摘要：当前太阳能、风能等大规模可再生能源发电技术的应用规模和范围正在不断扩大，可再生新能源并网发电已经成为新型电力系统的大势所趋。本文以安徽省怀远县粮库仓顶光伏发电项目为例，探讨了利用既有的粮库仓顶进行光伏发电项目建设的方案设计。
关键词：太阳能、光伏发电、粮库仓顶
1 引言
太阳能光伏发电属于国家大力支持的可再生能源产业，具有明显的环保和节能效果。光伏发电是直接利用太阳能发电的一项高新技术，它具有许多优点，如：安全可靠、无噪声、无污染，能量随处可得，不受地域限制，无需消耗燃料，无机械转动部件，故障率低，维护简便，可以无人值守，建站周期短，规模大小随意，无需额外架设输电线路，可以方便地与建筑物相结合等。这些优点都是常规发电和其他发电方式所不可比拟的。
安徽电网目前主要是火电电网，单一的电源结构难以满足用电需求和电力系统可持续发展的战略要求。因此，积极地开发利用本地区的太阳能等清洁可再生能源是大势所趋，以多元化能源开发的方式满足经济发展的需求是电力发展的长远目标，也是对安徽省能源消耗的有益补充，符合我国能源可持续发展的战略要求。
2 产业政策分析
在2016年1月召开的全国粮食流通工作会议上，国家粮食局表示：将充分利用粮食行业的既有资源，鼓励各地粮食仓储基地利用粮库仓顶铺设光伏发电系统，在全国范围内启动“仓顶阳光工程”新能源项目。
国家发展改革委、国家粮食局2016年10月13日印发了《国家发展改革委、国家粮食局关于印发<粮食行业“十三五”发展规划纲要>的通知》。纲要第三节提出：“十三五期间发展绿色环保新型粮食产业，充分利用粮库设施资源和条件，引导社会投入，支持粮食企业加快实施‘仓顶阳光工程’示范，争取到2020年装机容量达到1GW。”
“纲要”专栏6“粮食产业转型升级行动”分项(七)中对“仓顶阳光工程”做出了明确解释，“仓顶阳光工程”是指在粮库仓顶铺设光伏发电板(瓦)，促进绿色准低温储粮，保持粮食品质，提高经济效益。
因此，粮库仓顶光伏发电项目完全符合国家的产业政策，具有区域示范效应。
3 项目设计方案
3.1 粮库基本情况
根据调研及实地勘察情况，怀远县目前有储量为4-8万吨的粮库约18个（不含中央储备粮库），仓顶结构多为钢筋混凝土屋面，部分为彩钢瓦屋面，基本在2015年至2017年间建成。单体仓顶面积不等，约在5000-15000平方米之间，18个粮库屋顶总面积约为20万平方米。粮库分布在全县19个乡镇，所有权归属为蚌埠市怀远县粮食局。
3.2 电力接入情况
经咨询安徽省电力设计院，单体容量小于4MW的光伏项目可以通过10kV线路就近接入。项目设计每个粮库仓顶单体光伏容量约为1MW，经现场实地调研，每个粮库均有10kV变压器，可就近接入，线路长度不超过300m。
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3.3 指标情况
根据《国家发展改革委 国家能源局关于完善光伏发电规模管理和实行竞争方式配置项目的指导意见》（发改能源〔2016〕1163号），文件指出“利用固定建筑物屋顶、墙面及附属场所建设的光伏发电项目以及全部自发自用的地面光伏电站项目不受年度规模限制，各地区可随时受理项目备案，项目投产后即纳入国家可再生能源发电补贴范围。”项目设计为分布式屋顶光伏项目，符合不限规模的光伏发电类型。
3.4 安装方式
项目初步设计总装机容量约为16MW，全部采用固定式支架安装，共使用屋面面积约为20万平方米。设计项目属于分布式光伏电站，在粮库仓顶上铺设太阳能光伏发电系统及相应的配套设施。
经咨询安徽省电力设计院，铺设太阳能电池板及附件设备的总重量不超过60kg/㎡（0.6kN/㎡）（按水平投影面）。项目实施前，将通过第三方对屋面增加太阳能设备进行全方位的安全评估，根据安全评估结果提出对厂房结构的处理意见及建议，以确保建筑物的安全和合理使用。
3.5 仓顶屋面加固方案
原则：按现有的结构进行布置，对构件截面、材质和荷载情况建立计算模型，对粮库仓顶按增加太阳能设备荷载后的工况进行计算复核。粮库仓顶光伏板铺设将避开风机等屋面设备，并留出维修通道，同时注重防水、保温措施，满足国家规范及安全使用要求。
彩钢瓦屋面：通过屋面檩条核算、檩条验算、檩条加固等技术步骤，计算复核主体结构，符合最新设计规范标准，后加檩条与原有檩条协同受力，侧向稳定性将有所提高，承载力将高于原设计标准。
混凝土屋面：对加固前与加固后“有限元模型”计算分析，由于原混凝土屋面设有外露卷材防水层，为了不破坏已有卷材防水层，新增太阳能光伏支架拟采用钢筋混凝土支墩配重方案：配重砼支墩顶部预埋地脚锚栓，锚栓上固定钢连接件，钢连接件上再固定支架斜梁，支架斜梁垂直于屋脊、间距为3米、为冷弯薄壁C型钢截面，支架斜梁上再固定组件导轨，组件导轨平行于屋脊、垂直于斜梁，导轨多跨连续、跨度3米、为冷弯薄壁U型钢截面，组件采用压块固定于U型截面导轨上。
3.6 投资情况
经初步测算，结合建设规模及当地日照条件等情况，预计总投资1.12亿元人民币；屋面租金按市场行情，价格约为5元每平米每年，按怀远县粮库屋顶总面积20万平方米计算，每年屋面租金的直接收入将达到100万元。
项目落地后，中国能源建设集团投资有限公司将在怀远县成立项目公司，项目建设期将为当地政府与居民带来可观的人工消费以及工程收益，带动当地就业。项目建设期将为怀远县带来约300万元的税收，项目建成运营后，每年将为怀远县带来约230万的税收（以每年项目产生的发电量计算）。
4 现实意义
与已有建筑相结合，在粮库仓顶设计建设光伏发电项目，具有重要的现实意义。
（1）充分利用土地资源
在屋面上安装光伏阵列，实现了土地资源的充分利用，无需额外用地或增建其他设施。
（2）补充企业用电，减少当地电网压力
随着经济发展的增快，用电需求大幅增加，特别是夏季，白天工作时间，由于大量制冷设备的使用，形成电网用电高峰。而这时也是光伏阵列发电最多，上网电量最大的时候，光伏系统能够给企业提供电力补充，减少当地电网压力。
（3）节能减排
在化石能源逐步枯竭、环境污染日异严重、生态意识不断增强的今天，实现对太阳能、建筑的综合利用，避免了由于使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染，不产生固体废弃物，又能够优化能源结构，创造生态环境，改善居住条件，还将对建设生态文明与和谐社会发挥十分重要的战略作用。
（4）打造城市形象
太阳能光伏并网发电是一个前途光明且又极具社会效益的项目。光伏发电示范项目的兴建不仅能减少对电网电力的消耗，减轻当地电网的压力，使用绿色能源，还能起到节约传统能源的作用，有助于提升怀远县的城市形象。
参考文献：
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[4] 张哲.光伏发电系统的现状及发展[J].环境与发展，2015：10,12.
论文作者:陶文
论文发表刊物:《防护工程》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/2
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