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光储充构建绿色服务区——徐官屯服务区光伏储能充电一体化电站示范工程建成运营(图)
2018-02-08 14:37:30  中国公路网  图/文 北京师范大学附属实验中学 江道康 国网电动汽车服务有限公司 张宝平  
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【声明】:转载《中国公路》《中国交通信息化》《中国高速公路》《中国交通建设监理》稿件须经书面授权。索取授权书 QQ: 6673744。

徐官屯光储充一体化电站示范工程是绿色交通建设的探索

  随着世界范围内气候问题和能源问题的日益突出,人们越来越关注清洁能源的开发利用。作为取之不尽、用不竭的清洁能源,太阳能受到了越来越多的青睐。在高速公路服务区及高速公路沿线建设光伏电站,可以充分利用现有路侧空间发展太阳能,也可以解决高速公路服务区、沿线设备、隧道和充电站等设施用电,为未来绿色智慧交通发展提供清洁的能源保障。

  2017年,京津塘高速公路上的徐官屯服务区开始建设光伏储能充电一体化电站示范工程。该工程于当年9月投入运行,为未来绿色交通的建设探索方向。

  自发自用,余电上网

  京津塘高速公路徐官屯服务区位于天津市武清区。该服务区建于1987年,随着用电负荷的增长,原有的供电设施逐渐无法满足用电需求。在用电高峰期,变压器常常出现重载,制约了服务区的整体发展。

  为了解决这一问题,同时为服务区和服务区充电站提供绿色电能,国家电网公司和招商局集团合作,利用徐官屯服务区屋顶和空地铺设光伏发电装置,共计安装光伏设备292千瓦,安装储能设施228千瓦时,与已建成的电动汽车充电站形成光储充一体化电站。该电站的光伏组件所发电能汇流后,经逆变器、并网计量装置,接入配电变压器低压侧交流母线,可向服务区和充电站供电,剩余电力可经配电变压器上网,实现“自发自用,余电上网”;同时,可利用电池建设一定比例的储能设施。


徐官屯光储充一体化电站电气结构图

  在徐官屯服务区光储充一体化电站中,为最大限度地发挥储能价值,达到最优的经济效益,对储能装置实施“两充两放”管理策略:即在夜间0点到6点时段,选取电网电价低谷时段充电,在6点到10点时段向用电负荷放电,构成第一次充放电;在10点至17点光伏发电的黄金时段,存储光伏所发的过剩绿色电能,在17点至24点负荷高峰时段,向用电负荷供电,构成第二次充放电。这有利于最大限度地就地消纳清洁能源,同时可以有效地平抑电网峰谷负荷,提高项目整体经济效益。

  徐官屯服务区的潜在绿色效益

  利用高速公路服务区空间资源建设分布式光伏电站,为高速公路沿线服务区和充电站提供绿色清洁电能,既可以创造可观的经济效益,也可以发展绿色能源,减少碳排放。根据测算,徐官屯服务区光伏储能充电一体化电站在第一年可节约燃煤约104吨,减少二氧化碳排放约279吨;在全寿命周期内可节约燃煤约2329吨,减少二氧化碳排放约6265吨。

  该电站所用的储能电池为新电池,成本较高。随着电动汽车的大规模推广,未来将有大量车载动力电池退役。这些退役电池容量存在一定的衰减,已无法满足电动汽车的使用需求,但剩余容量约为初始容量的80%,仍然可以用作备用电源或储能设施。预计到2020年,我国动力电池的退役量将达3220万千瓦时;到2023年,退役量将达1.01亿千瓦时。这些退役电池成本低廉,可以用于储能项目建设,节省项目投资,同时提高动力电池的利用效率。

  需要指出的是,由于徐官屯服务区属于我国早期建设的高速公路服务区,与后期建设的服务区相比面积较小,且该项目仅利用服务区屋顶和少量地面安装光伏装置,因此,考虑上述因素后,服务区光伏安装容量可达约500千瓦。如果再利用停车场空间建设顶棚光伏,则服务区光伏安装容量可达约1兆瓦。

  算一笔光伏发电环保账

  到2020年,我国高速公路将达15万公里。在照明充分的条件下,按照每50公里一对服务区估算,全国将共有3000对服务区。按照保守、基本、积极三种情况估算,服务区理论光伏装接容量分别为87.6万千瓦、150万千瓦和300万千瓦。考虑平均年有效光照小时数为1300小时,发电效率以80%考虑,全年可发电分别为9.1亿千瓦时,15.6亿千瓦时和31.2亿千瓦时。按照平均燃煤发电效率为311克/千瓦时,每吨煤燃烧过程中二氧化碳排放量2.69吨计算,则高速公路服务区建设光伏电站,每年有望减少燃煤约97万吨,减少二氧化碳排放261万吨。

  为充分利用高速公路路侧空间资源发展清洁能源,可进一步利用高速公路路侧护坡、空地、立交桥、匝道、停车场、路面等区域,因地制宜建设光伏储能一体化电站。2016年年底,我国高速公路里程13万公里,平均宽度50米,考虑遮挡等因素,分别采用5%、10%、20%的利用率,可装机容量为3250万千瓦、6500万千瓦、13000万千瓦。若考虑到二级以上等级公路,2016年我国二级及以上等级公路里程60.12万公里,以平均宽度30米估算,考虑遮挡等因素,分别采用5%、10%、20%的利用率,可装机容量约为0.9亿千瓦、1.8亿千瓦、3.6亿千瓦。因此,在我国高速公路和二级以上公路建设光伏发电具有巨大的潜力,有望达到4.9亿千瓦,年发电量可达4486亿千瓦时,约占我国2016年全社会用电量的7.6%,每年可节省燃煤1.4亿吨,减少二氧化碳排放3.7亿吨。 ( 来源: 中国公路网 作者:图/文 北京师范大学附属实验中学 江道康 国网电动汽车服务有限公司 张宝平 )

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