大學(xué)校園太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用研究

鄭雪芳+錢(qián)文華

【摘 要】太陽(yáng)能是一種可再生的清潔能源，加大太陽(yáng)能的使用規(guī)模，對(duì)于保護(hù)人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境意義重大。本文對(duì)在大學(xué)校園內(nèi)建設(shè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)行了可行性分析，并探索了校園光伏發(fā)電的應(yīng)用方向、經(jīng)濟(jì)效益以及確保供電安全的保障措施，為在大學(xué)校園內(nèi)建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】太陽(yáng)能；光伏發(fā)電；大學(xué)校園

0 前言

當(dāng)前，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以常規(guī)能源（煤、石油和天然氣）為主，由于常規(guī)能源的不可再生性，勢(shì)必使得能源的供需矛盾日益突出，而作為可再生能源的太陽(yáng)能，具有“取之不盡、用之不竭”的特點(diǎn)。因此，充分利用太陽(yáng)能資源，大力開(kāi)發(fā)可再生能源是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要。

我國(guó)屬太陽(yáng)能資源豐富的國(guó)家之一，全國(guó)總面積2/3 以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)。因此，我國(guó)的太陽(yáng)能資源具有良好的開(kāi)發(fā)前景和較高的可利用價(jià)值，太陽(yáng)能可作為地區(qū)能源供應(yīng)的有效補(bǔ)充，具備建設(shè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電站的條件。

為促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?；l(fā)展，國(guó)家發(fā)改委于2013年7月18日頒布了《分布式發(fā)電管理暫行辦法》，推進(jìn)分布式發(fā)電的發(fā)展；又于2013年8月30日頒布了《關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，明確分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的補(bǔ)貼被定為0.42元/千瓦時(shí)。國(guó)家能源局于2014年9月頒布了《關(guān)于加快培育分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)有關(guān)要求的通知》（國(guó)能新能[2014]410號(hào)文）[1]和《國(guó)家能源局關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》（國(guó)能新能[2014]406號(hào)文）[2]，為破解分布式光伏發(fā)電應(yīng)用的關(guān)鍵制約，大力推進(jìn)光伏發(fā)電多元化發(fā)展，加快擴(kuò)大光伏發(fā)電市場(chǎng)規(guī)模起到了促進(jìn)和推動(dòng)的作用。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要組成和原理

1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由下述4部分組成：

（1）直流部分：包括光伏組件及支撐結(jié)構(gòu)（支架和基礎(chǔ)）、直流匯流箱（如有）。其設(shè)備安裝方式為：光伏組件安裝在組件支架上，布置在建筑物屋頂上；直流匯流箱直接安裝在電池組件支架上，戶外壁掛式安裝，防水、防銹、防曬，滿足室外安裝使用要求。

（2）交流部分：包括高、低壓配電柜、逆變器等。安裝于校園配電室內(nèi)。

（3）控制檢測(cè)部分：包括光伏系統(tǒng)后臺(tái)監(jiān)控等。

（4）附屬設(shè)施部分：包括防雷擊接地保護(hù)裝置等。

1.2 光伏發(fā)電基本原理

光伏發(fā)電是一種新型的發(fā)電模式，是通過(guò)光伏組件產(chǎn)生光伏效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換形成電流，再配合功率控制器等部件，組成光伏發(fā)電系統(tǒng)，如圖1所示。

2 發(fā)展校園光伏發(fā)電的應(yīng)用研究

2.1 可行性分析

學(xué)校有一定規(guī)模的用電需求，且用電量比較穩(wěn)定可靠。而學(xué)校所處的地理位置普遍擁有良好的光伏發(fā)電環(huán)境，太陽(yáng)能資源豐富且日照穩(wěn)定，可就近發(fā)電，有利于學(xué)校的節(jié)能減排，打造環(huán)保節(jié)約型的綠色校園。

另外，學(xué)校具有一定規(guī)模的建筑群，如大量的教學(xué)樓、宿舍等，有較大面積的空置屋面，且結(jié)構(gòu)承載能力良好。并且學(xué)校建筑物的產(chǎn)權(quán)獨(dú)立，運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定，一般不會(huì)出現(xiàn)停業(yè)、倒閉、查封等風(fēng)險(xiǎn)。上述因素為發(fā)展校園光伏發(fā)電提供了必要條件。

光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，便于運(yùn)輸和安裝。光伏發(fā)電系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程簡(jiǎn)單，不存在機(jī)械運(yùn)動(dòng)，操作維護(hù)方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，基本可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單快捷，安裝周期短，大部分工作均在室外組合拼裝，不會(huì)對(duì)學(xué)校的正常教學(xué)工作帶來(lái)不利影響。

除此之外，部分學(xué)校開(kāi)設(shè)有光伏專(zhuān)業(yè)或光伏課程，校園光伏電站可以作為學(xué)校最方便的學(xué)生實(shí)訓(xùn)基地，讓學(xué)生能夠在校園中就能最直接的認(rèn)識(shí)光伏發(fā)電，最大程度激發(fā)學(xué)生對(duì)新能源的探索和研究。

2.2 應(yīng)用方向

校園光伏發(fā)電具有深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景，具體實(shí)踐中主要有以下的應(yīng)用方式：

（1）校園內(nèi)路燈可采用風(fēng)光互補(bǔ)型，獨(dú)立發(fā)電，節(jié)約電纜等建造成本。

（2）校園內(nèi)建筑物大量閑置屋面可以開(kāi)發(fā)建設(shè)屋面分布式光伏電站，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)，既降低校園本身用電成本，余電還能帶來(lái)收益。

（3）新建建筑物除了可以考慮開(kāi)發(fā)建設(shè)屋面分布式光伏電站之外，還可以結(jié)合光伏建筑一體化（BIPV），如光伏幕墻、光伏瓦等。

（4）公告欄、宣傳欄、書(shū)報(bào)欄等設(shè)置挑檐，挑檐區(qū)域設(shè)備光伏組件，既可以兼作雨篷，又可以發(fā)電為提供照明。

（5）校園內(nèi)車(chē)棚采用光伏車(chē)棚，再結(jié)合電動(dòng)汽車(chē)充電樁，所發(fā)電量可以供日常使用和電動(dòng)車(chē)充電使用。

2.3 收益分析

以一般中等規(guī)模學(xué)校為例，建設(shè)1MW屋面分布式光伏電站，按照分布式發(fā)電項(xiàng)目用戶自發(fā)自用余電上網(wǎng)來(lái)測(cè)算，年發(fā)電量約為100萬(wàn)KWh，其中50%自用，50%上網(wǎng)。收益模型如下：

（1）國(guó)家補(bǔ)貼：0.42x1000000=42萬(wàn)元

（2）上網(wǎng)電價(jià)：0.391x500000=19.55萬(wàn)元

（3）自用電電費(fèi)：0.8x500000=40萬(wàn)元

合計(jì)收益為101.55萬(wàn)元，由此可見(jiàn)，校園發(fā)展1MW光伏電站，除了可以節(jié)約原本需要繳納的40萬(wàn)元電費(fèi)以外，還能有61.55萬(wàn)元的額外收益。

2.4 安全保障措施

為了保證供電安全，在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)采取如下的安全保障措施：

（1）充分利用原建筑的防雷接地措施，做好光伏電站的防雷接地系統(tǒng)，避免雷擊等自然災(zāi)害。

（2）屋面應(yīng)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的爬梯，四周做好防護(hù)措施，避免高空墜落事故。

（3）光伏電站區(qū)域做好視頻監(jiān)控系統(tǒng)，禁止閑雜人員隨意進(jìn)入光伏電站區(qū)域，防止意外觸電事故。

（4）彩鋼板屋面應(yīng)設(shè)置專(zhuān)業(yè)維護(hù)通道，防止隨意踩踏損壞原屋面，避免屋面漏水等隱患。

另外，在項(xiàng)目順利并網(wǎng)發(fā)電后，應(yīng)安排學(xué)校后勤電氣工作人員定期巡查，及時(shí)排除光伏電站故障，確保供電安全。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)保持長(zhǎng)期高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，且人口眾多，對(duì)能源的需求日益增大，供需矛盾日益突出。常規(guī)能源由于其不可再生的特點(diǎn)，而且對(duì)環(huán)境的影響也日趨嚴(yán)重，故此對(duì)新能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和推廣就顯得尤為重要。光伏發(fā)電在國(guó)內(nèi)的發(fā)展也得到了國(guó)家的大力扶持，國(guó)家給予了很多的政策鼓勵(lì)，光伏發(fā)電市場(chǎng)也日漸成熟。在校園里開(kāi)發(fā)建設(shè)光伏電站，不僅可以解決能源問(wèn)題，為學(xué)校帶來(lái)額外的收益，還可以進(jìn)一步推動(dòng)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，有利于改善國(guó)家能源架構(gòu)，擁有更多綠色能源，打造低碳節(jié)約型社會(huì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]國(guó)家能源局.關(guān)于加快培育分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)有關(guān)要求的通知[EB/OL] http：//www.solarpwr.cn/bencandy.php？fid=58&id=18657.

[2]國(guó)家能源局.國(guó)家能源局關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知[EB/OL]http：//zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201409/t20140904_1837.htm.

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[4]張萍，張大鵬.校園光伏建筑一體化應(yīng)用研究——以山東建筑大學(xué)1MWp太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電示范項(xiàng)目為例[J].四川建筑科學(xué)研究.2015（8）：137-141.

[5]孫仲武.光伏發(fā)電在大學(xué)校園的應(yīng)用與探索[J].四川建筑科學(xué)研究.2013（12）：332-334.endprint