馬廣平

（廣東陽江港港務(wù)股份有限公司，廣東陽江 529500）

0.引言

“碳達峰、碳中和”雙碳目標的提出，給國內(nèi)各工業(yè)企業(yè)提出了綠色能源的發(fā)展要求，而作為貿(mào)易的重要樞紐—港口碼頭的綠色低碳能源的普及也同樣勢在必行，港口碼頭作為中國海上貿(mào)易的關(guān)鍵節(jié)點，承擔著進出口貨物周轉(zhuǎn)、交易等重要任務(wù)，能源消耗也十分巨大。為了節(jié)能降碳，有必要從港口碼頭的能源供給側(cè)進行綠色低碳能源的變革。本文以廣東陽江港某港務(wù)公司的風電和光伏發(fā)電的研究為例，重點研究風電和光伏發(fā)電綠色低碳能源在港口碼頭推進“雙碳”目標過程中的可行性方案研究，給同類企業(yè)提供相應(yīng)可參考的內(nèi)容。

1.風電和光伏發(fā)電在陽江港實施的可行性研究

陽江港某港務(wù)公司位于廣東省陽江市西南方向的平岡鎮(zhèn)，與廣州港和湛江港共同組成廣湛水運體系，地理位置優(yōu)勢十分突出，運輸吞吐能力能夠達到1600萬t以上，2萬t級以上泊位3個，規(guī)劃港口碼頭建設(shè)13座，是我國西南地區(qū)關(guān)鍵的出?？谥?。目前陽江港的用電主要采用電網(wǎng)購電，目前年用電量500萬度，預(yù)計2022年年用電量提升至1000萬度，在“雙碳”目標的要求下，耗能壓力巨大。所以通過風力發(fā)電與光伏發(fā)電逐漸提高港口碼頭綠色電能的供電比例，以替代部分電網(wǎng)購電份額，可以實現(xiàn)大幅度提高綠色能源占比，從而減少港口碼頭碳排放。

1.1 風電可行性研究

1.1.1 風電實施的方案

（1）風機選址規(guī)劃。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，綜合考慮風量、村莊、交通等因素，設(shè)定四個機位點，其坐標如表1所示。

表1 機位點統(tǒng)計表

（2）機組選型。根據(jù)陽江港所在區(qū)域的風力條件，機組最終定為GW140-3.4型號的風力發(fā)電機組，該機組額定發(fā)電功率為3.4MW，葉輪直徑140m，輪轂高度90m。該機組采用的是直驅(qū)永磁同步風力發(fā)電機組，其滿負荷輸出功率先流經(jīng)變流器，之后再并入電網(wǎng)，由此成功解決了變流器發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的頻率耦合和電壓耦合。基于以上優(yōu)點，最終選擇該型號的風力發(fā)電機組。

（3）接入方式。本方案計劃接入陽江港10kV配電網(wǎng)內(nèi)自我消納，實現(xiàn)自用、余電回饋。規(guī)劃建設(shè)4臺3.4MW風機，總?cè)萘?3.6MW，2臺風機集中在1條集電路線后送出，風機集電途經(jīng)采用10kV架空路線。

1.1.2 風電發(fā)電量和經(jīng)濟性

選擇金風GW140/3.4機型，根據(jù)當?shù)仫L資源及所選風機機型的功率曲線，估算風機理論發(fā)電量，計算時需考慮系統(tǒng)的損失折減，預(yù)估發(fā)電量能夠具有一定的規(guī)模，滿足區(qū)域內(nèi)部分用電需要，如表2所示。

表2 風機發(fā)電量測算表

1.2 光伏發(fā)電的可行性研究

1.2.1 光伏發(fā)電實施的方案

（1）太陽能資源概況。太陽能資源的統(tǒng)計方法，采用行業(yè)權(quán)威的瑞士伯爾尼大氣實驗室的“Metronome氣象數(shù)據(jù)庫”數(shù)據(jù)作為設(shè)計依據(jù)，陽江港所在地的太陽能資源年平均輻射量為1309kW·h/m2。依據(jù)國內(nèi)評價太陽能的標準—《太陽能資源評估方法》（QX/T 89-2008）的具體評價方法判定，陽江港的太陽能屬于Ⅲ類，已達到了可以具備較高發(fā)電量的能源豐富水準，具有明顯的資源開發(fā)和利用經(jīng)濟價值。

（2）光伏發(fā)電方案。1）發(fā)電系統(tǒng)選擇方案。并網(wǎng)式光伏發(fā)電線路系統(tǒng)，所發(fā)的電能經(jīng)由并網(wǎng)逆變器直接分派到負載上，欠缺的電能由電網(wǎng)來協(xié)助增補，溢出的電量則饋入電網(wǎng)實現(xiàn)饋網(wǎng)賣電。發(fā)電主力時間主要集中在8:00～16:00，處于用電尖峰段與高峰段電價最高時段，用電與發(fā)電的時間段較為一致，可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益。故可以利用陽江豐富的太陽能輻照資源，在陽江港新建倉庫頂建設(shè)4000kWp光伏發(fā)電系統(tǒng)，其升壓至10kV，連接陽江港的10kV母線，完成最終的并網(wǎng)[1]。2）光伏組件方案。目前國內(nèi)主流廠商出產(chǎn)的規(guī)格大多數(shù)在335Wp到450Wp之間，綜合分析研判組件效力、技術(shù)質(zhì)量水平的成熟性以及供應(yīng)鏈收貨時的可選擇余地，擬選用單晶硅大功率電池組件，其規(guī)格為450Wp。3）逆變器設(shè)備方案。組串式逆變器優(yōu)點較多[2]。表現(xiàn)為：①不受組串間模塊差別應(yīng)用和無光遮擋的影響，同時降低光伏電池組件最大功率極值點與逆變器契合不佳的問題，盡可能的增加了發(fā)電量；②MPPT 路數(shù)多，組件配置更為靈活；③在雨霧天氣頻繁的部區(qū)，持續(xù)供電周期久；④構(gòu)件小、占地面積小，方便運輸和安置，無需專業(yè)工器具、配電裝置和直流匯流箱；⑤自耗電低、故障影響小、更換維護方便等優(yōu)勢，適用于屋頂與山坡光伏發(fā)電系統(tǒng)，所以本方案采用110kW的組串式逆變器。

1.2.2 光伏發(fā)電量和經(jīng)濟性

依照太陽能輻射量、工況氣溫、具體位置、光伏輸出能量、輸出功率的衰減情況，本方案設(shè)定光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率81%，光伏組件首年衰減3%，第25年衰減不大于20%，計算25年的年均發(fā)電量，光伏發(fā)電平均年發(fā)電量375.51萬度，25年總發(fā)電量9387.81萬度，具有前景廣闊的發(fā)電規(guī)模。

1.3 經(jīng)濟性評價

1.3.1 投資匡算

應(yīng)用方案規(guī)劃總?cè)萘?4.2MW，其中風電10.2MW，光伏發(fā)電4MWp，初步匡算總投資約9760萬元：包括風電投資約8160萬元（按8000元/kW匡算）和光伏投資1600萬元。資金主要用于建設(shè)所需的主要設(shè)備、輔助設(shè)備、安裝工程、建筑工程、勘查設(shè)計、前期費用及其他費用等[3]。

1.3.2 經(jīng)濟效益

在陽江港實施的風電和光伏發(fā)電經(jīng)濟評價分析，經(jīng)過綜合測算，風電和光伏發(fā)電的投資收益如表3和表4所示。

表3 風電投資經(jīng)濟評價結(jié)果

表4 光伏發(fā)電投資經(jīng)濟評價結(jié)果

1.4 新能源對“雙碳”目標的促進影響

風電和光伏發(fā)電在陽江港建成后，預(yù)計每年可產(chǎn)生的新能源綠色電能約為2313.51萬度，折合年均至少可減少使用標準煤8328.6t、折算成二氧化碳減排達到23065.7t，削減二氧化硫排放約694.1t、減少氮氧化物排放約347t，將有效節(jié)約陽江港的用電耗能，提供可觀的新能源綠色電能，產(chǎn)生了良好的節(jié)能減排效果，為陽江港帶來極佳的綠色節(jié)能的示范效應(yīng)。

2.總結(jié)

通過風電和光伏發(fā)電的綠色低碳新能源在港口碼頭的推廣應(yīng)用，能有效降低港口碼頭的傳統(tǒng)用電耗能，雖然一次性投資具有一定規(guī)模，但從長遠看不僅節(jié)約了日常運行成本，還實現(xiàn)了低碳運行，為“雙碳”目標的推進做出了突出貢獻，所以在港口碼頭推廣風電和光伏發(fā)電等新能源的意義重大。