糧庫倉頂光伏發(fā)電項目設(shè)計方案探討

糧庫倉頂光伏發(fā)電項目設(shè)計方案探討摘要：當(dāng)前太陽能、風(fēng)能等大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模和范圍正在不斷擴(kuò)大，可再生新能源并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為新型電力系統(tǒng)的大勢所趨。本文以安徽省懷遠(yuǎn)縣糧庫倉頂光伏發(fā)電項目為例，探討了利用既有的糧庫倉頂進(jìn)行光伏發(fā)電項目建設(shè)的方案設(shè)計。

關(guān)鍵詞：太陽能、光伏發(fā)電、糧庫倉頂

1引言

太陽能光伏發(fā)電屬于國家大力支持的可再生能源產(chǎn)業(yè)，具有明顯的環(huán)保和節(jié)能效果。光伏發(fā)電是直接利用太陽能發(fā)電的一項高新技術(shù)，它具有許多優(yōu)點，如：安全可靠、無噪聲、無污染，能量隨處可得，不受地域限制，無需消耗燃料，無機(jī)械轉(zhuǎn)動部件，故障率低，維護(hù)簡便，可以無人值守，建站周期短，規(guī)模大小隨意，無需額外架設(shè)輸電線路，可以方便地與建筑物相結(jié)合等。這些優(yōu)點都是常規(guī)發(fā)電和其他發(fā)電方式所不可比擬的。

安徽電網(wǎng)目前主要是火電電網(wǎng)，單一的電源結(jié)構(gòu)難以滿足用電需求和電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。因此，積極地開發(fā)利用本地區(qū)的太陽能等清潔可再生能源是大勢所趨，以多元化能源開發(fā)的方式滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求是電力發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)，也是對安徽省能源消耗的有益補(bǔ)充，符合我國能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。

2產(chǎn)業(yè)政策分析

在2016年1月召開的全國糧食流通工作會議上，國家糧食局表示：將充分利用糧食行業(yè)的既有資源，鼓勵各地糧食倉儲基地利用糧庫倉頂鋪設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，在全國范圍內(nèi)啟動“倉頂陽光工程”新能源項目。

國家發(fā)展改革委、國家糧食局2016年10月13日印發(fā)了《國家發(fā)展改革委、國家糧食局關(guān)于印發(fā)<糧食行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要>的通知》。綱要第三節(jié)提出：“十三五期間發(fā)展綠色環(huán)保新型糧食產(chǎn)業(yè)，充分利用糧庫設(shè)施資源和條件，引導(dǎo)社會投入，支持糧食企業(yè)加快實施‘倉頂陽光工程’示范，爭取到2020年裝機(jī)容量達(dá)到1GW?！?/p>

“綱要”專欄6“糧食產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級行動”分項(七)中對“倉頂陽光工程”做出了明確解釋，“倉頂陽光工程”是指在糧庫倉頂鋪設(shè)光伏發(fā)電板(瓦)，促進(jìn)綠色準(zhǔn)低溫儲糧，保持糧食品質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

因此，糧庫倉頂光伏發(fā)電項目完全符合國家的產(chǎn)業(yè)政策，具有區(qū)域示范效應(yīng)。

3項目設(shè)計方案

3.1糧庫基本情況

根據(jù)調(diào)研及實地勘察情況，懷遠(yuǎn)縣目前有儲量為4-8萬噸的糧庫約18個（不含中央儲備糧庫），倉頂結(jié)構(gòu)多為鋼筋混凝土屋面，部分為彩鋼瓦屋面，基本在2015年至2017年間建成。單體倉頂面積不等，約在5000-15000平方米之間，18個糧庫屋頂總面積約為20萬平方米。糧庫分布在全縣19個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，所有權(quán)歸屬為蚌埠市懷遠(yuǎn)縣糧食局。

3.2電力接入情況

經(jīng)咨詢安徽省電力設(shè)計院，單體容量小于4MW的光伏項目可以通過10kV線路就近接入。項目設(shè)計每個糧庫倉頂單體光伏容量約為1MW，經(jīng)現(xiàn)場實地調(diào)研，每個糧庫均有10kV變壓器，可就近接入，線路長度不超過300m。

3.3指標(biāo)情況

根據(jù)《國家發(fā)展改革委國家能源局關(guān)于完善光伏發(fā)電規(guī)模管理和實行競爭方式配置項目的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源〔2016〕1163號），文件指出“利用固定建筑物屋頂、墻面及附屬場所建設(shè)的光伏發(fā)電項目以及全部自發(fā)自用的地面光伏電站項目不受年度規(guī)模限制，各地區(qū)可隨時受理項目備案，項目投產(chǎn)后即納入國家可再生能源發(fā)電補(bǔ)貼范圍?！表椖吭O(shè)計為分布式屋頂光伏項目，符合不限規(guī)模的光伏發(fā)電類型。

3.4安裝方式

項目初步設(shè)計總裝機(jī)容量約為16MW，全部采用固定式支架安裝，共使用屋面面積約為20萬平方米。設(shè)計項目屬于分布式光伏電站，在糧庫倉頂上鋪設(shè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)及相應(yīng)的配套設(shè)施。

經(jīng)咨詢安徽省電力設(shè)計院，鋪設(shè)太陽能電池板及附件設(shè)備的總重量不超過60kg/㎡（0.6kN/㎡）（按水平投影面）。項目實施前，將通過第三方對屋面增加太陽能設(shè)備進(jìn)行全方位的安全評估，根據(jù)安全評估結(jié)果提出對廠房結(jié)構(gòu)的處理意見及建議，以確保建筑物的安全和合理使用。

3.5倉頂屋面加固方案

原則：按現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置，對構(gòu)件截面、材質(zhì)和荷載情況建立計算模型，對糧庫倉頂按增加太陽能設(shè)備荷載后的工況進(jìn)行計算復(fù)核。糧庫倉頂光伏板鋪設(shè)將避開風(fēng)機(jī)等屋面設(shè)備，并留出維修通道，同時注重防水、保溫措施，滿足國家規(guī)范及安全使用要求。

彩鋼瓦屋面：通過屋面檁條核算、檁條驗算、檁條加固等技術(shù)步驟，計算復(fù)核主體結(jié)構(gòu)，符合最新設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，后加檁條與原有檁條協(xié)同受力，側(cè)向穩(wěn)定性將有所提高，承載力將高于原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

混凝土屋面：對加固前與加固后“有限元模型”計算分析，由于原混凝土屋面設(shè)有外露卷材防水層，為了不破壞已有卷材防水層，新增太陽能光伏支架擬采用鋼筋混凝土支墩配重方案：配重砼支墩頂部預(yù)埋地腳錨栓，錨栓上固定鋼連接件，鋼連接件上再固定支架斜梁，支架斜梁垂直于屋脊、間距為3米、為冷彎薄壁C型鋼截面，支架斜梁上再固定組件導(dǎo)軌，組件導(dǎo)軌平行于屋脊、垂直于斜梁，導(dǎo)軌多跨連續(xù)、跨度3米、為冷彎薄壁U型鋼截面，組件采用壓塊固定于U型截面導(dǎo)軌上。

3.6投資情況

經(jīng)初步測算，結(jié)合建設(shè)規(guī)模及當(dāng)?shù)厝照諚l件等情況，預(yù)計總投資1.12億元人民幣；屋面租金按市場行情，價格約為5元每平米每年，按懷遠(yuǎn)縣糧庫屋頂總面積20萬平方米計算，每年屋面租金的直接收入將達(dá)到100萬元。

項目落地后，中國能源建設(shè)集團(tuán)投資有限公司將在懷遠(yuǎn)縣成立項目公司，項目建設(shè)期將為當(dāng)?shù)卣c居民帶來可觀的人工消費(fèi)以及工程收益，帶動當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)。項目建設(shè)期將為懷遠(yuǎn)縣帶來約300萬元的稅收，項目建成運(yùn)營后，每年將為懷遠(yuǎn)縣帶來約230萬的稅收（以每年項目產(chǎn)生的發(fā)電量計算）。

4現(xiàn)實意義

與已有建筑相結(jié)合，在糧庫倉頂設(shè)計建設(shè)光伏發(fā)電項目，具有重要的現(xiàn)實意義。

（1）充分利用土地資源

在屋面上安裝光伏陣列，實現(xiàn)了土地資源的充分利用，無需額外用地或增建其他設(shè)施。

（2）補(bǔ)充企業(yè)用電，減少當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)壓力

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的增快，用電需求大幅增加，特別是夏季，白天工作時間，由于大量制冷設(shè)備的使用，形成電網(wǎng)用電高峰。而這時也是光伏陣列發(fā)電最多，上網(wǎng)電量最大的時候，光伏系統(tǒng)能夠給企業(yè)提供電力補(bǔ)充，減少當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)壓力。

（3）節(jié)能減排

在化石能源逐步枯竭、環(huán)境污染日異嚴(yán)重、生態(tài)意識不斷增強(qiáng)的今天，實現(xiàn)對太陽能、建筑的綜合利用，避免了由于使用一般化石燃料發(fā)電所導(dǎo)致的空氣污染和廢渣污染，不產(chǎn)生固體廢棄物，又能夠優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造生態(tài)環(huán)境，改善居住條件，還將對建設(shè)生態(tài)文明與和諧社會發(fā)揮十分重要的戰(zhàn)略作用。

（4）打造城市形象

太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是一個前途光明且又極具社會效益的項目。光伏發(fā)電示范項目的興建不僅能減少對電網(wǎng)電力的消耗，減輕當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的壓力，使用綠色能源，還能起到節(jié)約傳統(tǒng)能源的作用，有助于提升懷遠(yuǎn)縣的城市形象。

參考文獻(xiàn)：

[1]白建勇.屋頂光伏系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價及運(yùn)營模式選擇研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2014

[2]暴二平，祝新成，崔海明.某工程屋頂光伏