林洋“光伏+隔音墙”应用解决方案助力光伏建筑一体化
发布日期：2019/1/2
近年来，随着太阳能光伏电站爆发式建设发展，占用了大量土地、电网、政府补贴等资源，造成土地资源短缺、电网改造需求加剧，度电补贴依赖严重等影响光伏行业发展的不利局面。为了更好的适应市场发展需求，解决土地资源、电能消纳、度电补贴等问题，就必定要在原来的发展模式、技术领域和应用领域上有所突破和创新，因地制宜开拓 “光伏＋”应用领域，积极响应国家部署的清洁能源发展策略，促进新能源行业有序、健康发展。
光伏建筑一体化是“光伏+”的一种典型应用形式，即利用光伏组件作为建筑材料，发电供能的同时兼做建筑外围护构件，既可以节约土地资源，发展绿色清洁能源，又能降低建筑能耗，促进节能减排，对于光伏产业和建筑行业是双重利好，越来越多的人意识到这将掀起了一场绿色发展的新革命。
图1 光伏建筑一体化应用形式
隔音墙主要用于高速公路、高架桥、城市轻轨、地铁等交通市政设施中，对附近居民区起到隔声降噪的作用。大多数的隔音墙都设计为吸声和隔声混合型的产品，该产品的特点是对道路噪声的产生和传递特征有针对性地控制，如汽车与道路摩擦声或机车与轨道摩擦声在道路下部，声音有通过屏体上部绕射的特征，所以在设计上采用上下吸声，中间隔声的结构，这样可以有效地减弱噪声的绕射，声屏障的中间使用反射型隔声板，能有效地中断声波的传播途径。
本光伏隔音墙应用解决方案中，隔音墙下部设计为垂直波纹吸声板，中间为双玻双面光伏组件板，代替传统隔声材料，上部为带弧度的波纹吸声板，能最大程度发挥隔音降噪的功能，还可发电提供清洁能源，促进节能减排。本文主要从光伏系统、电气系统、电能消纳、结构安装、经济效益、社会效益等方面对 “光伏+隔音墙”应用解决方案进行简单的介绍。
图2 光伏隔音墙效果图
光伏系统
综合考虑光伏组件技术成熟度、运行可靠性以及项目所在地气象条件、地理环境、施工条件、交通运输等实际因素，本方案拟在某高架桥沿路两侧安装光伏隔音墙，建设长度约为1公里，光伏组件选用林洋N型双面高效组件LYGF QP 60-340 CN。据林洋双面组件实证电站运行数据研究表明，双面组件垂直安装时，东西向安装和南北向安装的发电量基本相当，受安装方位和安装角度影响较常规单面组件要小得多，因此，非常适合与隔音墙建筑结合，而且在不同的应用场景下，还可以增加系统发电量10—30%甚至更多的增益，具有可垂直安装、双面发电、环境适应性强等独特优势。
图3 垂直安装发电功率曲线
电气系统
在高速公路沿线、高架桥等建筑结构上安装光伏隔音墙，光伏系统安装容量受周边环境影响，居民区一般受噪声影响长度约为1公里，本方案以安装光伏隔音墙1公里为例，组件阵列采用横二垂直安装方式，参考林洋安庆双面组件实证电站数据，采用以下系统配置：24块组件1串，14串接入1台80Kwp的组串式逆变器，共安装光伏组件2688块，总装机容量为833.82KW，共8台逆变器，分两个并网点，单个并网点接入4台逆变器，单点并网容量为416.64Kwp，采用380V低压并网方式接入电网，配置相应的通信系统、防雷接地系统等。
图4 电气主接线图
电能消纳
目前国家政策鼓励自发自用电能消纳模式，光伏发电与隔音墙相结合，光伏系统所发的电能通过电能稳定性处理后，一部分可以给道路用电设施供电，给附近的加油站、服务区、收费站等供电，另一部分可以结合储能技术的应用，将电能储存起来，供用电设备夜间使用或供充电桩使用，随着新能源汽车的发展和普及，光伏发电将极大限度解决偏远地区供送电问题，提供最清洁、最经济的能源。
图5 电能消纳示意图
结构安装
光伏隔音墙作为声屏障主要功能是隔音降噪，应符合声屏障材料性能、结构构造、安装高度等技术要求。比如根据光伏隔音墙与居民区相对位置条件设计隔音墙高度，根隔音降噪等级定制光伏组件玻璃厚度及组件构造等。一般来说，隔音墙高度约为3m~6m，本方案中隔音墙总高度设计为4m（1.2m防护栏+2.02m光伏组件系统+0.78m波纹吸声板），支架固定在防护栏顶部，组件固定方式分为卡槽固定和压块固定，钢构件在工厂完成加工、预制及防腐工艺，现场组装，尽可能减少现场焊接，确保链接节点安全可靠。
图6 光伏隔音墙立面图
图7 卡槽安装节点示意图
图8 压块安装节点示意
经济效益
经济性作为项目开发建设的重要条件，应符合企业投资收益相关要求， 影响项目经济性主要因素包括：发电效率及发电量、设备购置及安装费用、建筑材料费用、结构安装费用、售电电价、土地租赁费用、系统运维费用、税金及贷款利息等等。本文对项目经济性做了简单的分析，项目静态总投资费用约284万元（不包括新建隔音墙本身就应花费的建筑材料、结构安装等费用），税后年均净利润约13.7万元，项目回收期约8.7年，投资内部收益率（IRR）为9.49% ，经济效益较好，基本上符合企业投资收益方面的期望。
光伏发电是清洁的、可再生的能源，开发光伏发电符合国家环保、节能政策，光伏发电与建筑结合既节省了建筑材料，满足隔音降噪功能的同时还可以发电提供清洁能源，减少石油、煤炭等化石燃料的开采和利用，降低有害物质的排放，对保护生态环境具有重要意义，本项目运行25年节能减排重量如下图：
图9 节能减排效益
光伏隔音墙安装在高速道路、高架桥等交通设施两旁，既能隔音降噪，又能发电，一举两得，并且光伏组件可以兼做建筑材料，可进一步降低光伏系统的建设成本，投资收益较好，有着巨大的市场潜力。
来源：林洋新能源研究院
