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如何设计油光互补离网系统?
2018-06-20
  在一些远离大电网的偏远山区和海岛,人们为了生活方便,常用燃油发电机来提供电源。近年来随着组件,蓄电池,逆变器等光伏发电设备价格下降,光伏系统的成本逐年下降。在当前柴油价格趋于上涨的形势下,光伏离网系统也开始进入人们的视野,实践证明,柴油发电机组和光伏系统构成以光以主以油为辅的发电系统,具有更好的经济性。



  在做经济性分析时,成本和效益应当指在系统寿命周期内的总成本和总效益。光伏发电初期投资高,后期不需要补充原材料,是一次性投入,运营维护成本低;油机发电初始投资成本不高,后期需要补充燃油,是多次性投入,运营维护成本高。

光伏发电成本分析


  并网光伏发电系统的寿命周期成本=投资成本+运营维护费+财务成本,并网光伏系统投资成本,包括光伏组件、蓄电池,逆变器、配电柜、支架、电缆等设备和材料购置费,还有工程建设费和交通运输费;运营维护费包括运营人员工资、逆变器等电气设备维修费、光伏组件清洗费等,光伏系统运营期一般为20-25年。

  与燃煤燃油发电需要购置、运输、储存能源以及处理残余物的情况不同,光伏系统的输入能量来自太阳,在运营期内光伏系统不需要其他能源,也几乎不产生残余物。

  如果光伏阵列采用固定式安装,则光伏系统中没有易损的旋转部件,而组件等主要电气设备使用寿命均在20年以上,系统的维护工作量也很小,每年的维护费用占系统成本5%左右。

  光伏系统效益与发电量成正比,而决定光伏系统发电量的因素有光伏组件额定容量、现场太阳辐射量和光伏系统效率。

  光伏组件额定容量是在标准测试条件下得出的光伏组件输出功率峰值,由于现场条件不同于标准测试条件,光伏组件实际输出电量主要取决于现场的太阳辐射量。另外,光伏系统输出功率还应当计入各种损耗和老化降额的影响。

  光伏发电受天气影响非常大,阴雨天不能发电,因此在系统设计时,要考虑当地的天气。对用电有要求的用户,还要考虑连续阴雨天的天数。

燃油发电成本分析


  燃油发电的寿命周期成本为:柴油发电投资成本,主要有柴油发电机组及配套设施的购置费、工程费;寿命周期内的燃油费;机组寿命周期内的运行维护成本,主要有机组寿命周期内的维修费用、机油等耗材费用。

  在各项费用中,燃油费所占比重较大,它决定于柴油机组在寿命周期内的总发电量,耗油率和柴油平均价格。

  一般情况下柴油发电机组发电的转化效率约为31%,1升柴油的重量大约0.835千克,0#柴油每千克柴油的热值=10200大卡千克,约=102004.2J=42676.8千焦,0.835千克柴油热值=0.83542676.8千焦,1度电=1000W1H=3600千焦,35635.128千焦÷3600=9.89(度电),算上转化率柴油发电机组大概1升柴油能发3度电左右。

50kW油光互补案例设计:


  下面以一个50KW系统做一个对比,柴油机、油光互补等2个系统,安装地在海岛,主要负载是照明,风扇,海水淡化设备,白天用电80度,晚上用电120度,平均日照时间取4.5小时,连续阴雨天算2天。

  油机选用东风康明斯4BT3.9G2,初资成本为4.5万元。柴油平均价格为6500元吨,运营维护费按燃油费的7%,柴油运输和储存成本不同的地方相差较大,而离网系统又在比较偏远的地区,有的地区运输和储存成本可能超过柴油本身的价格了,为了计算方便,这个项目取5%,50kW柴油机组在1小时发电40度,要消耗10.5千克柴油,所有成本为76.44元。柴油发电成本为1.9元度。

  油光互补系统采用光伏发电为主,以柴油机为辅助,设计蓄电池时不考虑阴雨天,逆变控制一体机选用HPS50,组件选用180块高效300W单晶组件,18块串联10并联,总功率54KW,215块蓄电池2V500AH,初期投入45万。



柴油机和油光互补系统对比:



  由于近年来并网光伏系统及关键部件的价格持续下降,高效组件已降到2.5元每瓦,离网光伏发电和燃油发电相比,已经具有很大优势。

  在无电网地区,柴油发电机组与光伏系统构成混合供电系统,与柴油机组单独作相比,维护成本低,无噪声,发电成本也低。和纯离网光伏对比,可节省大量昂贵的蓄电池,综合发电成本也就低下来了。

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