工業(yè)用電往往伴隨大量能源消耗和碳排放。產業(yè)園區(qū)用電大戶,通過廠房屋頂光伏,可以讓能源更加綠色,也可減少用電成本,并將多余電量銷售給電網從中獲取額外收益。國家鼓勵并支持屋頂等分布式光伏發(fā)電項目采用“自發(fā)自用,余量上網”模式接入電網。其投資回報直接影響著光伏建設的動力與效率。那么,園區(qū)屋頂光伏如何安裝,才能提高新能源比例?該如何提高新能源的實際利用率?
1.有效利用屋頂
提高新能源比例,要有效利用屋頂資源。國務院2021年發(fā)布的《2030年前碳達峰行動方案的通知》指出,到2025年,新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭達到50%。
而閔行開發(fā)區(qū)自有廠房可安裝光伏面積約10萬平方。該園區(qū)計劃從2022年起,新建工業(yè)廠房力爭屋頂安裝光伏面積比例不低于60%,已建設施按上述標準改造,力爭2025年前改造50%。
ABB、西門子、米其林和三菱電梯等4家企業(yè),其位于閔行開發(fā)區(qū)內的零碳工廠或綠色工廠,電能均是用能的大頭,也是碳排放主要來源。其中3家企業(yè)的廠房屋頂光伏發(fā)電可達到工廠整體用電的10%至30%。但園區(qū)可利用的屋頂有限。比如,三菱電梯可利用光伏的屋頂面積約占整個廠區(qū)屋頂的50%,即使全部采用光伏發(fā)電,也只能滿足工廠整體用能需求的10%。
加大屋頂安裝光伏覆蓋面積,還要讓屋頂承重符合條件。調研發(fā)現,作為建成近40年的園區(qū),閔行開發(fā)區(qū)的一些廠房屋頂承重不夠,難以滿足光伏鋪設要求。為此,企業(yè)加固了原有建筑屋頂,并選擇更輕的光伏組件。另外,光伏停車棚等方案也被納入考慮。
近期,該園區(qū)最大的上海凱士比泵光伏發(fā)電項目,一期3.9萬平方米面積光伏完成安裝并網,覆蓋廠區(qū)60%的屋頂面積,預計25年合約期內太陽能發(fā)電總量可達1.3億千瓦時,每年可減少約2610噸二氧化碳排放。
2.提高光伏發(fā)電自用率
《國務院關于促進光伏產業(yè)健康發(fā)展的若干意見》要求,鼓勵各類電力用戶按照“自發(fā)自用,余量上網,電網調節(jié)”的方式建設分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。
重要的是新能源怎么使用。調研企業(yè)光伏項目建設運營負責人董事稱,企業(yè)在長期運營光伏中發(fā)現,光伏發(fā)電自用率越高,投資回報越大。由于光伏余量上網電價低于從電網買電的電價,企業(yè)若能提高自發(fā)自用率,會讓光伏發(fā)電更為“劃算”,進而提高建設光伏的積極性。
比如,一家調研企業(yè),過去接近一半用電負荷不能享受光伏發(fā)電,通過一系列投資和相關舉措,2019年并網發(fā)電后,工廠光伏發(fā)電自用率達80%左右。投資回報方面,該企業(yè)從2018年開始,投資1200萬元左右用于光伏建設項目,近5年內節(jié)省費用約700萬元,投資回報周期遠低于預期的10年。
那么,光伏發(fā)電自用率為何難以提高?董事認為,要讓所有用電負荷都能用到光伏發(fā)電,其最大限制在于,考慮安全冗余,大多數企業(yè)變壓器負荷控制在30%-50%。光伏用電會大大增加原有變壓器的負荷,甚至可能超出額定負荷。因此自發(fā)自用率難以提高。
為此,有調研企業(yè)主要從用電較大的空調系統(tǒng)入手。一是通過節(jié)能改造提高空調設備效率,使其額定功率輕量化;二是電機變頻化,通過集中自動控制系統(tǒng),讓空調設備根據天氣情況調整使用功率;三是除了天氣變化,空調設備還要根據變壓器負荷余量調整使用功率,比如將變壓器最高使用參數設為80%,當檢測達到這一數值時,中央空調冷站就降低使用功率。還可通過電氣化的辦法,比如,將廚房天然氣爐改為電爐,也可提高光伏發(fā)電自用率。
實際上,提高光伏發(fā)電自用率不僅能提高投資回報,提升新能源實際利用效率,還一定程度上促進節(jié)能降碳。
3.與園區(qū)光伏匹配的其他設施
園區(qū)光伏在白天發(fā)電,而用戶一般在夜間也有負荷,配置儲能可以更好地利用其電能。目前,多地對分布式光伏提出配套建設儲能的要求。
浙江是工商業(yè)光伏新增裝機比例較高的省份。2023年8月,浙江金華發(fā)布《金東區(qū)加快用戶側儲能建設的實施意見》,要求新建設的非居民分布式光伏發(fā)電項目原則上按照裝機容量10%以上配建儲能系統(tǒng)。而江蘇、山東、河北、河南等省份也陸續(xù)出臺了分布式光伏配儲的政策文件。
微電網也成為調研企業(yè)在光伏建設方面的探索。微電網能實現源網荷儲的靈活控制,追求源和荷就地平衡,在無電地區(qū)實現可靠供電、提高城市能源綜合利用效率等方面,都有較高應用價值。國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布的《關于推進電力源網荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導意見》中提出,在工業(yè)負荷大、新能源條件好的地區(qū),支持分布式電源開發(fā)建設和就近接入消納,結合增量配電網等工作,開展源網荷儲一體化綠色供電園區(qū)建設。閔行開發(fā)區(qū)也計劃,加大“新能源+儲能”、源網荷儲一體化等新興技術試點示范。
工商業(yè)屋頂是城市光伏的重要應用場景。園區(qū)屋頂光伏建設,需要提高綠色能源利用率,帶動園區(qū)能源結構的優(yōu)化。無論采取何種手段,投資回報依然是需要考慮的核心問題。為此,企業(yè)需要更多創(chuàng)新舉措和探索空間,也需要推廣可復制的模式,降低園區(qū)光伏建設和運營成本。