分布式光伏发电在广西某新建高速公路服务区中的应用探索

信明喜，毋军红

(广西桂商实业投资有限公司，广西 南宁 530011)

0 引言

随着科技的不断进步，全球经济得到了高速发展，但主要还是以消耗大量化石能源为代价，致使“全球变暖”问题变得格外突出。世界各国对此积极出台了相关政策，限制传统化石能源的开发，并鼓励新型清洁能源的利用，太阳能资源即是其中重要的一种新型清洁能源，已成为世界各国寻求经济发展新动力的重要突破口。

在各种绿色低碳政策的驱动下，交通领域已经出现部分光伏+高速公路试点项目[1-2]，且重点考虑在高速公路服务区中的利用，例如陈春红[3]研究利用光伏发电在高速公路服务区建设储能式充电站的可行性；郝瑞[4]以山西某服务区为例，对其采用光伏发电进行参考设计估算，收益数据表明了方案的可行性；许雪记等[5]研究了江苏高速公路沿线服务区、收费站等采用光伏发电的可行性，并推荐以“自发自用”的模式运行。此外，还有不少学者研究了在高速公路隧道、边坡、收费站等实施光伏发电的可行性[6-7]。

当然，不同地域年日照时间不同，高速公路不同区域用电量也不一样，因此，有必要对分布式光伏发电在广西高速公路服务区中的应用优势及收益进行研究。本文以广西某新建高速公路服务区为研究对象，分析分布式光伏发电在高速公路服务区中的应用优势，并对其应用收益进行测算，深入探索“光伏+高速公路”新理念在广西高速公路服务区中应用的可行性。

1 分布式光伏发电简介

光伏发电是指运用光伏组件，将光能转换为电能的一种发电系统，是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式。根据光伏组件铺设的集中程度，一般将光伏发电类型分为集中式与分布式两种，分布式光伏电站一般具有以下几个基本特点：

(1)输出功率相对较小。分布式光伏装机规模较小，容量一般在数千瓦以内，发电系统一般直接分布在用户附近，接入低于35 kV或更低电压等级的电网。

(2)污染小，环保效益突出。相比传统的火力发电，分布式光伏发电是利用清洁能源太阳能进行发电，其在发电过程中，无污染、无噪声、无碳排，环保效益十分突出。

(3)在一定程度上缓解局地用电紧张状况。分布式光伏发电所得电量(扣除自消纳部分)完全可以并入电网，是对传统发电的一种补充，在一定程度上可缓解局地用电紧张状况。

(4)可以发电用电并存。集中式光伏发电在接入电网前需要进行升压，而分布式光伏发电是接入配电网，发电用电并存，且一般根据需要，绝大部分就地消纳。

2 分布式光伏发电在服务区应用的优势分析

2.1 响应国家绿色低碳的政策要求

基于“双碳”背景，2021年10月，《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》指出，要加快智能光伏产业创新升级和特色应用，创新“光伏+”模式，推进光伏发电多元布局。交通运输部也明确指出，引导在城市群等重点高速公路服务区建设超快充、大功率电动汽车充电设施；鼓励在服务区、边坡等高速公路沿线合理布局光伏发电设施，与市电等并网供电。

2.2 达到国家节能减排的绿色要求

高速公路服务区本身是需要消耗大量电量的，且一般需要远距离运送至服务区。据统计，广西虽然有不少水电站，但60%左右还是传统的火力发电，加上长距离输送，服务区采用电网供电势必消耗大量化石燃料，产生过多的CO2。而相比传统的火力发电，分布式光伏发电则完全能达到节能减排的要求，同时还对优化能源结构、确保能源安全、改善生态环境以及转变用能方法等都有重要的意义，不仅能够大大降低企业用能成本，还能节约资源，达到减排指标的目的。

2.3 实现土地资源的集约化利用

高速公路服务区的空地、建筑屋顶、加油站顶棚、停车棚等完全可以铺设光伏板，进行分布式光伏发电，不仅可以满足服务区运行的需要，也是当前土地资源集约化、提升我国土地面积经济输出价值的重要途径。

2.4 创造更多投资收益

服务区通常白天客流量大，电能消耗多，并网系统可实现即发即用、就近消纳，减少了电网供电的线路损耗，若有余量还可反馈给电网。

3 分布式光伏发电在服务区应用的收益分析

本文背景工程位于广西东南部某市境内，为一条双向六车道、设计时速120 km/h的高速公路，其中某拟建服务区用地总面积为83 913.52 m2，总建筑面积为7 107.67 m2，建筑占地面积为4 322.94 m2，建筑包含综合楼、公共卫生间、加油站营业房、雨棚、修理库、水泵房、配电房、室外充电桩等。

为响应国家号召，大力推广新能源应用，本项目计划在该服务区进行光伏发电的试点应用，并对其应用效益进行分析。具体分析过程如下。

为尽可能大面积地铺上光伏板，考虑在服务区空地、停车棚、建筑屋顶等地方铺设，经统计分析，服务区光伏可用面积、可建设容量及日平均消纳电量等基础信息如表1所示。

表1 项目光伏基础信息表

通过对已建光伏项目进行调研分析，结合向专业光伏公司咨询的结果，分析得出服务区需要用于光伏发电的组件建设成本和基础单价如表2所示。

表2 建设成本和基础单价分析表

该服务区用于光伏发电的运营数据、选型和配置比例分析如表3所示。其中，根据相关统计，广西年平均日照时间为1 312 h，光伏效率一般为80%，最终计算的年平均日照为1 049.6 h。此外，充电服务费已考虑了成本的扣除。

表3 运营数据、选型和配置比例分析表

综合上述服务区基础信息的收集，建设成本和基础单价，运营数据、选型和配置比例的选取，测算得项目总投资、建设容量、用电消纳等数据如表4所示。其中，建设容量为8 667.10 kW，总投资为4 309.7万元，自用电消纳比例高达95.98%。

表4 项目总投资和用电消纳配置表

目前市场上的光伏电池使用寿命一般为25年，根据光伏发电的相关技术标准，每年的发电存在着一定的衰减率，分析得光伏组件发电效率递减数据如表5所示。

表5 光伏组件发电效率递减数据表

综合项目总投资和用电消纳配置的测算分析，并考虑光伏组件发电效率递减数据，最终测算得出本项目在该服务区的投资运营收益如表6所示。

表6 项目投资运营收益测算结果表

由表6分析可知，项目第7年收益为4 086.4万元，第8年为4 660.7万元，大概在第7年半左右运营收益已超过总投资4 309.7万元。因此，项目静态投资回收期在7～8年左右。此外，按光伏电池25年的使用寿命，并结合光伏组件发电效率递减数据，测算得最终收益为14 108.05万元，净利润为9 798.3万元，收益较为可观。

除此之外，光伏发电属于新型清洁能源，根据目前国家对“双碳”目标的要求，未来还可以考虑利用该光伏项目获得的碳指标参与碳排放交易，这部分收益在未来也是较为可观的。

4 结语

通过本文对分布式光伏发电在高速公路服务区中的应用优势及投资收益分析可知，该服务区采用分布式光伏发电不仅积极响应了国家绿色低碳的相关政策，达到了节能减排的功能要求，实现了土地的集约化利用，而且项目静态投资回收期相对较短，一般在7～8年左右，经济性上完全可行。因此，无论从社会效益还是从经济收益来看，分布式光伏发电在该高速公路服务区中的应用都是可行的，可以考虑在广西高速公路服务区中进一步推广应用。