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“光伏+水厂”一年减碳2000吨!光伏监控系统应用

更新时间:2023-11-08   点击次数:1022次

8月20日,洋湖再生水厂分布式光伏项目一期正式并网发电。项目是洋湖再生水零碳产业园的重要组成部分,建成后每年能提供绿电360万千瓦时,自发自用率100%,以实际行动助力“双碳"加速度。198.2138.0729

闲置空间安装光伏电站

洋湖再生水厂分布式光伏项目位于洋湖总部经济区,是湖南湘江新区“两型"示范项目,由长沙城发集团旗下城发能源公司投资建设。“这是城发能源的分布式光伏项目,总装机规模4.18兆瓦,主要是利用再生水厂原有建/构筑物、露天停车场等上方闲置空间,建设分布式光伏电站。"长沙城发能源公司总经理助理邹佳介绍。

20日上午,洋湖再生水厂分布式光伏项目一期正式并网发电。均为长沙晚报全媒体记者 王志伟 摄

“项目一共将安装7000多块光伏板,每年能提供绿电360万千瓦时,所发电量由洋湖再生水厂100%消纳,占到整个厂区白天用电量的60%左右,每年减碳量约2000吨。"长沙城发能源公司能源科技事业部部长陈明鉴算了一笔账,一户家庭一年的用电量约2000千瓦时,相当于项目所发电量能保证1800户家庭日常用电

洋湖再生水零碳产业园是集光伏发电、污水处理、中水回用、区域集中供能、有机肥料等绿色产业于一体的综合性零碳示范园区,依托分布式光伏的绿色能源供应,再生水厂将城市污水净化再生,尾水余热用于区域能源供能,产出的中水经由灌溉湿地后回归自然水系等,这间“绿色工厂"将有限的空间资源高度集约,最终打造出绿色低碳的美丽生态“大循环"体系。

为推动分布式光伏发电发展,国家近年出台一系列支持政策,地方配套政策也不断推出,分布式光伏发电呈现蓬勃发展态势。眼下,越来越多的工厂、办公楼、农房屋顶、水质净化厂等,都采用了这样的分布式光伏发电,相当于建起了一个个“绿色电站",在实现集约节约用地,为企业、居民节省电费支出的同时,也将保障社会用电平衡、缓解用电负荷缺口,助力“碳达峰"“碳中和"目标实现。

污水处理厂内设备多、运行时间长,是用电大户。据统计,我国城市污水处理厂平均电耗为0.292 KWh/m³,电耗逐渐成为污水厂成本控制的关键因素之一。由于污水处理厂水池横跨长、地下管线多、障碍物高、施工困难等问题,“污水厂+光伏"的项目并未能大规模落地。

双碳目标下,污水处理厂节能降耗被提上日程,专业人士认为,如果全国4000多座污水处理厂按照每个污水厂平均可建设5兆瓦光伏电站预估,则这些污水厂可建设光伏电站的规模将超200亿瓦。

为了提高污水处理效率及水质,越来越多的污水厂开始探索光伏发电的模式。在此,小编为大家盘点下已经建成的污水处理厂+光伏发电项目。

最大污水处理厂分布式光伏发电项目全容量并网运行

日前,的污水处理厂分布式光伏发电项目北湖污水处理厂光伏电站终于实现了全容量正式并网运行。电站采用“自发自用,余电上网"模式。据测算,在25年运营期内,该光伏项目每年可提供约2200万度的绿色清洁电能,节约发电燃煤约0.8万吨,相当于减少二氧化碳(CO2)排放量约2万吨,环保效益突出,节能减排。

据了解,北湖污水处理厂光伏项目是武汉市主城区开展的污水处理厂分布式光伏项目。

江苏省最大的自来水厂光伏电站开工

2022年3月,无锡市市政集团下属无锡市水务集团有限公司锡澄水厂4.6MW光伏电站项目正式开工建设。该项目是江苏省内最大的自来水厂光伏发电站,总体建设规模为4619.16kWp,采用最佳倾角布置方式,使用清水池顶面积约4.4万㎡,是已知省内单体面积最大的自来水厂光伏电站建设项目。

采用“自发自用,余电上网"供电模式,通过对太阳能的综合利用,实现太阳能光伏发电应用。建成后25年总发电量约为12777.3万kWh,25年年平均发电量约511.1万kWh。

经测算,与燃煤火电站相比,每年可为国家节约1580吨以上标准煤,相应每年可减少多种有害气体和废气排放,其中减少SO2排放量约150吨,NOx(以NO2计)排放量约14吨,每年可减少温室气体CO2的排放量约4300吨。

义乌市污水厂分布式光伏项目实现并网发电

2022年1月26日,水处理公司江东污水厂分布式光伏发电应用项目实现并网发电。截至2月9日共计发电1.8万度。

江东污水厂分布式光伏发电项目主要利用二期氧化沟和深床滤池上部空间近10000㎡,采用2210块单板容量为545Wp的多晶硅玻璃膜片组建,装机总容量1155.4kwp,预计年发电量约127万千瓦时,每年可以减少二氧化碳排放量约1090吨。

济南梅兰德水厂光伏发电

济南梅兰德水厂光伏发电项目,系山东省柔性超大跨距式光伏支架电站示范工程,装机容量为300千瓦,年发电量37万千瓦时,预计在25年的运营期内总发电量约807万千瓦时。项目建成后,每年减排二氧化碳369.54吨,寿命周期内节约标准煤约3260吨,生态效益和环境效益显著。

其他的还有合肥试点的光伏污水厂包括王小郢污水处理厂、十五里河污水处理厂、小仓房污水处理厂、陶冲污水处理厂,总建设规模达16.3兆瓦。这些项目每年可发电1567万千瓦时。与相同发电量的火电厂相比,可以节约标准煤约5887吨,年减少二氧化碳排放约15753吨,降低粉尘排放约4298吨,节约电费约105万元,效益良好。

台州市污水处理厂光伏电站

台州市污水处理厂光伏电站项目,利用台州污水处理厂的屋顶、沉淀池、生化池和接触池等处总装机容量为7MW的分布式光伏项目,分两期进行。其中一期为4.39兆瓦,二期为2.61兆瓦。台州市水处理发展有限公司每年总用电量平均为2000多万度。

王小郢污水处理厂

王小郢污水处理厂占地约400亩,于1993年正式开工建设。设计处理能力为30万立方米/日,主要收水范围为老城区、 西南郊等地,服务面积达95.68平方公里。该污水处理厂分两期建设,两期工程的日处理污水能力均为15万立方米,先后于1998年、2001年建成投产,一度成大规模的改良性氧化沟污水处理厂。

特别值得一提的是,该污水处理厂是超级光伏电站。王小郢污水处理厂分布式光伏发电项目于2018年8月正式并网发电。这是安徽省建成投产的污水处理厂光伏项目,单体规模位。据介绍,该项目通过在污水处理厂的氧化沟和沉淀池上方空间布排光伏组件,有效地实现了土地及空间资源的二次开发利用。

王小郢污水处理厂占用空间面积约11万平方米,并网电压等级为10kV,项目分两个并网点接至厂区内10kV配电室。每年可提供约1200万度绿色清洁电能,相当于每年节约标准煤3936吨,减排二氧化碳11965吨,降低碳粉尘排放3264吨。所发电能采用“自发自用、余电上网"模式,其中90%以上可被污水处理厂就地消纳。

王小郢污水处理厂因享受电价优惠政策,每年可节省电费支出70万元以上。在源源不断的输送“绿色"电力的同时,有效的实现了土地及空间资源的二次开发利用。同时光伏板对污水池的遮挡,能有效抑制池内水体藻类生长,很大程度上提高了污水处理效率及水质。

由于污水池周边管线错综复杂且年代久远,在施工期间为避免对原有管线的破坏及影响水厂的正常生产运营,本项目采用了先进的物勘探测技术、人工二次复测工艺,做到对水厂管线零破坏、零影响。同时加大对安装过程的现场监控,采取主动及被动管理、保证了安装期间不破坏不影响水厂的正常运行。

中原环保马头岗水务公司

中原环保股份有限公司马头岗水务分公司(简称“马头岗水务")是国务院批复的《国家重点流域水污染防治“十二五"规划》中、功能、污染物减排的城市生活污水处理项目。

项目投运以来,大大改善了郑州市北部区域地面河流水体质量,对保护淮河水系、改善生态环境有着重大意义。同时,自主开发出“水务+光伏"的分布式光伏发电新模式,已成为亚洲最大的“全流程智能自动控制+光伏能源回用"的现代化污水处理厂。

马头岗水务在厂区内安装了约15万平方米的光伏板,总容量高达17兆瓦,每年可提供约3300万度的绿色电能,相当于植树造林约18300棵,节约发电燃煤约1.32万吨,减少二氧化碳排放量约3.29万吨,减少粉尘排放约8976吨,环保效益突出,节能减排。

马头岗水务位于河南省郑州市东北部,服务范围为郑州市东北部区域,服务面积约209平方公里,占地面积1057亩,总投资约16亿元,总设计污水处理规模60万立方米/日,目前出水水质执行河南省《贾鲁河流域水污染物排放标准》。

一期工程建设规模30万立方米/日,污水处理采用多点进水前置缺氧A²/O工艺;二期工程建设规模30万立方米/日,污水处理采用“改良A²/O+混凝、沉淀、过滤+次氯酸钠消毒"工艺。

运维平台介绍

AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台通过监测光伏站点的逆变器设备,气象设备以及摄像头设备、帮助用户管理分散在各地的光伏站点。主要功能包括:站点监测,逆变器监测,发电统计,逆变器一次图,操作日志,告警信息,环境监测,设备档案,运维管理,角色管理。用户可通过WEB端以及APP端访问平台,及时掌握光伏发电效率和发电收益。

应用场所

目前我国的两种分布式应用场景分别是:广大农村屋顶的户用光伏和工商业企业屋顶光伏,这两类分布式光伏电站今年都发展迅速。

系统结构

在光伏变电站安装逆变器、以及多功能电力计量仪表,通过网关将采集的数据上传至服务器,并将数据进行集中存储管理。用户可以通过PC访问平台,及时获取分布式光伏电站的运行情况以及各逆变器运行状况。平台整体结构如图所示。

系统功能

AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台软件采用B/S架构,任何具备权限的用户都可以通过WEB浏览器根据权限范围监视分布在区域内各建筑的光伏电站的运行状态(如电站地理分布、电站信息、逆变器状态、发电功率曲线、是否并网、当前发电量、总发电量等信息)。

光伏发电

综合看板

●显示所有光伏电站的数量,装机容量,实时发电功率。

●累计日、月、年发电量及发电收益。

●累计社会效益。

●柱状图展示月发电量

电站状态

●电站状态展示当前光伏电站发电功率,补贴电价,峰值功率等基本参数。

●统计当前光伏电站的日、月、年发电量及发电收益。

●摄像头实时监测现场环境,并且接入辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●显示当前光伏电站逆变器接入数量及基本参数。

逆变器状态

●逆变器基本参数显示。

●日、月、年发电量及发电收益显示。

●通过曲线图显示逆变器功率、环境辐照度曲线。

●直流侧电压电流查询。

●交流电压、电流、有功功率、频率、功率因数查询。

4.4.1.4电站发电统计

●展示所选电站的时、日、月、年发电量统计报表。

逆变器发电统计

●展示所选逆变器的时、日、月、年发电量统计报表

配电图

●实时展示逆变器交、直流侧的数据。

●展示当前逆变器接入组件数量。

●展示当前辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●展示逆变器型号及厂商。

逆变器曲线分析

●展示交、直流侧电压、功率、辐照度、温度曲线。

事件记录

●操作日志:用户登录情况查询。

●短信日志:查询短信推送时间、内容、发送结果、回复等。

●平台运行日志:查看仪表、网关离线状况。

●报警信息:将报警分进行分级处理,记录报警内容,发生时间以及确认状态。

运行环境

●视频监控:通过安装在现场的视频摄像头,可以实时监视光伏站运行情况。对于有硬件条件的摄像头,还支持录像回放以及云台控制功能。

系统硬件配置

交流220V并网

交流220V并网的光伏发电系统多用于居民屋顶光伏发电,装机功率在8kW左右。

部分小型光伏电站为自发自用,余电不上网模式,这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置,避免往电网输送电能。光伏电站规模较小,而且比较分散,对于光伏电站的管理者来说,通过云平台来管理此类光伏电站非常有必要,安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面:

交流380V并网

根据国家电网Q/GDW1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》,8kW~400kW可380V并网,超出400kW的光伏电站视情况也可以采用多点380V并网,以当地电力部门的审批意见为准。这类分布式光伏多为工商业企业屋顶光伏,自发自用,余电上网。分布式光伏接入配电网前,应明确计量点,计量点设置除应考虑产权分界点外,还应考虑分布式电源出口与用户自用电线路处。每个计量点均应装设双向电能计量装置,其设备配置和技术要求符合DL/T448的相关规定,以及相关标准、规程要求。电能表采用智能电能表,技术性能应满足国家电网公司关于智能电能表的相关标准。用于结算和考核的分布式电源计量装置,应安装采集设备,接入用电信息采集系统,实现用电信息的远程自动采集。

光伏阵列接入组串式光伏逆变器,或者通过汇流箱接入逆变器,然后接入企业380V电网,实现自发自用,余电上网。在380V并网点前需要安装计量电表用于计量光伏发电量,同时在企业电网和公共电网连接处也需要安装双向计量电表,用于计量企业上网电量,数据均应上传供电部门用电信息采集系统,用于光伏发电补贴和上网电量结算。

部分光伏电站并网点需要监测并网点电能质量,包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等,需要安装单独的电能质量监测装置。部分光伏电站为自发自用,余电不上网模式,这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置,避免往电网输送电能,系统图如下。

这种并网模式单体光伏电站规模适中,可通过云平台采用光伏发电数据和储能系统运行数据,安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面:

10kV或35kV并网

根据《国家能源局关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项通知》(国发新能〔2019〕49号),对于需要国家补贴的新建工商业分布式光伏发电项目,需要满足单点并网装机容量小于6兆瓦且为非户用的要求,支持在符合电网运行安全技术要求的前提下,通过内部多点接入配电系统。

此类分布式光伏装机容量一般比较大,需要通过升压变压器升压后接入电网。由于装机容量较大,可能对公共电网造成比较大的干扰,因此供电部门对于此规模的分布式光伏电站稳控系统、电能质量以及和调度的通信要求都比较高。

光伏电站并网点需要监测并网点电能质量,包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等,需要安装单独的电能质量监测装置。

上图为一个1MW分布式光伏电站的示意图,光伏阵列接入光伏汇流箱,经过直流柜汇流后接入集中式逆变器(直流柜根据情况可不设置),最后经过升压变压器升压至10kV或35kV后并入中压电网。由于光伏电站装机容量比较大,涉及到的保护和测控设备比较多,主要如下表: