高速公路服务区分布式光伏发电应用

郝 瑞

(山西欣奥特自动化工程有限公司，山西 太原 030012)

0 引言

2016年之后，在国家各种政策的引导下，国内光伏市场得到大力发展，分布式光伏系统逐渐呈现爆发状态。爆发式的增长吸引了大量的社会资本进入，投资方分布于包括但不限于光伏的各行各业。这些投资方大部分不具备光伏项目实施的专业技能。爆发式的增长也导致了光伏项目专业人才和一线作业工人的相对匮乏。国家政策对光伏项目的可行性及经济性有着决定性的影响，其中并网是最关键的考核指标之一，因此分布式光伏项目立项后，经常存在着在关键节点必须并网的要求,而分布式光伏系统在项目立项之后，项目投资方出于经济性的考虑，要求项目建设“短平快”完成。

随着我国社会经济的快速发展，我国的高速公路服务区建设也逐渐发生了变化，主要就是体现在土地资源的占用面积以及日常用电量两个方面，特别是高速公路服务区近年来的不断扩建与修整，致使其日常的用电量逐渐增多，而为了满足高速公路服务区中用电量的需求，以及提升土地资源的利用情况，当下在高速公路服务区中应用分布式太阳能光伏发电已成为了一种必然[1]。分布式太阳能光伏电的应用能够节约更多的自然资源，减少废弃物的排放，为相关单位节省更多造价成本，为此，文章将对分布式太阳能光伏发电在高速公路服务区中的应用展开进一步的探究。

1 高速服务区分布式光伏电站应用概念

分布式光伏电站通常是指利用分散式资源，装机规模较小，分布在用户附近的发电系统，它一般接入低于35 kV或更低电压等级的电网。分布式光伏电站特指采用光伏组件，将太阳能直接转为电能的分布式光伏电站系统。分布式电站必须接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户提供清洁、环保的供电服务。

在高速公路互通区域的分布式光伏电站，完全符合“交通+能源”发展清洁低碳沿路经济带的新思想、新思路。江苏在这个空缺领域走在国内的前列，曾先后启动了连徐高速、京沪高速、沿海高速、宿淮盐高速、沿江高速、宁宿徐高速公路沿线服务区屋顶、车棚的分布式光伏电站的应用。同时，在此基础上，有成功的以沿海高速四个互通区实行高速路网清洁能源规模化为突破口，组织投建了高速公路的互通区分布式电站的创新试点运行。标志着我国的分布式光伏电站的应用领域又一重大突破和创新[2]。

2 高速公路服务区分布式光伏发电性能

1) 本文以山西某服务区为例进行参考设计估算。该服务区总占地面积160亩，建筑面积约3400 m2，变压器容量为630 kVA，日均用电量约1.5万～2.5万度，年均用电约60万度，年均电费约42万左右，服务区的六成用电量来自室内照明、餐饮、空调和公厕，经营部门用电量约占四成左右。

2) 初步计划以高速服务区的办公、运维和休闲建筑屋顶进行示范设计，后期再规划加油站和停车场等其余场地。屋顶预计可安装1200块265Wp多晶硅组件，合计约318kWp，年均发电量约33.78万度，25年合计发电量约844.6万度，初始投资约238.5万元，预期6年可收回投资，25年发电收入约922.8万元。

3) 每个阵列由20块多晶硅组件构成，预计可安装60个阵列。本系统的发电系统关键电气设备由电池组件、并网光伏逆变器及交直流配电柜等组成。电池组件采用265Wp多晶硅电池组件。该系列组件通过国家“金太阳”认证及德国莱茵TUV认证。选用50kW逆变器6台。

山西地区倾斜面年标准辐照照时数约1 460 h，光伏系统效率为80%，则光伏电站第一年理论发电量约为：

318kWp×1460h×80%≈37.1万kWh

故公司屋顶发电系统的第一年发电能力可达37.1万kWh。

3 收益分析

1) 按照组件每年衰减0.8%，光伏电站25年累计发电量约为844.6万度，年平均上网发电量约33.78万度。

2) 建设资金(静态)约238.5万元，服务区为商业用电，自用电价平均每度约0.75元，今年建设项目二十年内可获得国家补贴每度电0.42元，项目可申请自发自用、余额上网模式，服务区白天用电量较大，光伏系统所发电量基本可全部消耗[3]。

3) 投资收益表如表1所示，整体投资基本六年内可全部收回成本，具有较佳的投资价值。

表1 投资收益表

4 总结

本文论述了分布式发电在高速公路服务区的原理、趋势和设计系统功能，因此光伏发电本身就具有分布式发电的天然优势。分布式光伏发电不仅是大规模光伏应用的最好形式，也是解决我国电力产销不平衡的抓手。所以在高速公路服务区的行业中分布式发电形式将会普及。在光伏技术方面，正在不断地探索适用于分布式光伏发电的新型电池结构和特种材料，因此分布式发电系统在高速公路上将具有很好的应用前景。