可再生能源的系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

劉建新

一、屋頂光電投資的近況

投資就是為了回報，這是投資者理性所在，理性的電力項目投資要求該項目的投資收益率大于或等于該行業(yè)的平均收益率。光電投資和火電廠的投資內(nèi)在關(guān)系是一樣的，即電力項目的投資收益率與賣電收益是成正比關(guān)系，當(dāng)電價一定的情況下，收益率與賣電量成正比，為什么我要強調(diào)賣電量呢？發(fā)電量在扣除線損之后，上網(wǎng)的賣電量才有收益，所以賣電量才與收益成正比。屋頂光電項目發(fā)展遇到很多問題，專門從事屋頂光伏的投資業(yè)還沒有形成，表面上看是投資收益無法保證，而深層上還是技術(shù)問題。技術(shù)上最主要原因是再生能源發(fā)電的間歇性致使其不能達到穩(wěn)定發(fā)電，縱然在光線充足的地區(qū)也因為間歇性的原因限制了光伏上網(wǎng)的裝機容量。因為發(fā)電量一旦超過當(dāng)?shù)刈儔浩骺側(cè)萘康?5%，就會整個引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，而大部分地區(qū)光照不強，屋頂面積有限，靠光伏間歇性發(fā)電，發(fā)電量很少，使得投資收益率得不到保證，造成了屋頂光電行業(yè)發(fā)展受挫。

二、光電建筑將成為下一個投資熱點

我認為光伏技術(shù)領(lǐng)域的不斷進步，使得屋頂發(fā)電的春天即將來臨，并且將是下一個投資的熱點。光電等再生能源無處不在，只是光強的峰值不同而已。只要有人的地方就必然有建筑物，必然需要能源，如果把兩者結(jié)合起來，使建筑物自身就帶有可供使用的能源，這應(yīng)該就是地球生物圈應(yīng)有之義。同時一定高度的樓房又給可再生能源提供了條件，樓體表面積大，提高了光電的裝機容量，同時樓高可以安裝更大功率的風(fēng)電，還可以利用污水管道里的勢能發(fā)電，業(yè)主日常的廚余垃圾也可以通過處理來發(fā)電，被動式利用太陽能裝置以及地源熱泵，可以減少電能的消耗，光熱又能解決業(yè)主的熱水需要，如果以上技術(shù)全部實現(xiàn)，就可以極大提高發(fā)電量，在相當(dāng)程度上滿足住戶的用電需求，因此，可以說光電建筑的發(fā)展方向是沒有問題的。科學(xué)家指出，太陽光線照射一個小時所產(chǎn)生的能量，足以支撐全球經(jīng)濟運行一整年。在歐盟，約40%的屋頂以及30%建筑表面都適合安裝光伏發(fā)電設(shè)備，如果全部安裝光電設(shè)備，可以滿足歐盟所需用電的40%。我國情況也大致如此，如果能解決可再生能源的間歇性問題，輔以國家政策補助，光電建筑不僅能為節(jié)能減排做貢獻，而且自身的經(jīng)濟效益十分可觀。

理想的光電建筑是一個集合的概念，必須把建筑與可再生能源系統(tǒng)有機的融合，讓建筑既是可以居住的家又是能源轉(zhuǎn)換站，業(yè)主既可以使用大樓又可以利用大樓生產(chǎn)電力，除了自用外，多余的電力用來交易，換句話說大樓成為能源轉(zhuǎn)換站的載體以后，使得業(yè)主有了生產(chǎn)資料，成為了電力生產(chǎn)經(jīng)營者，當(dāng)施行組合能源系統(tǒng)，直接或間接提高發(fā)電量時，會進一步刺激業(yè)主對此的需要。

三、可再生能源系統(tǒng)的運用

將以上所述的光照、風(fēng)力、地?zé)?、勢能等可再生能源有機的融合，需要建立一套有效的運行系統(tǒng)，我想象的可再生能源系統(tǒng)包括四個子系統(tǒng)：

1.能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。系統(tǒng)兩個部分，一個是電力單元，一個是其它單元。電力部分是所有發(fā)電的集合，包括光電、城市風(fēng)電、污水發(fā)電，廚余垃圾發(fā)電及其它發(fā)電，其它單元主要是地?zé)帷⒐鉄峒霸谠O(shè)計時就考慮的被動式太陽能裝置。

2.儲能系統(tǒng)。清潔式儲能裝置，儲能量大的電池，超級電容，分容裝置的組合。

3.微網(wǎng)系統(tǒng)。屋頂發(fā)電會形成一個小范圍的電網(wǎng)，被稱之為微電網(wǎng)。目前不論是國家電網(wǎng)還是中科院，對于含有能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)聯(lián)合的微型電網(wǎng)的研究都有了很大的突破。

4.能源管理系統(tǒng)。主要是建筑的容效管理系統(tǒng)，當(dāng)前歐美國家可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一些關(guān)鍵技術(shù)有了突破，使得光電建筑的實現(xiàn)成為可能。

前一階段，國家倡導(dǎo)的光伏企業(yè)建立起了許多光伏發(fā)電園區(qū)，積累了經(jīng)驗，大批量生產(chǎn)降低了設(shè)備價格，有的技術(shù)日趨成熟，這些為現(xiàn)在階段的光電建筑發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段我國光電建筑可以采用光電與城市風(fēng)電的發(fā)電形式與其它單元的組合，儲能系統(tǒng)可以采用能量密度大的電池與功率密度大的電容和分容裝置。微網(wǎng)已經(jīng)進入到了應(yīng)用狀態(tài)，能源管理系統(tǒng)處于正在集合的狀態(tài)，實現(xiàn)了當(dāng)前階段的組合，峰平和光強都不是問題，可再生能源間歇性的不足得到克服，光熱加地?zé)釤岜每卣{(diào)系統(tǒng)將直接和間接的提高了發(fā)電量，使業(yè)主的需求進一步得到滿足，可以說投資光電建筑的理性時代到來了。

四、新興投資聯(lián)合體——能源建筑集團公司

當(dāng)前社會正處于化石能源與可再生能源交替時期，可再生能源技術(shù)已經(jīng)進入不斷創(chuàng)新的軌道，生產(chǎn)關(guān)系必須與其適應(yīng)，技術(shù)才能得到應(yīng)用與推廣。

光電建筑是以建筑為載體的能源轉(zhuǎn)換站，技術(shù)銜接上的要求以及成本收益的最佳構(gòu)成決定可再生能源公司應(yīng)與建筑業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)聯(lián)合組成聯(lián)合體公司或其它公司，對于光電市場進行投資。

能源建筑公司負責(zé)新建或者改建光電建筑大樓的設(shè)計、工程施工組織設(shè)計和施工隊伍，包括再建能源和建筑施工隊伍的確定、施工監(jiān)理、房屋銷售、物業(yè)管理。能源建筑集團公司作為投資公司有著較強的生命力，除了以上優(yōu)點外，更重要的是順應(yīng)了可再生能源特點的要求，也就是一幢建筑物即一幢發(fā)電廠，它促進了能源分散生產(chǎn)方式的推廣，使業(yè)主能夠一屋兩用，同時業(yè)主支撐起來的市場，將帶來可再生能源設(shè)備制造業(yè)以及其它市場的乘數(shù)效應(yīng)，這又進一步增強了它的投資機會。又因為能源建筑集團公司是系統(tǒng)方案解決商，注定會成為一個平臺公司，平臺公司使它更有機會和能力使業(yè)主以及它自己獲得收益，真正做到雙贏。

五、商業(yè)模式的分析

不論誰來投資，業(yè)主的利益得不到滿足都將會使投資成為一句空話。所以，光伏發(fā)電的投資需要考慮其商業(yè)運作模式：

一是業(yè)主資金自籌，或者是通過買房再委托能源建筑公司新建或是改建、運行管理，業(yè)主自用或交易。利潤是收益減支出，收入項即節(jié)省的電費支出，自用電政府補助和賣電收益，支出項即自籌資金分攤，再加上管理以及其它費用。

二是能源建筑集團公司投資。本質(zhì)上是建立一個屋頂光電的建設(shè)、管理和運營的平臺，獲得平臺收益和其它收益，其它收益各補其貼。一是改建模式EPC加運行，利潤來源是總承包和運行管理。二是房地產(chǎn)模式加運行，房屋銷售收入加運行維護管理收入，減去資金成本、建筑成本、運行維護管理成本。

三是合同能源管理模式加回購模式，也就是BT加EMC。自籌資金，自己建設(shè)、自己進行運營管理，最后業(yè)主回收。

技術(shù)的進步和投資集團的形成，將使得光電建筑可以進入實施階段，但真正使得大樓一屋兩用，變?yōu)楝F(xiàn)實，必須進行技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新。開創(chuàng)光電建筑新局面的第一件事是必須在政府的推動下確立建立光電建筑示范區(qū)，同時要加大新技術(shù)、新設(shè)備的引進力度，特別是加快污水發(fā)電設(shè)備、重軸風(fēng)力式發(fā)電設(shè)備、廚余垃圾發(fā)電設(shè)備、清潔式儲能設(shè)備和技術(shù)的引進工作。

我認為光電建筑的春天即將到來，相信在光電建筑應(yīng)用委員會的引導(dǎo)下，光電建筑行業(yè)一定會在摸索中前進，縮短光電建筑春天到來的時間，迎來光電投資的新高潮。