中國儲能網(wǎng)訊：隨著世界范圍內(nèi)氣候問題和能源問題的日益突出，人們越來越關(guān)注清潔能源的開發(fā)利用。作為取之不盡、用不竭的清潔能源，太陽能受到了越來越多的青睞。在高速公路服務(wù)區(qū)及高速公路沿線建設(shè)光伏電站，可以充分利用現(xiàn)有路側(cè)空間發(fā)展太陽能，也可以解決高速公路服務(wù)區(qū)、沿線設(shè)備、隧道和充電站等設(shè)施用電，為未來綠色智慧交通發(fā)展提供清潔的能源保障。
2017年，京津塘高速公路上的徐官屯服務(wù)區(qū)開始建設(shè)光伏儲能充電一體化電站示范工程。該工程于當(dāng)年9月投入運(yùn)行，為未來綠色交通的建設(shè)探索方向。
自發(fā)自用，余電上網(wǎng)
京津塘高速公路徐官屯服務(wù)區(qū)位于天津市武清區(qū)。該服務(wù)區(qū)建于1987年，隨著用電負(fù)荷的增長，原有的供電設(shè)施逐漸無法滿足用電需求。在用電高峰期，變壓器常常出現(xiàn)重載，制約了服務(wù)區(qū)的整體發(fā)展。
為了解決這一問題，同時為服務(wù)區(qū)和服務(wù)區(qū)充電站提供綠色電能，國家電網(wǎng)公司和招商局集團(tuán)合作，利用徐官屯服務(wù)區(qū)屋頂和空地鋪設(shè)光伏發(fā)電裝置，共計(jì)安裝光伏設(shè)備292千瓦，安裝儲能設(shè)施228千瓦時，與已建成的電動汽車充電站形成光儲充一體化電站。該電站的光伏組件所發(fā)電能匯流后，經(jīng)逆變器、并網(wǎng)計(jì)量裝置，接入配電變壓器低壓側(cè)交流母線，可向服務(wù)區(qū)和充電站供電，剩余電力可經(jīng)配電變壓器上網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”；同時，可利用電池建設(shè)一定比例的儲能設(shè)施。
徐官屯光儲充一體化電站電氣結(jié)構(gòu)圖
在徐官屯服務(wù)區(qū)光儲充一體化電站中，為最大限度地發(fā)揮儲能價值，達(dá)到最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益，對儲能裝置實(shí)施“兩充兩放”管理策略：即在夜間0點(diǎn)到6點(diǎn)時段，選取電網(wǎng)電價低谷時段充電，在6點(diǎn)到10點(diǎn)時段向用電負(fù)荷放電，構(gòu)成第一次充放電；在10點(diǎn)至17點(diǎn)光伏發(fā)電的黃金時段，存儲光伏所發(fā)的過剩綠色電能，在17點(diǎn)至24點(diǎn)負(fù)荷高峰時段，向用電負(fù)荷供電，構(gòu)成第二次充放電。這有利于最大限度地就地消納清潔能源，同時可以有效地平抑電網(wǎng)峰谷負(fù)荷，提高項(xiàng)目整體經(jīng)濟(jì)效益。
徐官屯服務(wù)區(qū)的潛在綠色效益
利用高速公路服務(wù)區(qū)空間資源建設(shè)分布式光伏電站，為高速公路沿線服務(wù)區(qū)和充電站提供綠色清潔電能，既可以創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，也可以發(fā)展綠色能源，減少碳排放。根據(jù)測算，徐官屯服務(wù)區(qū)光伏儲能充電一體化電站在第一年可節(jié)約燃煤約104噸，減少二氧化碳排放約279噸；在全壽命周期內(nèi)可節(jié)約燃煤約2329噸，減少二氧化碳排放約6265噸。
該電站所用的儲能電池為新電池，成本較高。隨著電動汽車的大規(guī)模推廣，未來將有大量車載動力電池退役。這些退役電池容量存在一定的衰減，已無法滿足電動汽車的使用需求，但剩余容量約為初始容量的80%，仍然可以用作備用電源或儲能設(shè)施。預(yù)計(jì)到2020年，我國動力電池的退役量將達(dá)3220萬千瓦時；到2023年，退役量將達(dá)1.01億千瓦時。這些退役電池成本低廉，可以用于儲能項(xiàng)目建設(shè)，節(jié)省項(xiàng)目投資，同時提高動力電池的利用效率。
需要指出的是，由于徐官屯服務(wù)區(qū)屬于我國早期建設(shè)的高速公路服務(wù)區(qū)，與后期建設(shè)的服務(wù)區(qū)相比面積較小，且該項(xiàng)目僅利用服務(wù)區(qū)屋頂和少量地面安裝光伏裝置，因此，考慮上述因素后，服務(wù)區(qū)光伏安裝容量可達(dá)約500千瓦。如果再利用停車場空間建設(shè)頂棚光伏，則服務(wù)區(qū)光伏安裝容量可達(dá)約1兆瓦。
算一筆光伏發(fā)電環(huán)保賬
到2020年，我國高速公路將達(dá)15萬公里。在照明充分的條件下，按照每50公里一對服務(wù)區(qū)估算，全國將共有3000對服務(wù)區(qū)。按照保守、基本、積極三種情況估算，服務(wù)區(qū)理論光伏裝接容量分別為87.6萬千瓦、150萬千瓦和300萬千瓦?？紤]平均年有效光照小時數(shù)為1300小時，發(fā)電效率以80%考慮，全年可發(fā)電分別為9.1億千瓦時，15.6億千瓦時和31.2億千瓦時。按照平均燃煤發(fā)電效率為311克/千瓦時，每噸煤燃燒過程中二氧化碳排放量2.69噸計(jì)算，則高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)光伏電站，每年有望減少燃煤約97萬噸，減少二氧化碳排放261萬噸。
為充分利用高速公路路側(cè)空間資源發(fā)展清潔能源，可進(jìn)一步利用高速公路路側(cè)護(hù)坡、空地、立交橋、匝道、停車場、路面等區(qū)域，因地制宜建設(shè)光伏儲能一體化電站。2016年年底，我國高速公路里程13萬公里，平均寬度50米，考慮遮擋等因素，分別采用5%、10%、20%的利用率，可裝機(jī)容量為3250萬千瓦、6500萬千瓦、13000萬千瓦。若考慮到二級以上等級公路，2016年我國二級及以上等級公路里程60.12萬公里，以平均寬度30米估算，考慮遮擋等因素，分別采用5%、10%、20%的利用率，可裝機(jī)容量約為0.9億千瓦、1.8億千瓦、3.6億千瓦。因此，在我國高速公路和二級以上公路建設(shè)光伏發(fā)電具有巨大的潛力，有望達(dá)到4.9億千瓦，年發(fā)電量可達(dá)4486億千瓦時，約占我國2016年全社會用電量的7.6%，每年可節(jié)省燃煤1.4億噸，減少二氧化碳排放3.7億噸。 ( 來源: 中國公路網(wǎng) 作者：圖/文 北京師范大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué) 江道康 國網(wǎng)電動汽車服務(wù)有限公司 張寶平 )
