“新能源”发电技术在加油站应用的可行性探讨

杨光 王金燕

摘 要：主要阐述了新能源技术的发展情况，通过分析产业政策、技术条件、基础数据、经济指标五方面的指标，对各种新能源在加油站上应用进行技术路线研究，通过相关研究，以目前技术成熟度来进行考量，充分考虑场地条件，对风能、太阳能的使用条件进行分析，综合各种因素，目前最可行的应用技术为光伏发电技术，并通过经济分析，提出在加油站应用光伏发电技术应用的适用条件。

关键词：新能源 光伏发电 技术条件 盈利能力

新能源简介：新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

由于加油站及油库的地质条件及场地所限，只有太阳能和风能可以推广使用。

本次调研结果从产业政策、技术条件、基础数据、经济指标五方面对项目可行性进行分析。

一、国家相关产业政策

2013年7月4日，国务院下发了《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》（国发〔2013〕24号），《意见》中明确补贴年限20年；补贴按月结算提高支付及时性。

2013年8月26日，国家发展改革委下发了《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》（发改价格〔2013〕1638号）、通知中明确对分布式光伏发电实行按照全电量补贴的政策，电价补贴标准为每千瓦时0.42元（含税，下同），通过可再生能源发展基金予以支付，由电网企业转付；其中，分布式光伏发电系统自用余电上网，由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购，现阶段以云南省为例电网的收购价格为每千瓦时0.36元。

2009年7月12日，国家发展改革委下发了《关于完善风力发电上网电价政策的通知》（发改价格〔2009〕1906号）、通知中规定分资源区制定陆上风电标杆上网电价。按风能资源状况和工程建设条件，决定将全国分为四类风能资源区，相应制定风电标杆上网电价。以云南省为例，属于四类资源区，标杆上网收购价格为每千瓦时0.61元。

经走访使用新能源的用电单位，国家给予的电价补贴0.42元/千瓦时，各省的补贴不尽相同，并且部分省份由于政策落实不到位，用户暂时无法拿到补贴，余电上网需要与当地用电管理部门进行协商才能获得收购价格。

综合以上因素，本次测算主要考虑加油站自发自用。

二、技术条件分析

由于近年来中国多晶硅产能过剩，风能、太阳能发电的关键技术得到突破，现阶段的发电技术已较成熟，成本也较前几年有所下降，以云南省为例，地处西南靠近赤道太阳能、风能资源比较丰富，具备开展风能、太阳能利用的条件，下面对风力发电及太阳能发电技术在加油站上应用进行技术分析。

1.风力发电的基本原理

风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电；风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。

2.光伏发电基本原理

太阳能发电主要是光伏发电（以下称光伏发电），在光照条件下，光伏材料吸收光能后，在其材料两端产生电动势。光伏发电是利用这种光伏材料-二极管的界面的光生伏特效应，而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏板经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电系统由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。

光伏发电又分为储能式和并网式，下面分别进行介绍：

储能式光伏发电系统是不与常规电力系统相连接而独立运行的发电系统。其基本工作原理就是在太阳光照射下，将光伏电池板产生的电能通过控制器直接给负载供电（对于含有交流负载的光伏系统而言，还需要增加逆变器，将直流电变成交流电），在满足负载需求的情况下将多余的电力给储电池充电进行能量储存。当日照不足或者在夜间时，则由储电池直接给直流负载供电或通过逆变器给交流负载供电。

并网光伏发电系统是与电力系统连接在一起的光伏发电系统，是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。光伏并网电系统分集中式和分布式两种，集中式并网站容量一般较大，通常在几百千瓦到兆瓦级，而分布式并网系统一般容量较小，在几千瓦到几时千瓦，目前并网光伏发电系统大多为分布式的并网系统。并网光伏发电系统由光伏阵列、逆变器和控制器组成，光伏电池所发的直流电经逆变器逆变成与电网同频率和电压的交流电能，以电压源或电流源的方式送入电力系统。并网系统不需要储电池，减少了储电池的投资损耗，也间接地减少了处理废旧储电池产生的污染，降低了系统运行成本，提高了系统运行和供电的稳定性。同时在设备不损坏的情况下，只需清理光伏板，不需要其它维护。

3.风力发电、光伏发电综合技术分析

（1）风力发电，由于10kw的風机叶片长达8.2米，塔柱高要达到15米左右，在现有加油站场地内很难布置，因此不推荐在加油站内使用风力发电作为加油站的替代能源。

（2）光伏发电，与常用的火力发电系统相比，太阳能光伏发电的优点主要体现在：①无枯竭危险；②安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦建设周期短，获取能源花费的时间短。缺点：①照射的能量分布密度小，要占用较大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。

综合考虑加油站空间，采用光伏发电技术比较适用，下面对两种光伏发电技术进行分析其优缺点：

储能式光伏发电，由于会形成能源供应“孤岛”，系统出现极端操作条件（用电峰值过高）、连续的阴雨天气将导致储能系统无法使用，同时目前的蓄电池存贮技术也不成熟，维护需要专业技术人员。经调研云南某加油站在2012年安装了储能式光伏发电装置，但由于早期技术不成熟，维护人员不专业，电池未进行定期检修，导致该套设备处于闲置状态，并未达到节电效果。因此不建议采用储能式光伏发电技术。

并网式光伏发电，具有技术成熟、性能可靠、维护量小的特点，是在现有加油站条件下，最具有推广价值的技术方案。因此在下面也以并网式光伏发电作为重点的研究对象。

三、基础数据采集与分析

目前加油站使用并网式光伏发电技术，经调研将从场地条件、光照条件、加油站用电基础数据、项目投资四方面进行论述：

1.场地条件分析

目前加油站可安装太阳能光伏板的位置：站房屋顶、罩棚顶及边坡。

目前主流的太阳能电池板要求荷载为0.35KN/ m2：加油站站房屋面设计荷载2KN/m2满足安装荷载要求，站房屋顶设计面积约200平方米，去除光伏板预留检修通道及太阳能热水器所占空间，最大可使用面积为130平方米；目前螺栓球网架设计静荷载为0.3KN/m2，同时还要考虑风荷载的影响，在目前的网架中安装光伏板还需对结构设计强度进行重新计算后方可进行安装；罩棚顶采用型钢结构，其荷载完全可以承受，可以加装太阳能光伏板。

2.光照条件分析

以云南地区太阳能资源地区分布为例，其特点是西多东少，丰富区在楚雄州、大理州、丽江市、红河州的中北部、德宏州、保山市等地，年太阳辐射量在5800兆焦耳/m2以上。欠豐富区在昭通市北部、怒江州北部、滇东南边境地区，年太阳总辐射量在4600兆焦耳/m2以下。

现在主流的光伏板，在光照条件充足的情况下，每天按有效工作时间为5小时，以昆明地区为例，通过调研现有的分布式光伏发电设备，采集2015年-2016年发电量数据，进行大数据分析，太阳能光伏板发电量平均为3.5千瓦时/10m2*天（含所有天气情况，如阴天、雨天、雾天）。

3.加油站用电量数据采集

通过提取某公司数据，2015-2016年运营加油站的用电量，2015年加油站单站每天用电量为101.88千瓦时，2016年加油站单站每天用电量为104.44千瓦时，单站年电费平均约为2.5万元，日间用电量约占全天用电量的45%。

4.项目投资分析

要达到并网式光伏发电，必须符合电网公司的设计要求，要由光伏板、控制柜（含计量表）和逆变器等组成，加油站暂时可不考虑增加软件控制系统，抄表工作可由加油站员工在巡检时进行抄录，项目投资大约为1万元/10m2，使用年限为25年。

四、经济指标分析

本次研究以并网式光伏发电进行测算，分别从财务净现值（NPV），静态投资回收期（Pt）、内部收益率（IRR）、总投资收益率（EBIT），四个经济指标进行盈利能力分析。

以下两种方案，都采用并网式光伏发电技术：方案一是在站房屋顶布置光伏板，只用于加油站日间供电；方案二是在站房屋顶及罩棚顶布置光伏板，除用于加油站日间用电，剩余电量并网获得发电收益。

方案一：在站房屋顶布置光伏板130m2，每天10m2光伏板发电量为3.5千瓦时，市电的收费标准为0.67元/千瓦时，项目投资为1万元/10m2，项目寿命期为25年，投资收益率按6%计算（按银行贷款利率），不考虑项目残值。

1）财务净现值

每天发电量=130*3.5/10=45.5千瓦时，全部用于加油站日间用电，其余电量由电网提供。

每年节约电费=45.5*365*0.67=11127.03元。（全年单站电费约2.5万元）

项目投资=1*130/10=13万元。

财务净现值（NPV）=A*（P/A，I%，25）-13000

=11127.03*（（1+6%）25-1）/ （1+6%）25*6%）-13000

=12240.72元

静态投资回收期（Pt）=12-1+7602.73/11127.03=11.68年

内部收益率（IRR）=7%-（7%-6%）*330.29/12240.72=6.97%

总投资收益率（EBIT）=12240.72/130000=9.42%

从上面三个财务指标计算，项目可以实现收益，但收益较小，回收期较长。

注：如得到补贴0.42元/千瓦时，补贴周期20年，则项目的财务净现值92245.14元，静态投资回收期4.45年，内部收益率13.67%，总投资收益率13.92%，项目不但可以节约用电成本还可实现盈利。

方案二：在站房屋顶安装光伏板130m2，罩棚顶安装350m2，每天10m2光伏板发电量为3.5千瓦时，市电的收费标准为0.67元/千瓦时，自发电上网电价为0.36元/千瓦时，日间用电量按45千瓦时计算，项目投资为1万元/10m2，项目寿命期为25年，投资收益率按6%计算（银行贷款利率），不考虑项目残值。

1）财务净现值

每天发电量=（130+350）*3.5/10=168千瓦时，满足加油站日间用电量，剩余电量上网发电。

每年节约电费=45.5*365*0.67=11127.03元。

每年余电上网电费=122.5*365*0.36=16096.5元。

项目投资=1*480/10=48万元。

财务净现值（NPV）=A*（P/A，I%，25）-480000

=（11127.03+16096.5）*（（1+6%）25-1）/ （1+6%）25*6%）-480000

=-131991.98元

财务净现值小于0，从盈利能力角度分析，项目不可行。

注：如得到补贴0.42元/千瓦时，补贴周期20年，则项目的财务净现值163408.96元，静态投资回收期9.06年，内部收益率9.62%，总投资收益率11.04%，项目可以实现节约用电成本的目的。

五、结论

根据以上五方面的调研和分析，加油站安装光伏发电系统，每年可节约电费约1.1万元/单站，节电效果比较明显。但在没有落实国家补贴政策的情况下，项目的投资效益、盈利能力并不明显，并且项目的投资回收期较长，不宜大面积开展，建议在新建加油站上试点该项目，短期租赁站不宜使用该技术。

在具备以下几个技术条件的情况下可以的推广光伏发电技术。

1. 发电系统宜采用并网式光伏发电系统，尽量自发自用保障日间用电需求。

2. 太阳能资源比较丰富的区域，光照时间较长的地区，北回归线以南地区。

3.加油站可利用铺设光伏板的面积不少于130平方米。

4.加油站的日间用电量不小于45千瓦时。

如补贴政策落实到位，在加油站上可以全面推广使用光伏发电技术。

参考文献：

作者简介：

杨光：1976年4月出生，高级经济师，现工作单位中国石油天然气股份有限公司云南销售分公司

王金燕：1977年12月出生，高级机械工程师，现工作单位中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司