站建設(shè)中,光伏組件的選擇應以技術(shù)較為成熟的單晶硅、多晶硅組件為主,選擇少量的先進的實驗型薄膜組件進行試驗性應用,以推動薄膜組件的技術(shù)進步和成熟。
2.2 不同安裝方式對發(fā)電量的影響
光伏組件安裝方式主要有:固定式、水平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤和雙軸跟蹤。
(1)固定式安裝
目前技術(shù)最成熟、成本相對最低、應用最廣泛的方式為固定式安裝,如圖2。
(2)水平單軸跟蹤
水平單軸跟蹤的轉(zhuǎn)軸與地面所成角度為0,理論上水平單軸跟蹤方式較固定式安裝其發(fā)電量可提高20-25%。但其造價也要比固定式的高,如圖3。
(3)斜單軸跟蹤
為了綜合上述兩種方式的優(yōu)點,在盡可能提高系統(tǒng)發(fā)電量的同時,又充分保證系統(tǒng)支架穩(wěn)定性,又應運而生了一種斜單軸跟蹤方式,實際上它是固定式和水平單軸的綜合體。該方式單軸的轉(zhuǎn)軸與地面所成角度一般小于當?shù)鼐暥龋@樣相對于水平單軸跟蹤方式,由于單軸的轉(zhuǎn)軸與地面呈一定的傾斜角度,能夠更多的提高系統(tǒng)的發(fā)電量,如圖4。
(4)雙軸跟蹤
雙軸跟蹤系統(tǒng),是方位角和俯仰角兩個方向都可以運動的跟蹤系統(tǒng),雙軸跟蹤系統(tǒng)可以最大限度的提高太陽能設(shè)備利用太陽能的效率。理論上采用雙軸跟蹤可提高年均發(fā)電量35%~45%,如圖5。
如圖6與表2所示:通過對不同安裝方式發(fā)電量的對比,可以看出:平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤、雙軸跟蹤比固定式安裝的發(fā)電量都有提高,分別為10.2%、13.4%、36.6%。但是其造價以及后期的維護成本都要比固定式安裝高。因此在選擇安裝方式時需要綜合考慮發(fā)電量、造價、后期維護成本等各方面因素,選擇適合于自身的安裝方式。
2.3 設(shè)計優(yōu)化對工程造價的影響
光伏電站與常規(guī)發(fā)電項目相比較,其建設(shè)成本要高出很多,以目前光伏組件的價格水平測算,采用多晶硅組件固定式安裝的光伏電站單位千瓦造價約為1.2萬元/kW左右。按照國家發(fā)改委1.00元/kWh的電價測算,項目盈利壓力依然較大,這就要求從工程建設(shè)階段開始,在保證工程質(zhì)量的同時,通過各種方法,降低工程造價,為項目的運營奠定良好的基礎(chǔ)。
設(shè)計作為工程建設(shè)的龍頭,它決定了工程的性質(zhì)和工程造價的基礎(chǔ),工程在造價上是否合理,是浪費還是節(jié)約,在設(shè)計階段就已定型,工程設(shè)計師建設(shè)項目進行全面規(guī)劃和具體描述實施意圖的過程,也是具體實現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟對立統(tǒng)一的過程,而在這一階段形成了設(shè)計概算,確定了投資的最高限額??梢姽こ淘O(shè)計是影響和控制工程造價的關(guān)鍵環(huán)節(jié),光伏電站的投資雖然主要是設(shè)備投資,約占工程總造價的60%,而建筑工程只占總造價的25%左右,但通過優(yōu)化設(shè)計,依然可以在一定程度上降低工程造價。以格爾木光伏電站為例,最初設(shè)計的光伏支架總重約3180t,經(jīng)過多次修改設(shè)計,對支架設(shè)計進行優(yōu)化,光伏支架總重量為1680t,節(jié)省鋼材1500t,按7500元/t計算,工程造價降低1125萬元(每瓦造價降低約0.56元)。
3.運行管理經(jīng)驗
3.1 格爾木地區(qū)實際光照資源分析
根據(jù)格爾木地區(qū)光資源分析,利用RETScreen軟件可計算出最佳傾角38°時傾斜面獲得太陽輻射量為7989.07MJ/m2,在考慮塵土覆蓋損耗、溫度影響、逆變器損耗等影響系統(tǒng)發(fā)電量的因素后,多晶硅光伏電站實際轉(zhuǎn)化為輸出電能的太陽能輻射量為6263.43MJ/m2,光伏電站建成首年的利用小時數(shù)為1745.4h。根據(jù)組件廠家提供的數(shù)據(jù),10年衰減7%,20年衰減14%計算,25年衰減率約為17.5%,電站在壽命期內(nèi)年均利用小時數(shù)為1589h。
格爾木光伏電站一期20兆瓦項目2011年6月~2012年5月發(fā)電量及利用小時數(shù)統(tǒng)計見表3。
可以看出,格爾木地區(qū)光伏電站實際運行年利用小時數(shù)較設(shè)計值高出1.3%。
3.2 組件清掃對發(fā)電量的影響
眾所周知,光伏組件的清潔程度會直接影響其發(fā)電量,我電站自投運初期高度重視光伏組件的清掃工作,為準確掌握組件清潔度對發(fā)電量的影響,分析清掃帶來的發(fā)電收益與清掃成本之間的關(guān)系,我站進行了組件清潔試驗。試驗抽取5個單元(以一個匯流箱對應設(shè)備為一個單元,每個單元320塊組件,發(fā)電功率73.6千瓦),其中A單元每天進行清潔,B單元每周清潔一次,C單元每半月清潔一次,D單元每月清潔一次,E單元不清潔。2011年10月試驗數(shù)據(jù)如表4。
根據(jù)以上數(shù)據(jù),半月清潔一次帶來的綜合收益最高,若按20兆瓦光伏電站計算,按半月清潔一次計算,清潔光伏組件提高發(fā)電量可增加收益約193.87萬元。當然,一個月的試驗數(shù)據(jù)不具有廣泛的代表性,由于每個季度氣候不同,清潔光伏組件所產(chǎn)生的收益也會不同,比較準確的是積累一個完整年的數(shù)據(jù)進行分析,才能準確的說明組件清潔所帶來的收益。
3.3 其他提高發(fā)電量的手段
除了上述光伏組件清潔直接帶來的發(fā)電量提高外,不斷的提高光伏電站的運行維護水平,從細節(jié)入手,對發(fā)電量的提高也是至關(guān)重要的。比如:定期檢查光伏組件板間連線,方陣匯流箱內(nèi)的連線,對于出現(xiàn)松動的部位及時緊固;檢查光伏組件是否有損壞或異常,如破損、熱斑等,當光伏組件出現(xiàn)問題時,及時更換;提高運維人員技術(shù)水平,完善設(shè)備備品備件,設(shè)備故障時及時消缺,減少故障損失電量等等。
4.結(jié)論
關(guān)鍵詞:發(fā)電效益;水光互補;優(yōu)化設(shè)計;研究
隨著中國對外開放程度不斷擴大,國家經(jīng)濟實力有了很大的提升,世界各國經(jīng)濟文化往來愈發(fā)頻繁,國內(nèi)各行各業(yè)發(fā)展勢頭越加迅猛,急需大量的能源供給,為了促進社會高速穩(wěn)定運轉(zhuǎn),人們開始對電力系統(tǒng)進行調(diào)整,以期在實現(xiàn)最大經(jīng)濟效益的前提下為民眾提供充足的電力能源,水光互補方案是對水電站的優(yōu)化,將光伏發(fā)電與水電站進行完美結(jié)合,真正做到優(yōu)勢互補,打造新型發(fā)電系統(tǒng),提高電力能源的質(zhì)量和電力系統(tǒng)的運行效率,推動電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展,為企業(yè)注入源源不斷的動力,推動人類社會不斷向前邁進。
1當前水電站運行中出現(xiàn)的問題
水電站,作為將水能轉(zhuǎn)化為電能的大型基礎(chǔ)工程,常被人們稱為水電廠,水電站發(fā)電主要是借助水能,該發(fā)電站受季節(jié)影響較大,水資源充沛的時間水電站運行較快,能提供較為充足的電力能源,其他時節(jié)水電站運行較慢直接干擾電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計,每年4~9月豐水期水電站運行效率較高,而10月到第二年的3月多為枯水期,電力系統(tǒng)運行較慢,像某水力發(fā)電廠2月的時候由于水流量過小,電力設(shè)備的運行效率下降了一半,無法滿足民眾的實際用電需求,不僅影響著人們的正常工作和生活,有時甚至要面對巨額賠款,影響水電站的長遠發(fā)展。
2水光互補方案
隨著時代的發(fā)展,特別是本世紀初中國加入世界貿(mào)易組織之后,國內(nèi)各行各業(yè)迎來了發(fā)展的黃金時期,相應加大了對電力能源的需求量,原有的電力系統(tǒng)已無法滿足當前人們的實際需求,為了提高電力企業(yè)的運行效率,為人們提供充足優(yōu)質(zhì)的電力能源,人們加大了對電力系統(tǒng)的研究力度,以期對電力系統(tǒng)進行優(yōu)化,實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益,水光互補方案作為水電站的補充,不僅能調(diào)節(jié)水電站運行不穩(wěn)定的問題還能為民眾供給更多的電能,當前我國部分電力企業(yè)工作人員積極在水電站周邊構(gòu)建光伏發(fā)電工程,開辟了水光互補的新局面,將水電與光伏發(fā)電有效的融為一個整體,不僅能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行,同時還能提高企業(yè)的經(jīng)濟收益,促進電力企業(yè)良性運轉(zhuǎn),當前水光互補已然成為水電站的一大突破口,總結(jié)以往的建設(shè)經(jīng)驗,對方案進行優(yōu)化,實現(xiàn)最佳的建設(shè)效果,以便為民眾提供充足的電力能源,推動電力企業(yè)良性運轉(zhuǎn)。像黃河公司龍羊峽水光互補二期工程已成功并網(wǎng)發(fā)電,它是全球最大的并網(wǎng)光伏發(fā)電工程,該工程投入使用后,不僅有效地帶動了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展,且每年財政增收高達5000萬元,為當?shù)孛癖姽ぷ魃钭⑷肽茉吹耐瑫r在一定程度上也減少了環(huán)境污染問題的出現(xiàn),是未來水電站發(fā)展的大方向。當前“電”已然成為人們生活中最重要的能源支撐,隨著能源緊缺和環(huán)境污染問題愈發(fā)嚴重,“電”作為清潔可再生能源越發(fā)受到人們的青睞,就當前我國水力發(fā)電廠運行現(xiàn)狀而言,僅僅靠其單獨運行勢必無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的能源需求,運用光伏發(fā)電工程對水電站進行優(yōu)化,實現(xiàn)水光互補,切實提高水電站的運行效率,實現(xiàn)發(fā)電效益最大化。就當前我國水電站高達四萬多座,我國幅員遼闊地質(zhì)類型復雜多樣,增加了電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)難度,水電站的發(fā)電情況受制于季節(jié)和自然條件,而且小型水電站多未與大型電網(wǎng)進行連接,因此時常會出現(xiàn)在枯水期水電站運行效率低下,當?shù)仉娏δ茉垂环€(wěn)的情況,更有甚者在我國西部地區(qū)冬季冰凍期水電站會出現(xiàn)無電供應的情況,為了打破電力系統(tǒng)運行不穩(wěn)的僵局,確保人們正常的工作和生活,當前多數(shù)人采用水光互補的方式補給電力能源,以便更好地推動電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。當前多數(shù)水電站在打造水光互補新局面時采取白天蓄水,夜晚發(fā)電的新模式,人們可以利用其光伏發(fā)電在日間發(fā)電,將光伏發(fā)電與水力發(fā)電有機的整合到一起,根據(jù)當?shù)氐膶嶋H用電情況,調(diào)整電力系統(tǒng)的發(fā)電效率,確保各時段電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定。優(yōu)化水光互補方案,根據(jù)各地民眾的實際用電情況,水電站的發(fā)電情況,氣候和地質(zhì)情況,分析水電站運行情況及建設(shè)光伏發(fā)電工程未來的前景,綜合考慮多方因素,準確把握工程設(shè)計要點,實現(xiàn)水電站和光伏發(fā)電優(yōu)勢互補,當前部分電力企業(yè)工作人員只看到光伏發(fā)電的好處,忽視了各地的實際建設(shè)情況,盲目加大光伏發(fā)電工程的投資建設(shè),忽視了光伏發(fā)電與水力發(fā)電的結(jié)合,未對該項工程進行優(yōu)化調(diào)整,如不同時期應有不同的運行策略,枯水期與豐水期,水電站的輸電量不盡相同,光伏發(fā)電同樣受制于氣候,因此一定要對電力工程進行優(yōu)化,以為民眾提供充足優(yōu)質(zhì)的電力能源為目標,對電力工程進行調(diào)節(jié),打造水光互補的新局面,提高水電站的靈活性,以便更好地服務人民大眾,推動社會穩(wěn)定運行,組建專業(yè)的工作團隊,深入建設(shè)地進行考察,制定切實可行的建設(shè)方案,在保證環(huán)境提高電力企業(yè)經(jīng)濟效益的前提下對電力系統(tǒng)進行優(yōu)化,為社會注入電能,推動電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
3結(jié)語
總而言之,“電”作為清潔可再生能源,作為推動社會發(fā)展支撐人們工作生活的重要動力能源,近年來越發(fā)受到人們關(guān)注,科學分析水電站在發(fā)電中的不足,加大對光伏發(fā)電工程的研究,準確把握兩個電力工程的設(shè)計要點,將其完美的完美契合在一起,真正做到優(yōu)勢互補,推動電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行,以便為民眾提供更多優(yōu)質(zhì)電力能源,實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益,方便人們正常的工作和生活,推動社會穩(wěn)步向前邁進。
參考文獻
[1]王學成,楊雨,劉慶超,等.基于發(fā)電效益最大化的水光互補方案優(yōu)化設(shè)計[J].發(fā)電與空調(diào),2015,36(6):93-97.
關(guān)鍵詞:太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng) 應用技術(shù)安裝施工建筑節(jié)能
1. 工程概況
由深圳市華昱投資開發(fā)(集團)有限公司投資建設(shè)的6KWp太陽能光伏并網(wǎng)工程項目位于深圳市坂田街道伯公坳路1號華昱機構(gòu)大院內(nèi)。該項目總安裝容量6KWp,采用60塊Nexpower生產(chǎn)的95W非晶硅薄膜太陽電池組件通過5串12并連接方式,采用施耐德GT2.8型號并網(wǎng)逆變器兩臺,采用室內(nèi)安裝,系統(tǒng)配直流配電箱1套和交流配電箱1套。整個項目與樓頂建筑結(jié)合與一體。光伏發(fā)電就近并入220V配電系統(tǒng)的低壓配電端,供辦公大樓的零耗能辦公室空調(diào)用電,本工程將光伏系統(tǒng)與建筑節(jié)能理念完美結(jié)合(如圖1所示)。該項目工程的施工單位為深圳市大族激光科技股份有限公司,工程於2010年7月20日開工,至2010年7月31日竣工,大樓通電后項目于2010年9月2日正式并網(wǎng)發(fā)電。
圖1
2.總體設(shè)計方案
2.1本次項目以深圳市華昱投資開發(fā)(集團)有限公司六樓東側(cè)頂部建筑架空屋面形式為安裝場地,總共建設(shè)功率為6KWp的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
2.2太陽能發(fā)電部分總體設(shè)計方案框圖如下(如圖2所示):白天有日照時,太陽能方陣發(fā)出的電經(jīng)并網(wǎng)逆變器將電能直接輸?shù)浇涣麟娋W(wǎng)上。此光伏發(fā)電系統(tǒng)采用了60塊95Wp的非晶薄膜太陽電池組件,采用5串12并連接方式;系統(tǒng)選用了兩臺型號為GT2.8AU的并網(wǎng)逆變器將直流電變成符合要求的交流電供用戶側(cè)負載使用;并網(wǎng)逆變器經(jīng)過交流配電箱NLACB-01后,接入低壓配電并網(wǎng)點。
圖2(系統(tǒng)原理圖)
2.3光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方案
本項目采用瑞士專業(yè)的光伏設(shè)計軟件,對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)進行了詳細的分析與設(shè)計。設(shè)計階段我們結(jié)合深圳當?shù)氐臍夂蛱攸c,針對太陽電池方陣安裝的三個方向(分別為:正南、南偏東45°、南偏西45°)的發(fā)電量進行深入分析(詳見表1及圖3),最終太陽電池方陣決定采用正向朝南的安裝方式,組件安裝傾角為當?shù)刈罴褍A角23°(由于業(yè)主方考慮到整個屋頂美觀性最終采用光伏組件與水平面1°傾角),光伏系統(tǒng)共采用60塊95Wp的非晶薄膜太陽電池組件通過5串*12并方式進行系統(tǒng)串并聯(lián)連接,由2臺施耐德公司生產(chǎn)的GT2.8系列太陽能光伏并網(wǎng)逆變器,系統(tǒng)總安裝容量為6kWp。(詳見圖4:太陽能電池方陣接線圖)
不同方向的發(fā)電量分析 表1
圖3
整個太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)由太陽電池組件、直流匯線箱、并網(wǎng)逆變器、交流配電箱、防雷系統(tǒng)組成;同時由1套數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)完成對整個光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。
本項目的太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用光伏建筑一體化技術(shù),把太陽能轉(zhuǎn)化為電能,不經(jīng)過蓄電池儲能,直接把電能送上電網(wǎng)。與離網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)相比,該技術(shù)無溫室氣體和污染物排放,所發(fā)電能饋入電網(wǎng),以電網(wǎng)為儲能裝置,省掉蓄電池,可比獨立太陽能光伏系統(tǒng)的建設(shè)投資減少35%―45%,降低了發(fā)電成本。同時,省掉蓄電池可提高系統(tǒng)的平均無故障時間,減少蓄電池的二次污染。光伏電池組件與建筑物完美結(jié)合,既可發(fā)電,又能作為建筑材料和裝飾材料,使建筑物科技含量提高、增加亮點。
3.施工具體操作細節(jié)
3.1組件支架安裝
按照施工圖紙,組件支架連接處采用無縫焊接。焊接完畢通過防銹處理,支架組裝完成后形成統(tǒng)一平面。(詳見圖5:基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)裝配圖)
3.2太陽電池組件安裝
太陽電池組件平行插入兩根H型鋼材固定的導軌內(nèi),H鋼高度100mm,電池組件厚度35.3mm,不夠部分用泡沫墊將組件底部墊起。 保證電池組件整個形成平面,太陽電池組件不與支架發(fā)送直接接觸,達到保護太陽電池組件目的。(詳見圖6:工程總裝配圖)
3.3屋頂密封
電池組件間用泡沫棒填充后用黑色耐候膠密封,組件與鋼支架銜接部分用黑色耐候膠密封。縫隙較小部分用泡沫墊填充后用耐候密封膠密封。電池組件方陣有一塊空缺部分用玻璃板密封,四周打耐候密封膠。
3.4組件線路安裝
五塊組件串聯(lián)之后主線進入設(shè)備間。主線穿過方陣和設(shè)備間的90PVC線管,12組主線按照設(shè)備編號進入設(shè)備間。主線銜接部分用防水膠帶和絕緣膠帶捆綁。
3.5設(shè)備間安裝
設(shè)備間用鍍鋅線槽,線槽有線出入部分開孔。直流線纜按照編號進入直流配電箱。
3.6 設(shè)備運輸
安裝包括電池組件運輸,支架鋼結(jié)構(gòu)運輸,基本材料運輸。(設(shè)備運送到工地后從一樓到樓頂)
3.7 系統(tǒng)施工流程如下:
4.施工管理
施工單位組織精干力量,挑選比較優(yōu)秀的管理人員組成項目經(jīng)理部,由項目技術(shù)負責人主持編制《施工組織設(shè)計和方案》,并經(jīng)施工單位技術(shù)負責人審核后,報請甲方現(xiàn)場技術(shù)負責人審查通過。
我們在施工現(xiàn)場建立了完善的質(zhì)量保證體系和安全管理體系,把質(zhì)量責任落實到每一個員工,實行質(zhì)量與經(jīng)濟掛勾制度,在施工中嚴格執(zhí)行“三檢”制度,并切實把好原材料質(zhì)量關(guān);從開始施工至結(jié)束施工始終按照設(shè)計圖紙和有關(guān)設(shè)計變更文件進行施工,嚴格遵守《建筑法》、《建設(shè)工程質(zhì)量管理條例》和國家現(xiàn)行施工質(zhì)量驗收規(guī)范;按照《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標準》GB50300―2001的新規(guī)范進行質(zhì)量驗收,沒有違反工程建設(shè)標準強制性條文,沒有發(fā)生質(zhì)量事故和人員傷亡事故。
5.工程質(zhì)量情況分述如下
5.1鋼結(jié)構(gòu)施工工程
圖7(鋼結(jié)構(gòu)竣工圖)
整個項目施工完成后剛結(jié)構(gòu)平整,達到預期安裝效果,屋頂結(jié)構(gòu)合理。整個樓頂鋼結(jié)構(gòu)采用12個立柱支撐,保證安裝完畢鋼結(jié)構(gòu)形成完整平面。同時為了防止塵土影響整個系統(tǒng)發(fā)電效果,系統(tǒng)采用1度傾角保證在下雨天雨水能順利將屋面塵土進行沖刷帶走。
整個系統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)采用無縫焊接連接,焊接完畢用防銹漆進行處理,系統(tǒng)采用2套無動力風機,將屋面熱量及時帶走。無動力風機采用鑲嵌式安裝。
5.2建筑電氣分部工程
設(shè)備掛式安裝在大樓六樓配電間。電氣部分由太陽電池組件,直流配電箱、施耐德公司生產(chǎn)的GT2.8系列太陽能光伏并網(wǎng)逆變器2臺、交流配電箱組成。我們對發(fā)電系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)都做檢驗記錄。主要包括系統(tǒng)設(shè)計、安裝、布線、防水工程、防雷接地、設(shè)備工作特性試驗、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等,截止到目前所有設(shè)備運行正常。詳見圖8(光伏系統(tǒng)并網(wǎng)設(shè)備安裝示意圖)
6.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)配電房及設(shè)備操作及維護的主要注意事項
6.1 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備的操作
6.1.1 系統(tǒng)通停操作
6.1.1.1 系統(tǒng)通電的操作
(1)先打開太陽能直流配電箱將斷路器開關(guān)合上;
(2)再打開交流配電柜將斷路器開關(guān)合上,并網(wǎng)逆變器自動啟動與市電并網(wǎng),同時并網(wǎng)逆變器將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能輸送到電網(wǎng)供辦公室空調(diào)等設(shè)備用電。
(3)在并網(wǎng)逆變器正常工作狀態(tài),不能隨便關(guān)合交直流開關(guān)。
(4)直流匯結(jié)箱開關(guān)要處于正常開啟狀態(tài)。
6.1.1.2 系統(tǒng)停電的操作
太陽能供電系統(tǒng)并網(wǎng)后,只要設(shè)備不出系統(tǒng)故障,不能人為停電,如必須停電,按以下步驟操作停電。
(1)先將配電房太陽能直流配電柜直流開關(guān)斷開。
(2)再打開交流配電柜將斷路器開關(guān)斷開。
6.1.2 直流匯結(jié)箱操作
如果停止逆變器的直流輸入,將直流匯結(jié)箱的直流斷路器全部斷開。
6.1.2.1 浪涌保護器:提供光伏組件的防雷保護。
6.1.2.2 直流斷路器:直流輸出的開關(guān)。
6.1.2.3 正輸入:光伏陣列的正極輸入。
6.1.2.4 負輸入:光伏陣列的負極輸入。
6.1.2.5 輸出:直流匯結(jié)箱的輸出(至逆變器)。
6.1.3 逆變器操作
按系統(tǒng)通電的操作進行并網(wǎng),一般情況下逆變器無需維護保養(yǎng),通電后自動運行。逆變器具有自動運行停止功能:早上太陽上升,日照強度增大,使光伏組件輸出功率達到條件時,逆變器自動啟動。日落時運行停止。如果出現(xiàn)故障顯示為紅燈,綠燈正常工作。
6.1.4 交流配電箱操作
6.1.4.1兩個電表:分別記錄兩臺逆變器輸出交流電量。
6.1.4.2 浪涌保護器:防止交流過電流/電壓對系統(tǒng)影響,保護逆變器正常運行。
6.1.4.3 斷路器:左邊并排兩個斷路器分別為兩臺逆變器交流輸出切斷開關(guān),右邊一個斷路器為并網(wǎng)點切斷開關(guān)(緊急情況下使用)。
6.2光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備的維護
6.2.1 光伏組件的維護
所有的光伏組件對維護要求非常低。如果組件弄臟了,即可用肥皂、水和一塊柔軟的布或海綿清洗玻璃。對于較難去除的污垢要用一種柔和的不含磨損劑的清潔劑來清洗。另外,要檢查太陽能電池組件表面是否有裂紋、電極是否脫落。適時用萬用表檢測組件的開路電壓與短路電流,看是否與說明書上的參數(shù)一致。
太陽能電池組件最少每半年要進行定期清洗,經(jīng)常清洗可提高系統(tǒng)5%發(fā)電量。
6.2.2 直流配電箱的維護
日常檢查外殼是否腐蝕、生銹和檢查布線是否損傷。
如直流輸入發(fā)生故障應依次檢查直流端的開關(guān)及接線端,確認直流匯結(jié)箱中的開關(guān)電源是否擊穿或損壞,然后再檢查太陽能電池方陣是否有電流松動現(xiàn)象。浪涌保護器是否被雷電擊穿(一般浪涌保護器只能承受三次左右雷擊,雷擊后需更換以免造成其他設(shè)備損壞。)
6.2.3 逆變器的維護
日常維護和檢修:檢查外殼是否腐蝕、生銹;檢查是否有異動振動,異常聲音;檢查指示燈狀態(tài)(綠燈正常運行,紅燈設(shè)備故障)。
6.2.4 交流配電箱的維護
日常維護和檢修:檢查外殼是否腐蝕、生銹和檢查布線是否損傷;檢查全部裝置是否有異動振動,異常聲音;檢查電源電壓主回路電壓是否正常。
6.2.5 太陽能設(shè)備操作使用的注意事項
6.2.5.1 由于太陽能并網(wǎng)供電系統(tǒng):直流>500V,交流220V必須指定專業(yè)操作人員,應按有關(guān)安全標準進行操作,以免造成人身傷亡和設(shè)備故障。
6.2.5.2 太陽能并網(wǎng)供電系統(tǒng)為無人值守站,定期巡檢查看設(shè)備運行狀態(tài)。
7. 經(jīng)濟、環(huán)境、社會效益分析
7.1經(jīng)濟效益分析
7.1.1 年節(jié)電量及節(jié)約用電節(jié)約用電:年節(jié)電量為6138 kwh,年節(jié)約用電費約0.5萬元。
7.1.2 年節(jié)省一次性能源合約2.3噸標煤。
7.1.3 減少城市電力建設(shè)資金投入量5萬元
7.2環(huán)境效益分析
7.3社會效益分析
7.3.1本項目單純按照發(fā)電量計算,其經(jīng)濟效益是較低;與常規(guī)能源對比,費用仍然較高。這也是制約太陽能光伏發(fā)電主要因素。然而,我們應該看到,治理常規(guī)能源所造成的污染是一項很大的“隱蔽”費用,一些國家對化石燃料的價格進行補貼。
7.3.2 太陽能發(fā)電雖然一場投入很大,單其運行基本沒有成本。而對于并網(wǎng)發(fā)電而言,運行故障相對較小。
7.3.3 本項目太陽能與建筑節(jié)能理念相結(jié)合,其未來發(fā)展前景巨大。
7.3.4 用太陽能發(fā)電作為常規(guī)能源的補充,遠期大規(guī)模應用。許多發(fā)達國家光伏發(fā)電已逐步替代傳統(tǒng)能源。據(jù)權(quán)威預測,到2030年光伏發(fā)電在全球總發(fā)電量中將占到5―10%。
8. 結(jié)束語
近幾年來,華昱集團一直在進行節(jié)能建筑、生態(tài)人居等健康住宅探索,尋求持續(xù)發(fā)展之路。并與華中科技大學于2009年合作開發(fā)建設(shè)的生態(tài)建筑試驗房,通過技術(shù)、經(jīng)濟分析比較確定節(jié)能設(shè)計方案,并取得良好的試驗效果。該太陽能光伏并網(wǎng)工程項目所在地華昱集團總部零耗能辦公室為該公司第二階段的節(jié)能建筑試驗場所,該零耗能辦公室充分利用光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、動態(tài)空氣墻、室內(nèi)舒適度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、室內(nèi)地板送風系統(tǒng)等節(jié)能技術(shù),其中光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)為節(jié)能的較大亮點。華昱集團總部生態(tài)零耗能辦公室采用光伏建筑一體化技術(shù),該技術(shù)既能滿足建筑結(jié)構(gòu)要求,提升建筑美感,又具有光伏發(fā)電功能,對節(jié)能減排、保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義。
關(guān)鍵詞:太陽能光伏幕墻建筑一體化
前言
2006年1月1日,我國實施《可再生能源法》,此后相繼出臺《可再生能源發(fā)電有關(guān)管理規(guī)定》、《可再生能源發(fā)電價格和費用分攤管理試行方法》、《可再生能源產(chǎn)業(yè)指導目錄》等。2009年,財政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《關(guān)于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見》(財建[2009]128號)《、太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》(財建[2009]129號)、《關(guān)于印發(fā)太陽能光電建筑應用示范項目申報指南的通知》(財辦建[2009]34號),對太陽能光電建筑應用進行補貼支持。其中《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》規(guī)定,支持項目應滿足以下條件:
1、單項工程裝機容量應不小于50kWp。2、發(fā)電效率:單晶硅應超過16%,多晶硅應超過14%,非晶硅應超過6%。3、優(yōu)先支持光伏組件與建筑物實現(xiàn)構(gòu)件化、一體化。4、優(yōu)先支持并網(wǎng)式太陽能光電建筑應用項目。5、優(yōu)先支持學校、醫(yī)院、政府機關(guān)等公共建筑應用光電項目。
太陽能光電建筑應用系統(tǒng)成本主要包括兩個部分:一是太陽能電池組件成本;二是安裝應用成本,包括設(shè)計施工、平衡系統(tǒng)、電網(wǎng)接入等。2009年的補助標準確定為20元/瓦,占目前系統(tǒng)成本的近50%。
太陽能光伏發(fā)電與建筑一體化有以下主要優(yōu)點:1、有效利用建筑表面(屋頂和墻面),省去支撐結(jié)構(gòu),節(jié)省土地資源。2、可原地發(fā)電、原地使用,節(jié)約送電網(wǎng)投資和減少損耗。3、BIPV系統(tǒng)舒緩夏季高峰電力需求,解決電網(wǎng)峰谷供需矛盾。4、建立多元化的有彈性的能源系統(tǒng)。5、國家政策補貼和電價優(yōu)惠可以給用戶帶來實惠。6、避免墻面溫度和屋頂溫度過高,改善室內(nèi)環(huán)境,降低空調(diào)負荷。7、光伏建筑一體化還會提高建筑工程的工業(yè)化程度,使建筑工程變成一種高度機械化、自動化的高效率制作產(chǎn)業(yè)。但要做好太陽能光伏發(fā)電與建筑一體化,卻要解決一系列問題,包括技術(shù)層面和政策層面。
一、我國太陽能資源的分布
1、當?shù)厝晏柲苜Y源
我國太陽能資源的地區(qū)分類概況,如圖1所示。
2、當?shù)貧夂驙顩r
當?shù)氐臍夂驙顩r也是影響太陽能光伏幕墻應用的重要因素。
圖1我國太陽能資源分布圖
(1)溫度:環(huán)境溫度對太陽能光伏電池的效率有影響,一般來說,溫度越高效率越低。因此,在嚴寒、寒冷地區(qū)的氣候可以使得溫度的影響效應降低;而在炎熱氣候條件下應采取一定的措施,使得太陽能電池板的溫度不至于過高。
(2)抗風、雪荷載、防雨等:光伏幕墻作為建筑構(gòu)件,還應該根據(jù)項目當?shù)氐臍夂驐l件,綜合考慮抗風、防雨、雪荷載等問題。
(3)遮陽、采光的需求:通過光伏組件與玻璃幕墻的結(jié)合,通常會形成幕墻上的非透明或半透明部分,因此光伏幕墻具有一定遮陽的功能,同時也降低了玻璃幕墻的透光性能。不同氣候區(qū)的建筑對遮陽和采光的需求不同,因此光伏幕墻的設(shè)計也應有所不同。
3、當?shù)鼐暥群透鱾€朝向的太陽能照度情況
太陽能光伏幕墻的受光面與太陽的相對位置是決定光伏幕墻接受到的太陽能大小的重要因素。太陽位置常用兩個角度來表示,即太陽高度角β和太陽方位角A。
在當?shù)貤l件下,幕墻上接受太陽能的大小則是由幕墻的安裝朝向的方位角和傾角決定的。
4、周圍建筑物遮擋
光伏幕墻安裝在建筑物上,可能會出現(xiàn)被周圍建筑遮擋的情況。如果部分太陽能電池被遮擋,被遮擋的電池把功率以熱的方式耗盡,降低整體發(fā)電效率。時間過長易導致故障產(chǎn)生,造成整個光伏電池組件損壞。因此,光伏幕墻應安裝在日照最多,陰影最少的地方;并且盡量保證組件上部和下部的空氣流通,以保持盡可能低的溫度。在建筑密度較高的城市,建筑應用光伏幕墻應結(jié)合建筑所在地塊建筑現(xiàn)狀和規(guī)劃,采用計算或?qū)嶒灥姆椒▽φ趽鯁栴}進行預測,盡量避免周邊建筑對光伏幕墻的遮擋。若存在太陽光大面積被遮擋的情況,則不適宜安裝光伏幕墻。
二、太陽能電池組件的選用
1、各種電池的能源轉(zhuǎn)換效率
(1)實驗室轉(zhuǎn)換效率。目前各類太陽電池的實驗室轉(zhuǎn)換效率記錄見表1。
表1 目前各類太陽電池的實驗室轉(zhuǎn)換效率記錄
電池種類 轉(zhuǎn)換率(%) 研發(fā)單位 備注
單晶硅電池 24.7 澳大利亞新雨威爾大學 4cm2面積
背接觸采光單晶硅電池 26.8 美國SunPower 公司 96倍聚光
CaAs多結(jié)電池 40.7 SpectroLab 333倍聚光
多晶硅電池 20.3 德國弗蘭霍夫研究所 1.002cm2面積
InCaP/CaAs 30.28 日本能源公司 4cm2面積
非晶硅電池 12.8 美國USSC公司 0.27cm2面積
CIGS電池 19.9 美國可再生能源實驗室 0.41cm2面積
CdTe電池 16.5 美國可再生能源實驗室 1.032cm2面積
多晶硅薄膜電池 16.6 德國斯圖加特大學 4.017cm2面積
納米硅電池 10.1 日本鐘洲公司 2um膜(玻璃襯底)
染料敏化電池 11.0 EPFL 0.25cm2面積
HIT電池 21.5 日本三洋電機公司
(2)實際轉(zhuǎn)換效率。實際市場上銷售的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率達不到實驗的數(shù)據(jù),實際效率如表2。
表2目前各類太陽電池的實驗室轉(zhuǎn)換效率的記錄
電池種類 轉(zhuǎn)換率(%)
單晶硅電池 17%
多晶硅 15%
非晶硅 12%
(3)溫度對效率的影響。當溫度升高時,光伏電池的發(fā)電效率將下降。不同的光伏電池,溫度系數(shù)有些差別。非晶硅電池的溫度系數(shù)要比晶體硅電池小,即非晶硅電池受溫度的影響比晶體硅電池小。在常見的光伏電池中,效率受溫度影響情況如下:單晶硅最大;多晶硅中等;非晶硅較小。
2、基于建筑一體化設(shè)計,電池組件的選用原則
在建筑光伏一體化設(shè)計中,對于建筑不同部位選用不同光伏電池的原則如下:
(1)多晶薄膜、非晶硅薄膜電池在建筑一體化設(shè)計中比較有優(yōu)勢,宜采用與建筑屋面、墻面、玻璃幕墻相結(jié)合的多晶薄膜、非晶硅薄膜電池。(2)應按照地區(qū),將太陽能電池板與屋面,東、南、西向墻面相結(jié)合。(3)根據(jù)建筑要求確定合適的玻璃性能(如采光)及結(jié)構(gòu)(如夾層、中空、異型)。(4)根據(jù)抗風等要求確定玻璃的強度要求(鋼化、厚度)。
3、光伏組件需要解決的問題
(1)組件的生產(chǎn)問題。在光伏組件的生產(chǎn)中,應根據(jù)電池的特性選用面板玻璃,考慮透光性能、厚度、強度、平整度等。在夾膠生產(chǎn)工藝方面,應選用專用的膠片,并在組件邊緣采用專用密封膠密封。在彎曲成型方面,應注意電池的彎曲能力。在電池焊接、聯(lián)接、合片、引出線等工藝設(shè)計中要重點關(guān)注成品率。
(2)組件的安裝與使用問題。光伏幕墻組件在設(shè)計中應把安裝方式作為重點之一。這其中包括組件固定方式,光伏幕墻的水密性,安裝、使用中的損壞問題,光伏組件背后的散熱問題等。
在設(shè)計中還應充分考慮光伏幕墻的建筑使用要求和在壽命期的一系列問題,包括:與建筑外觀的協(xié)調(diào);透光性能;應考慮玻璃在夏季的升溫問題及熱炸裂問題;冬季玻璃構(gòu)造的保溫能力;光伏電池的效率衰減;光伏電池組件的使用壽命;組件的清洗、維護等。
4、比較適用于太陽能光伏幕墻的電池
(1)非晶硅太陽能電池。非晶硅太陽能電池無毒、無污染,技術(shù)成熟,多用于玻璃幕墻,特別適合在新建建筑使用。技術(shù)特點如下:
①對散射光、折射光、直射光等各種光源都有良好的吸收效應,穩(wěn)定電流輸出,長時間光電轉(zhuǎn)換。②沒有半導體效應,不隨光照時間長產(chǎn)生溫度升高,發(fā)電效應不降低,更適合用于熱帶地區(qū)。③比晶體硅電池組件容易維護和清潔,不會因為部分陰影而導致整塊電池組件發(fā)電效果大幅度下降。④薄膜太陽能電池造價是晶體硅電池的一半,而且不受原材料瓶頸的限制,適合于廣泛實用。⑤非晶硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率已達到13%。⑥制備工藝相對簡單,原材料消耗少,比較便宜等優(yōu)點。⑦非最佳角度陽光下的工作情況好于單晶硅太陽能電池,可自由裁剪,可充分利用合成的產(chǎn)品。
(2)銅銦鎵硒太陽能電池(CIGS)。銅銦鎵硒太陽能電池(CIGS)為柔性薄膜,用于曲面造型幕墻,突破平板限制。電池高效、低成本、性能穩(wěn)定,可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。技術(shù)特點如下:①轉(zhuǎn)化率高:可以和傳統(tǒng)的單晶硅媲美,小面積可達19.9%,大面積可達11.2%。②性能穩(wěn)定,無污染。③制造成本低。④使用壽命長。⑤柔性薄膜,用于曲面造型幕墻,突破平板限制。
三、一體化構(gòu)造的確定
1、光伏幕墻的基本構(gòu)造
光伏幕墻系統(tǒng)除了具備太陽能電池陣列、功率調(diào)節(jié)器等設(shè)備外,作為建筑的一部分,還應具備以下功能的構(gòu)造:(1)作為建筑的護結(jié)構(gòu),應采取一定的措施,達到基本的隔熱保溫的要求。具體來說,光伏幕墻的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)及內(nèi)表面溫度等參數(shù)應達到相關(guān)要求。(2)電氣絕緣性能。(3)防水防潮。(4)作為建筑構(gòu)件,將受到風荷載、雪荷載等外力的作用,應具備一定的強度,保證建筑的護結(jié)構(gòu)不受到破壞,同時應具備一定的剛度,以保證不至于變形。(5)作為玻璃幕墻或采光頂時,還應滿足建筑采光的需求,應具有一定的透明度。
2、BIVP的設(shè)計原則
(1)與建筑能完美結(jié)合,是建筑藝術(shù)與創(chuàng)意設(shè)計。光伏組件給建筑設(shè)計帶來了新的挑戰(zhàn)與機遇,畫龍點睛的BIPV設(shè)計會使建筑更富生機,環(huán)保綠色的設(shè)計理念更能體現(xiàn)建筑與自然的結(jié)合。(2)結(jié)構(gòu)安全性。光伏組件與建筑的結(jié)合,結(jié)構(gòu)安全性涉及兩方面:一是組件本身的結(jié)構(gòu)安全,如高層建筑屋頂?shù)娘L荷載較地面大很多,光伏組件受風變形時是否會影響到電池片的正常工作等。二是固定組件的連接方式的安全性。組件的安裝固定需對連接件固定點進行相應的結(jié)構(gòu)計算,并充分考慮在使用期內(nèi)的多種不利情況。建筑的使用壽命一般在50年以上,光伏組件的使用壽命也在20年以上,BIPV的結(jié)構(gòu)安全性問題不可小視。(3)發(fā)電性能(主要功能),并電網(wǎng)匹配。(4)通風、保溫、隔熱、散熱、采光、遮陽。(5)根據(jù)建筑功能需要,考慮發(fā)電用途。通常發(fā)電的用途包括:照明、抽水、空調(diào)、上網(wǎng)等。
3、BIPV的各種形式
目前,BIPV通常采用以下形式,在每種形式下,建筑要求如表3。
表3BIVP的各種形式
序號 BIVP形式 光伏組件 建筑要求
1 光伏采光頂 雙玻璃光伏組件(透明) 建筑效果好、結(jié)構(gòu)強、采光性好、遮風擋雨、隔熱保溫
2 光伏屋頂 光伏屋面瓦 建筑效果好、結(jié)構(gòu)強、遮風擋雨、隔熱保溫
3 光伏幕墻(透明) 雙玻璃光伏組件(透明) 建筑效果好、結(jié)構(gòu)強、采光性好、遮風擋雨、隔熱保溫
4 光伏幕墻(非透明) 雙玻璃光伏組件 建筑效果好、結(jié)構(gòu)強、遮風擋雨、隔熱保溫
5 光伏遮陽板 雙玻璃光伏組件 建筑效果好、結(jié)構(gòu)強
6 屋頂光伏組件 普通光伏組件 建筑效果好
7 墻面光伏組件 普通光伏組件 建筑效果好
BIPV較適合的建筑部位有屋頂、風雨棚、立面幕墻、大型遮陽百葉等位置。各種情況分析如下:(1)光電幕墻:只要地區(qū)合適、朝向合適,便可以采用太陽能光電幕墻。(2)光伏屋頂:屋頂為不透明,太陽能電池板能很好與其結(jié)合。直立鎖邊屋面板系統(tǒng),BIPV配置合理有很好效果。BIPV形式玻璃采光頂。(3)風雨棚:風雨棚使用BIPV有優(yōu)勢:①覆蓋面積大,且有最理想的太陽輻射角;②外觀形狀單一規(guī)整,方便太陽能板的布設(shè);③維護和檢修非常方便。(4)電動遮陽百葉BIPV:①能根據(jù)太陽高度角進行調(diào)節(jié),獲得最大太陽輻射量;②太陽能電池板能和遮陽百葉在外觀上能很好融合;③機械化程度高,BIPV應用將更加廣泛和合理。(5)墻面:南向、東西向墻面,若無遮擋,也是很好的位置,可取得較好的效果。
4、太陽能光伏幕墻工程應解決的問題
太陽能光伏幕墻需要結(jié)合建筑的總體規(guī)劃設(shè)計,考慮環(huán)境、需求等一系列問題。
(1)與建筑外觀協(xié)調(diào)一致。(2)城市區(qū)大樓彼此遮蔽陽光。(3)建筑物的緯度、方位,以及環(huán)境干擾。(4)與建筑物結(jié)合一體,設(shè)計與施工均較復雜,技術(shù)要求度很高。(5)造價昂貴,投資大,業(yè)主缺少投資動力。(6)晶體硅模板背部因通風較差,溫度上升,發(fā)電效率可能降低10%以上。(7)垂直設(shè)置,將減少約40%的發(fā)電量。(8)當陰影遮蔽一片模組的一部分時,將減少整片模組及其他串聯(lián)模組的發(fā)電量。(9)電氣聯(lián)接、電網(wǎng)聯(lián)接、電量計量、電氣保護等。
5、太陽能光伏幕墻工程問題的解決途徑
(1)通過對光伏幕墻接受的太陽輻細計算,避免大樓彼此遮蔽陽光的問題。(2)規(guī)定清洗時間間隔,定期清洗,以解決空氣質(zhì)量不好等環(huán)境問題。(3)行業(yè)開展共同研究,編制相關(guān)的行業(yè)技術(shù)規(guī)程,不斷提高光伏建筑一體化的設(shè)計與施工技術(shù)。(4)采用薄膜電池,通過規(guī)?;a(chǎn)降低成本,優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)。(5)在夏熱地區(qū)使用,應有夏季的背部通風措施(60℃以下),并進行溫度計算,減少溫升問題。(6)垂直設(shè)置時,應進行經(jīng)濟分析,確定采用的電池、系統(tǒng)等,縮短投資回收期。(7)進行光照陰影計算,確定最佳安裝位置。同時,采用弱光性能好的薄膜電池,減少陰影的影響。(8)制定配套的設(shè)計標準及技術(shù)指南,優(yōu)化電氣設(shè)計。
四、結(jié)語
關(guān)鍵詞:太陽能利用專業(yè) 人才需求 核心技能 職業(yè)崗位
筆者本著“以服務為宗旨,以就業(yè)為導向”的教育理念,調(diào)研太陽能利用企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、企業(yè)人才結(jié)構(gòu)及畢業(yè)生從業(yè)情況,歸納總結(jié)、研究分析太陽能利用相關(guān)企業(yè)對人才的需要,通過對實際崗位職業(yè)能力要求的綜合分析,提煉專業(yè)核心技能,構(gòu)建專業(yè)核心課程和教學項目,形成具有現(xiàn)實指導意義的太陽能利用專業(yè)的教學指導方案和課程標準。
一、產(chǎn)業(yè)特點與就業(yè)人才情況調(diào)研
1.產(chǎn)業(yè)特點
我國《可再生能源中長期規(guī)劃》指出,太陽能熱利用將作為主要的可再生能源加以推廣,2010年太陽能保有量已達到1.5億平方米,到2020年保有量必須達到3億平方米。中國已是目前世界上太陽能利用產(chǎn)品的生產(chǎn)和應用第一大國。
通過市場調(diào)研,目前太陽能利用行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈如下圖所示。
圖
2.人才結(jié)構(gòu)、人才需求和職業(yè)崗位情況
浙江省海寧市太陽能利用產(chǎn)業(yè)從20世紀80年代生產(chǎn)熱水器開始起步,經(jīng)過30年的發(fā)展已成為全國三大太陽能熱水器制造基地之一,共有光熱、光伏企業(yè)700余家,具有完整的產(chǎn)業(yè)鏈。據(jù)來自海寧市經(jīng)貿(mào)局統(tǒng)計數(shù)字顯示,2011年海寧市太陽能產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達111億元,其中光伏產(chǎn)業(yè)占近80億元產(chǎn)值,光熱光伏分別占到全國的23%和18%,注冊的太陽能企業(yè)數(shù)達到700余家,市場龐大,發(fā)展迅猛。
(1)從業(yè)人才結(jié)構(gòu)情況及企業(yè)需求情況。
①年齡結(jié)構(gòu):目前太陽能企業(yè)一線操作工中36周歲以上的中老年員工占人數(shù)的63%,而企業(yè)最希望把這一比例調(diào)整為36周歲以下員工能達到75%;目前企業(yè)技術(shù)研發(fā)人員年齡在25周歲到50周歲占74%,企業(yè)需求顯示希望達到87%。
②職業(yè)資格:企業(yè)從業(yè)人員中在初級工及以下人員占到76%;而企業(yè)希望最實用的中級工能達到75%的比例。
③學歷層次:目前企業(yè)一線操作工中初中及以下文化程度占54%,企業(yè)需求調(diào)研顯示,占77%的高中(中技)畢業(yè)生是比較理想的學歷層次。
④戶籍情況:在所調(diào)研的企業(yè)中,外地戶籍員工占一線操作工的2/3以上,而企業(yè)希望有97%的本地員工。
(2)太陽能企業(yè)需求的職業(yè)崗位(見下表)。
表
工種 需求量(%)
真空管鍍膜工 13.5
水箱發(fā)泡工 13
熱水器安裝工 8
光伏電池切片工 14.5
光伏電池生產(chǎn)工 17
光伏電池組件封裝工 14
太陽能熱水工程施工員 3
太陽能光伏工程施工員 4
太陽能產(chǎn)品營銷員 13
(3)數(shù)據(jù)分析。對從業(yè)人員和未來企業(yè)需求人才進行分析可知,企業(yè)急需要本地戶籍的員工,以減少人才流動對企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的影響;企業(yè)員工目前的年齡結(jié)構(gòu)、職業(yè)資格及學歷層次等基礎(chǔ)條件已嚴重影響到企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。分析可知,目前太陽能企業(yè)對于處于中職類畢業(yè)生年齡層次、中級技術(shù)等級、中職學歷層次類的人才需求最大,也正符合中職學校的教學特點,就更需要中職類學校為培養(yǎng)太陽能利用專業(yè)技術(shù)人才提供有效可靠的保障。
二、太陽能利用產(chǎn)業(yè)職業(yè)的職業(yè)崗位能力
結(jié)合太陽能利用行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈和企業(yè)不同崗位的人才需求綜合調(diào)查分析,中職太陽能利用專業(yè)學生從業(yè)職業(yè)崗位界定為以下九類,并確定崗位任務和能力要求。
1.全玻璃真空管鍍膜工
工作任務:了解與分析玻璃真空管與其他集熱器的優(yōu)劣之分;熟悉特定鍍膜機的操作界面和操作方法;熟悉真空鍍膜的膜層結(jié)構(gòu);掌握正確的鍍膜工藝。
能力結(jié)構(gòu):學會正確操作真空鍍膜機;能識別膜層的質(zhì)量;能安裝、拆卸玻璃管;掌握鍍膜方法等。
2.水箱發(fā)泡工
工作任務:熟悉發(fā)泡車間的環(huán)境條件,了解發(fā)泡設(shè)備的結(jié)構(gòu)與特點,了解聚胺脂的成分與特點,熟悉聚氨脂發(fā)泡的操作工藝。
能力結(jié)構(gòu):正確使用發(fā)泡設(shè)備,會聚氨脂發(fā)泡操作,會發(fā)泡參數(shù)的設(shè)定與調(diào)整,能進行水箱定位塊的安裝,掌握發(fā)泡槍的清洗操作等。
3.熱水器安裝工
工作任務:掌握安裝示意圖的識讀;了解水箱、支架、真空管的材料知識;正確使用安裝工具;熟練掌握安裝程序與安裝工藝;掌握上、下水管連接技術(shù)。
能力結(jié)構(gòu):能正確使用安裝工具;能識讀安裝示意圖;掌握太陽能熱水器水箱、支架、真空管的安裝方法,掌握熱水器上、下水管的連接方法。
4.太陽能熱水工程施工員
工作任務:掌握太陽能熱水系統(tǒng)施工圖設(shè)計流程;掌握基礎(chǔ)的制作、集熱器結(jié)構(gòu)支架的施工、集熱器的連接施工、系統(tǒng)管路的施工、太陽熱水系統(tǒng)的保溫施工、電氣與控制系統(tǒng)的施工、油漆的施工、屋面防水處理的工藝要求;能排除太陽能系統(tǒng)常見故障;能進行系統(tǒng)的常規(guī)養(yǎng)護作業(yè)。
能力結(jié)構(gòu):掌握太陽能熱水系統(tǒng)各種部件的選購要求;熟悉系統(tǒng)的調(diào)試項目及標準,系統(tǒng)的驗收標準;熟悉太陽能熱水系統(tǒng)的整體施工工藝過程及相關(guān)作業(yè)要求;掌握系統(tǒng)的一般維護的內(nèi)容,維護的工藝要求。
5.光伏電池切片操作工
工作任務:了解切片車間的整個工藝流程;會使用切斷機、滾磨機、切片機等相關(guān)設(shè)備;會使用檢測工具和方法對硅片進行檢測;不合格硅片的簡單問題分析。
能力結(jié)構(gòu):按操作規(guī)程和標準加工符合標準的晶棒;掌握切方、滾磨、切片等工藝流程與技術(shù)參數(shù);熟悉硅棒和硅片檢測的相關(guān)參數(shù)及檢驗方法、熟練運用檢驗工具;能正確的處理切片中遇到一般問題(如斷線、跳線等);能對超聲波清洗機進行日常的維護和保養(yǎng)。
6.太陽能電池生產(chǎn)工
工作任務:按操作規(guī)程和標準加工符合標準的太陽能電池片;會使用生產(chǎn)過程中的相關(guān)設(shè)備如清洗制絨機、絲網(wǎng)印刷機等;熟悉生產(chǎn)過程中的各工序工藝流程和關(guān)鍵工藝點;掌握不合格太陽能電池片的簡單問題分析。
能力結(jié)構(gòu):掌握硅片的加工工藝;掌握多線切割機等電池片加工設(shè)備的使用規(guī)范和操作流程;掌握電池的檢測能力;具備常見的故障診斷能力。
7.太陽能電池組件封裝工
工作任務:按操作規(guī)程和標準封裝符合標準的太陽能電池組件;會識讀生產(chǎn)、檢測工藝文件和作業(yè)指導書;熟悉組件生產(chǎn)過程中的各工序工藝流程和關(guān)鍵工藝點,特別是層壓的控制方式和原理。
能力結(jié)構(gòu):會使用生產(chǎn)過程中的紅外焊接機、層壓機等相關(guān)設(shè)備;具備電池片進行分類檢測操作能力;能利用相關(guān)設(shè)備對組件進行檢測,具備常見的故障診斷能力。
8.太陽能光電工程施工員
工作任務:了解太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計中的發(fā)電量、屋頂?shù)男螤?、方位及傾斜角、太陽能電池的面積等參數(shù)的選擇;熟悉電氣施工步驟和工藝;熟悉太陽能光伏系統(tǒng)工程竣工的檢查和驗收步驟和工藝;能分析太陽能系統(tǒng)常見故障;能進行系統(tǒng)的常規(guī)養(yǎng)護作業(yè),數(shù)據(jù)分析。
能力結(jié)構(gòu):能進行太陽能光電系統(tǒng)的布線施工,具備太陽能光伏系統(tǒng)工程竣工時檢查方法和試驗方法的能力,掌握太陽能系統(tǒng)常見故障的類型分析和排除能力,具備基本的施工工程圖的讀圖能力。
9.太陽能產(chǎn)品營銷員
工作任務:進行太陽能市場調(diào)研與分析預測工作,如行業(yè)信息收集、競爭品牌分等,并提出市場研究報告;編制銷售計劃、目標責任和考核指標; 編制產(chǎn)品營銷策略實施方案;實施太陽能產(chǎn)品營銷的策略;管理維護客戶關(guān)系以及客戶間的長期戰(zhàn)略合作計劃。
能力結(jié)構(gòu):具備太陽能產(chǎn)品的基本常識,具有敏感的商業(yè)和市場意識,具備良好的溝通合作技巧及良好的團隊建設(shè)經(jīng)驗,具備良好的分析問題與解決問題能力。
三、太陽能利用專業(yè)核心技能的提煉
綜合上述太陽能利用企業(yè)的職業(yè)崗位、工作任務和能力結(jié)構(gòu)分析,最終提煉確定太陽能利用專業(yè)核心技能為以下5個項目。
1.太陽能熱水器的加工
熟練掌握太陽能熱水器各部件的加工工藝和加工流程,正確使用太陽能熱水器各部件加工設(shè)備。
2.太陽能熱水工程的施工
能對太陽能熱水工程進行簡單設(shè)計、運算,并能對工程的施工技術(shù)做較全面的了解;能進行熱水工程施工;能對熱水工程進行維護及故障排除。
3.太陽能電池片的生產(chǎn)加工
熟練掌握太陽能電池片的生產(chǎn)加工工藝和加工流程,能正確使用加工設(shè)備,并學會對工藝參數(shù)的分析、設(shè)置。
4.太陽能光伏工程施工
能對太陽能光伏工程進行參數(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計,并對工程施工技術(shù)作較全面的了解;能進行光伏工程的施工;能對光伏工程進行維護及排除故障。
5.銷售
要求相當熟悉太陽能熱利用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能,能學會運用合理的銷售策略;具備一定的銷售能力。
我國處于經(jīng)濟發(fā)展的上升階段,能源需求不斷增長與常規(guī)能源匱乏成為了嚴重阻礙了我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的重要矛盾。為此,加速推進可再生能源的開發(fā)和利用成為了緩解我國能源供需矛盾,促進能源利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級,保證我國經(jīng)濟社會科學發(fā)展的重要舉措。根據(jù)國家制定的新能源發(fā)展振興計劃(討論稿),至2020年我國光伏裝機容量將達到20Gwp。預計今后10年內(nèi),光伏發(fā)電的年平均新增裝機將達到2GWp。在今后10年,我國光伏發(fā)電將會迎來黃金發(fā)展時期。2009年財政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見》(下簡稱《實施意見》),《實施意見》要求對光伏建筑項目給予政策支持。2011年3月的我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展十二五規(guī)劃綱要指出,要“推動重點領(lǐng)域跨越式發(fā)展”。光伏發(fā)電是我國“十二五”期間重點發(fā)展領(lǐng)域。雖然光伏建筑項目有清潔、環(huán)境效益好,可再生、永不枯竭,基建周期短,裝機規(guī)模靈活等眾多優(yōu)點。但是,我們也必須清楚的認識到,我國現(xiàn)階段的光伏建筑開發(fā)技術(shù)與發(fā)達國家相比還存在很大差距,在開發(fā)過程中將會遇到諸多風險。本研究將以國際光伏產(chǎn)業(yè)市場及發(fā)展趨勢為背景,通過對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相關(guān)理論的梳理,結(jié)合投資風險及決策研究,旨在對過去幾年太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的投資及發(fā)展方式進行反思。
二、國內(nèi)外研究動態(tài)
(一)國外研究現(xiàn)狀
(1)國外風險評價的研究
在英美等發(fā)達國家,風險管理的實施分三個層次:由國家制訂法規(guī)并進行監(jiān)督;企業(yè)內(nèi)部設(shè)置,專人負責,董事會決策;對人民群眾進行教育,培養(yǎng)風險意識。已有不少國家以此模式來開展工作,并已取得了較好的效果。從現(xiàn)有情況看,已呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢。隨著項目管理技術(shù)的發(fā)展,項目管理形成一套科學的方法體系,風險管理正式列入了項目管理的行列,構(gòu)成了項目風險管理。
美國學者漢斯等在《風險管理與保險》中對風險管理進行了定義:風險管理是通過對風險的識別、管理和控制而以最小成本使風險所致?lián)p失達到最低程度的管理方法。巴格利尼在指出風險管理的目的是在保持企業(yè)財務穩(wěn)定性的同時,是風險發(fā)生造成的成本損失降低到最低。Rerry和Hayes基于建設(shè)項目的主要風險源分析了風險因素。Wirbaetal將Tahetal和Cooper與Chapman的研究成果進行了綜合,按照HRBS(Hierarchical Risk Breakdown Structure)方法對風險進行分類。Akintoyet和Macleod等先后歸納了工程項目風險管理的主要技術(shù),如概率分析、敏感分析、隨機控制等方法,對風險出現(xiàn)的后果和概率及分布進行定量分析。Terry Lyons和Martin Skitmore做了一份關(guān)于風險管理技術(shù)應用的高級管理調(diào)查,調(diào)查的研究結(jié)果認為項目生命周期的執(zhí)行和規(guī)劃階段風險管理的應用多于項目的概念設(shè)計和結(jié)束階段;在項目風險管理中,風險識別和評價尤為重要,風險應對和風險監(jiān)控次之。
(2)國外光伏發(fā)電項目研究
目前國外對光伏發(fā)電項目的研究主要還集中在經(jīng)濟效益分析和產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策研究等內(nèi)容上,在光伏發(fā)電項目風險評價方面缺乏系統(tǒng)的研究。
John Byrne等基于需求管理的應用前景分析了光伏發(fā)電經(jīng)濟效益的多樣性,并通過案例驗證了需求側(cè)管理系統(tǒng)可以為光伏發(fā)電項目使用者提供潛在的效益和功能。Kate DLatham對美國加利福尼亞州的屋頂光伏項目進行了成本-收益分析,論證了應用光伏發(fā)電替代非再生能源發(fā)電是非??尚械模⑼ㄟ^案例計算得出并網(wǎng)政策是促使州政府推廣光伏發(fā)電的關(guān)鍵。
Lemer Ivan提出了光伏發(fā)電項目具有較好的市場前景,對美國的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢進行了分析,并且預測了到2020年世界光伏產(chǎn)業(yè)年收益將達到15億美元。Jardim等分析了巴西南部地區(qū)建筑應用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的潛力,并將六種不同的商業(yè)光伏系統(tǒng)與完全屋頂安裝的光伏系統(tǒng)進行比較,結(jié)果表明了建筑屋頂光伏系統(tǒng)具有優(yōu)勢。Masini等總結(jié)了歐洲五國推廣光伏建筑一體化的實踐經(jīng)驗,分析并設(shè)計了促進并網(wǎng)光伏發(fā)電項目發(fā)展的激勵政策,并基于學習曲線研究光伏發(fā)電項目在四種不同政策下所表現(xiàn)出的不同宏觀發(fā)展情景。
(二)國內(nèi)研究現(xiàn)狀
(1)關(guān)于風險評價的研究
國內(nèi)在風險評價方面,主要結(jié)合不同的研究主體采用不同的評價方法進行綜合研究。風險評價應用的研究主體,多集中于風險投資、財務風險管理、工程項目管理領(lǐng)域,評價的方法多集中于層次分析法、模糊綜合評價法、灰色系統(tǒng)理論、神經(jīng)元網(wǎng)絡法等。汪忠、黃瑞華梳理了國外風險管理的研究狀況,對風險內(nèi)涵進行了深入解讀,從縱向、橫向、垂向?qū)獾娘L險管理研究進行了立體透視分析,進而從金融風險分析技術(shù)和項目管理風險分析技術(shù)兩個大的方面闡述了風險評價的相關(guān)工具。陳建華將視角定位于風險投資項目,結(jié)合風險投資特性,闡述對風險的識別并分析了相關(guān)風險評估方法,包括客觀風險評價法、蒙特卡羅模擬法、故障樹分析法、Var方法、風險矩陣法等等,進而結(jié)合觸發(fā)器原理、屏障分析、多層防御體系建立動態(tài)風險防范體系。呂海萌關(guān)注于高新技術(shù)風險投資項目,設(shè)計了風險投資項目綜合動態(tài)評價模型,在對項目進行全面初評的基礎(chǔ)上,結(jié)合項目的生命周期,利用風險矩陣法和層次分析法進行深層次評估。
(2)國內(nèi)光伏發(fā)電項目風險評價研究
國內(nèi)外學者對光伏發(fā)電項目的評價主要還集中在經(jīng)濟效益的分析上,對外部效益的研究還不全面,且缺乏具有普遍應用價值的評價模型和方法,對光伏發(fā)電項目投資可行性準確判斷的缺失是制約光伏發(fā)電項目規(guī)?;l(fā)展的重要原因。
國內(nèi)學者對光伏技術(shù)發(fā)展也進行了相關(guān)研究,主要包括:一是從技術(shù)路線圖的角度分析了特定區(qū)域內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展研究,耿亞新等人分析了我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)路線圖,李彥峰研究了保定光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)路線圖,二是從光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)應用角度進行分析,張青虎對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽能光伏照明系統(tǒng)的應用進行了介紹,李劍等從光伏技術(shù)應用的現(xiàn)實意義出發(fā),分析了光伏技術(shù)與綠色照明在建筑領(lǐng)域的應用優(yōu)勢,張悅等從光伏技術(shù)的應用、價值鏈和成本分析來探討光伏技術(shù)帶來的社會效應、長期和外部的經(jīng)濟效應,黃魯成等在梳理技術(shù)評價研究方法的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了主客觀相結(jié)合的組合評價模型來確定太陽能電池產(chǎn)業(yè)化過程中的關(guān)鍵技術(shù)。
三、結(jié)論
綜上所述,近年來我國在光伏發(fā)電項目風險評價方面的研究已取得一定的成績,但是我國光伏發(fā)電項目風險評價起步較晚,還未能有針對性的建立一套適合的風險評價體現(xiàn),有效科學的發(fā)覺和評價風險。因此,將風險識別、評價與境外水電工程項目特點相互整合,構(gòu)建一套適合我國光伏發(fā)電項目風險評價體系,顯得尤為必要。
參考文獻:
[1]許謹良.風險管理[M].北京:中國金融出版社,1998.
[2]王家遠,劉春樂.建設(shè)項目風險管理[M].北京:中國水利水電出版社,知識產(chǎn)權(quán)出版社,2004,11~15.
關(guān)鍵詞:大規(guī)模光伏發(fā)電;電力系統(tǒng);影響
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.169
0 前言
當下,人們不得不面臨多種能源逐漸枯竭,自然與生態(tài)環(huán)境逐漸惡化的現(xiàn)狀,這也就造成可再生資源使用量不斷增加。在電力行業(yè)中,人們除了用傳統(tǒng)方式發(fā)電外,還會使用光伏發(fā)電,并且其占據(jù)的比例也在越來越多,從多方面影響電力系統(tǒng)。
1 光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的概述
光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)是指把已經(jīng)形成的電流傳送到電力系統(tǒng),經(jīng)過網(wǎng)逆變器與變壓器的傳輸,把電能轉(zhuǎn)到公共電網(wǎng),過程中不會用蓄電池儲存電量[1]。因為光伏發(fā)電形成的電能在電網(wǎng)中直接省略了蓄電池這一步驟,所以,其能量損耗較少,占中的空間要小于其他電力設(shè)施?,F(xiàn)在,大規(guī)模的光伏發(fā)電產(chǎn)生的電流,都會并入到大的電網(wǎng)中,而并入后,由于光伏自身的傳送特點,每向外輸出功率,都會讓電網(wǎng)系統(tǒng)運行產(chǎn)生的電壓或短或長,影響電流的傳輸。
2 大規(guī)模光伏發(fā)電入網(wǎng)的建模
光伏發(fā)電相對于其他發(fā)電方式來說,有很大的優(yōu)勢,但因為光伏電池存在的諸多缺點,其在進入電網(wǎng)后,會影響電網(wǎng)內(nèi)部的電壓穩(wěn)定,所以,就需要科學、客觀的分析其對電力系統(tǒng)造成的影響[2]。下面就對光伏發(fā)電入網(wǎng)的建模逐一介紹:第一種是光伏電池及陳列模型。該模型創(chuàng)建時,是以單二模型為主要參考,再利用基爾霍夫原則,形成電路,讓理論公式簡便化,最后把數(shù)學表達式作為該模型的表達公式,這個公式可以解決計算工程常見的問題。第二種是換流器及內(nèi)環(huán)控制模型。換流器在分散電流時,會用內(nèi)環(huán)和外環(huán)兩種方式對電流進行控制,外環(huán)負責輸入電壓,讓內(nèi)環(huán)根據(jù)外環(huán)的電壓決定最終使用的并網(wǎng)方式;內(nèi)環(huán)根據(jù)外環(huán)形成的電壓確定輸入,再通過控制技術(shù)與環(huán)流器的使用,讓電流順利進入電力網(wǎng)絡。第三種是光伏發(fā)電動態(tài)模型。通常情況下,想要建立一個動態(tài)模型,必須把多個狀態(tài)方程變換成組,與逆變器以及MPPT的方程聯(lián)立,從而創(chuàng)建系統(tǒng)模型。第四種是光伏發(fā)電系統(tǒng)模型。它是以動態(tài)模式的理論為基礎(chǔ),創(chuàng)建的平臺,它采用了很多仿真手段,對電流的入網(wǎng)進行控制。
3 大規(guī)模光伏入電對電力網(wǎng)絡的影響
3.1 有頻功率特性
光伏發(fā)電在傳送電流時有如下特點,其中包括:電流輸出時波動的不定性;電源作為一種靜止元件,以換流器為媒介并入電網(wǎng),不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的慣量;在低電壓的傳輸中,會形成有功或無功的動態(tài);電力人員要確保電流通過時,它不會破壞使用的各種設(shè)備原件,導致負荷能力較弱,容易脫網(wǎng)等[3]。這些特點都會讓電力系統(tǒng)的特性發(fā)生變化,讓系統(tǒng)調(diào)整運行的方案。
光伏電力沒有規(guī)律的波動會嚴重影響電力系統(tǒng)內(nèi)部的平衡,并改變了多次調(diào)頻與調(diào)度的特點,其頻率越限制等級,傳送的風險也就越大。并且,系統(tǒng)通常會準備幾套備用系統(tǒng),但這些系統(tǒng)在光伏接入后,會根據(jù)接入后的數(shù)據(jù)做適當?shù)恼{(diào)整。又因為電源時靜止元價,為了滿足電力傳輸?shù)男枨螅鎿Q了以往使用的常規(guī)電源,導致系統(tǒng)應對緊急情況的能力減弱,嚴重時還會讓頻率積極變化的情況,影響其整體的運行。
3.2 無功電壓特性
大規(guī)模光伏發(fā)電的地區(qū)多為戈壁、荒漠,這些地區(qū)電力負荷較低,電網(wǎng)短路容量小于其他地區(qū),而光伏發(fā)電形成的電流較多,如果傳送的距離很長,必須借助高壓輸電網(wǎng)完成,讓系統(tǒng)內(nèi)的無功平衡特性失衡,增加母線內(nèi)的電壓。同時,讓光伏分散并入電力系統(tǒng),讓系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)形成的輻射網(wǎng)發(fā)生了變化,改變了電源的運作方式,控制能力被削弱,導致電壓不穩(wěn)。
3.3 功角穩(wěn)定性
電源本身并不會影響功角的穩(wěn)定性,但因為它產(chǎn)生的隨機波動和無轉(zhuǎn)動慣量,改變了系統(tǒng)原有的電流流向、傳送電流的功率,又縮減了等效慣量的數(shù)額。所以,在接入光伏發(fā)電后,功角穩(wěn)定性必然受到影響,做適當?shù)恼{(diào)整,其調(diào)整方案主要從運行的方式和采用的技術(shù)等方面決定。而在這些影響中,除了可以完善系統(tǒng)的不足外,也有可能是系統(tǒng)的功能惡化,就像是電力脫網(wǎng),特別是在實現(xiàn)集中化、規(guī)模化后,一旦出現(xiàn)脫網(wǎng),會讓系統(tǒng)的穩(wěn)定嚴重失衡,因此,要根據(jù)光伏發(fā)電并網(wǎng)后實際的傳輸特點,對脫網(wǎng)形成的風險進行預估。
3.4 電能質(zhì)量
現(xiàn)在,大規(guī)模光伏發(fā)電入網(wǎng),要求電力網(wǎng)絡改變原有的電原結(jié)構(gòu),調(diào)整光伏發(fā)電機組在系統(tǒng)中使用的數(shù)量,適當擴大或縮小規(guī)模,穩(wěn)定電網(wǎng)構(gòu)架,從而有效分流,并對電流的流向進行控制,以讓電壓保持在平穩(wěn)狀態(tài),上下浮動較小。另外,人們生活條件有了很大的改善,使用的終端數(shù)量不斷增加,使用的電量也在逐年上升,這無疑增加了電力網(wǎng)絡供電的壓力,有時甚至會導致光伏污染的出現(xiàn)。同時,光伏入網(wǎng)還會影響小擾動穩(wěn)定性造成影響。因為光伏入網(wǎng)不會出現(xiàn)機械與電磁失去平衡的情況,但從另一個角度來說,卻存在小擾動穩(wěn)定性的現(xiàn)象,這一現(xiàn)象的出現(xiàn),可能會為網(wǎng)絡功能的使用增加阻礙。
4 總結(jié)
光伏發(fā)電屬于清潔能源的一種,從某個角度來說,它可以節(jié)約能源的使用,在一定程度上緩解我國能源不足的問題。但就目前的情況來看,大規(guī)模的光伏發(fā)電雖然給生活帶來了便利,但也對電力系統(tǒng)造成了不同程度的影響,為此,我國電力人員必須客觀分析這些影響,給出相應的對策,從而讓電力事業(yè)快速發(fā)展。
參考文獻:
[1]陽水財.淺析大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響[J].科技與創(chuàng)新,2015(14):83+88.