李躍文

?

太陽能分布式發(fā)電技術(shù)在通風(fēng)中的運(yùn)用初探—以麗江市某商場(chǎng)機(jī)械通風(fēng)前期方案為例

李躍文

（云南藝科工程設(shè)計(jì)有限公司 昆明 650051）

節(jié)能減排國策的落實(shí)和生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)對(duì)暖通專業(yè)提出了更高的要求。太陽能分布式發(fā)電技術(shù)作為新興的可再生能源利用技術(shù)，具有重大的推廣意義，結(jié)合云南省普遍豐富的太陽能資源分布情況，通過麗江市某商業(yè)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)階段與業(yè)主的方案技術(shù)交流實(shí)例，介紹了太陽能分布式發(fā)電技術(shù)用于機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)在云南地區(qū)的可行性、經(jīng)濟(jì)性和良好的節(jié)能、環(huán)保效益，從一個(gè)側(cè)面展示了該技術(shù)在云南地區(qū)的廣闊應(yīng)用前景。

太陽能；分布式發(fā)電；機(jī)械通風(fēng)；經(jīng)濟(jì)效益；應(yīng)用前景

0 引言

太陽能分布式發(fā)電技術(shù)作為新興的可再生能源利用技術(shù)，在國家能源政策中占有重要地位，從國家到地方再到電網(wǎng)運(yùn)行企業(yè)為落實(shí)新能源的產(chǎn)業(yè)化及規(guī)?；龀隽硕喾矫娴呐Γ宫F(xiàn)了實(shí)施新能源戰(zhàn)略的決心，為以分布式發(fā)電技術(shù)為代表的新能源發(fā)展提供了政策上的支持，也為新能源在設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供了舞臺(tái)。傳統(tǒng)暖通專業(yè)變更為“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)”也對(duì)暖通專業(yè)人員關(guān)注新能源利用提出了更高的要求。

1 云南省太陽能資源概況

云南地處高原，空氣稀薄、清新，大氣層密度小，陽光透過率高，經(jīng)年太陽高角度大，日照射數(shù)長，太陽能資源僅次于西藏、內(nèi)蒙、青海等省區(qū)，為國內(nèi)較豐富的省份之一。全省太陽能資源地區(qū)分布特點(diǎn)是西多東少，豐富區(qū)在楚雄州、大理州、麗江市、昆明市、紅河州的中北部、德宏州、保山市等地。欠豐富區(qū)在昭通市北部、怒江州北部、滇東南邊境地區(qū)。全省年日照時(shí)數(shù)1000～2800小時(shí)，全省年平均日照時(shí)數(shù)2200小時(shí)，太陽能年輻射總量為3615.7～6667.1MJ/m2，且干濕季節(jié)分明，夏季多雨，冬季干旱，太陽能季節(jié)分布充足等優(yōu)越自然條件，使云南省成為太陽能開發(fā)利用的理想地區(qū)。

全省日照時(shí)數(shù)超過2000小時(shí)的縣高達(dá)94個(gè)，占全省國土資源面積的90%，占全省縣級(jí)城市總數(shù)的74.6%，太陽輻照度大于5000MJ/m2。全年平均接收到的太陽輻射能相當(dāng)于714億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。其中：麗江地區(qū)位于北緯26°87′，東經(jīng)100°02′，海拔2393.2m，平均海拔高，太陽輻射強(qiáng)且全年均衡，屬于太陽能輻射資源利用的最豐富區(qū)，太陽能資源季節(jié)分布特點(diǎn)是春夏大、秋冬季小，春季是全年日照時(shí)數(shù)最多、太陽總輻射量最大季節(jié)，冬季是太陽能總輻射量最少季節(jié)。干季（11月～次年4月），日照時(shí)數(shù)多，太陽總輻射量大。太陽能年輻照量大于6000MJ/m2，全年日照時(shí)數(shù)大于2500小時(shí)，日照率達(dá)57%。

2 太陽能光伏發(fā)電原理

光伏發(fā)電的基本原理是根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理轉(zhuǎn)化為電能。太陽能光伏發(fā)電分為獨(dú)立光伏發(fā)電與并網(wǎng)光伏發(fā)電。

圖1 太陽能光伏發(fā)電示意圖

圖2 太陽能光-電轉(zhuǎn)換板屋面示意圖

（1）獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器。

（2）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網(wǎng)光伏電站，一般都是國家級(jí)電站，主要特點(diǎn)是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。但這種電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大，發(fā)展難度相對(duì)較大。而分散式小型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，由于投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點(diǎn)，是并網(wǎng)光伏發(fā)電的主流。

3 國家對(duì)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)的有關(guān)政策

國家電網(wǎng)公司2012年發(fā)布《關(guān)于做好分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》明確：分布式光伏發(fā)電分散接入低壓配電網(wǎng)，允許富余電力上網(wǎng)，電網(wǎng)企業(yè)按國家政策全額收購富余電力；由分布式光伏發(fā)電接入電網(wǎng)引起的公共電網(wǎng)改造，以及接入公共電網(wǎng)的接網(wǎng)工程全部由電網(wǎng)企業(yè)投資。上、下網(wǎng)電量分開結(jié)算。分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目免收系統(tǒng)備用費(fèi)。限定了并網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)時(shí)間，全部并網(wǎng)流程辦理周期約45個(gè)工作日（不含工程建設(shè)時(shí)間）；隨時(shí)提供并網(wǎng)相關(guān)問題咨詢服務(wù)。

圖3 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)流程

圖4 并網(wǎng)發(fā)電示意圖

國家發(fā)改委《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》發(fā)改價(jià)格[2013]1638號(hào)明確，云南省的光伏發(fā)電項(xiàng)目執(zhí)行0.95元/kWh的標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)。對(duì)分布式光伏發(fā)電實(shí)行按照全電量補(bǔ)貼的政策，電價(jià)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.42元/kWh（含稅），通過國家可再生能源發(fā)展基金予以支付，由電網(wǎng)企業(yè)轉(zhuǎn)付。

4 麗江地區(qū)電網(wǎng)商業(yè)用電價(jià)格情況

（1）云南省“云價(jià)價(jià)格[2011]135號(hào)”峰、谷電價(jià)于2011年12月1日開始實(shí)施，我省的峰、谷電價(jià)如下表1（元/kWh）。

表1 云南省豐谷電價(jià)表

（2）經(jīng)加權(quán)平均計(jì)算：豐水期日（9～22時(shí)）平均電價(jià)為0.789元/kWh，平水期日（9～22時(shí)）平均電價(jià)為0.919元/kWh，枯水期日（9～22時(shí)）平均電價(jià)為1.096元/kWh。

5 太陽能分布式發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 項(xiàng)目簡介

麗江某商業(yè)項(xiàng)目，呈規(guī)則矩形，窄邊南北向，地上四層，地上總建筑面積約80000平方米，屋面（平屋面）面積約20000平方米，因麗江地區(qū)城市規(guī)劃限高，周邊無高大建筑遮擋。

屋面可考慮裝設(shè)太陽能電池板面積約12000平方米，考慮太陽能電池板安裝傾斜角度36°～37°，則實(shí)際太陽能電池板敷設(shè)面積為12000/Cos36°=14212平方米。

設(shè)計(jì)考慮經(jīng)營特點(diǎn)及氣候特點(diǎn)，會(huì)同業(yè)主確定采用機(jī)械通風(fēng)措施，機(jī)械通風(fēng)設(shè)備采用雙速風(fēng)機(jī)，經(jīng)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)：機(jī)械通風(fēng)最大總配電功率755kW，最小配電功率435kW。機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行模式為簡化以下討論和比較，豐水期（6～10月，共122天）按最大風(fēng)量運(yùn)行，平水期（5、11月，共61天）、枯水期（12月和次年1～4月，共182天）按最小風(fēng)量運(yùn)行模式，每天運(yùn)行9～22時(shí)，共13小時(shí)。

5.2 太陽能分布式發(fā)電系統(tǒng)初投資回收期分析

為保證項(xiàng)目用電可靠性，本項(xiàng)目太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行模式為發(fā)電量全部輸送至電網(wǎng)，并從電網(wǎng)購電使用。

以國內(nèi)某廠提供多晶硅電池產(chǎn)品一組60片，156mm×156mm電池片，輸出功率270W/組，屋面理論裝機(jī)輸出功率9700組×0.27kW/組=2619kW。根據(jù)國內(nèi)已有項(xiàng)目的投資情況，初投資約1.0萬元/kW，系統(tǒng)初投資：2619kW×1.0萬元/kW=2619 萬元。

太陽能光伏發(fā)電效率與諸多因素有關(guān)，光伏發(fā)電量評(píng)估據(jù)《光能雜志》袁曉輝等人通過對(duì)國內(nèi)某公司光伏發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)地考察得出以下結(jié)論：“經(jīng)與青島、上海、武漢三個(gè)實(shí)際工程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，與當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)數(shù)相比，實(shí)際發(fā)電綜合效率在65%左右。文章作者親自到四川樂山某項(xiàng)目采集第一手?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)證，實(shí)際總效率為64%，因此，用當(dāng)?shù)厝照諘r(shí)數(shù)的65%乘以裝機(jī)功率計(jì)算發(fā)電量最接近真實(shí)情況?！?/p>

據(jù)此估算本項(xiàng)目裝機(jī)實(shí)際發(fā)電量：2619×2500×0.65=4255875kWh，發(fā)電銷售收入：4255875×0.95=4013081.25元。電價(jià)補(bǔ)貼收入：4255875×0.42=1787467.5元，總收入：5800548.75元。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)初投資回收期：2619/580=4.52年?？紤]系統(tǒng)10～15年的正常運(yùn)行周期，在系統(tǒng)壽命期間經(jīng)濟(jì)效益較好。

項(xiàng)目機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)年耗電量：122×13×755+243×13×435=2571595kWh。

系統(tǒng)年電費(fèi)：0.789×122×13×755+0.919×61×13×435+1.096×182×13×435=2389800元。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)用于機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)利潤：5800548.75-2389800=3410748.75元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

6 太陽能分布式發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保效益分析

（1）太陽能作為綠色環(huán)?？稍偕茉?，發(fā)電系統(tǒng)碳排放基本為零，在滿足業(yè)主通過電網(wǎng)用電需求的同時(shí)生產(chǎn)電力，通過分布式發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的電能彌補(bǔ)效益，優(yōu)化了電力企業(yè)供電的一次能源使用效率。

（2）以本項(xiàng)目分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)年發(fā)電4255875kWh，根據(jù)《建筑碳排放計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)》（CECS 374：2014）南方區(qū)域電網(wǎng)碳排放因子為0.714kgCO2/kWh，則全年可減少碳排放：4255875× 0.714=3038694.75 kgCO2=3038噸，環(huán)境效益明顯。

7 結(jié)論及體會(huì)

（1）經(jīng)以上初步分析，單純從投資回報(bào)角度，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)投資回報(bào)較好，對(duì)本項(xiàng)目而言，投資回收期4.52年，對(duì)于商業(yè)投資者具有較大吸引力。設(shè)計(jì)項(xiàng)目組根據(jù)項(xiàng)目建筑特點(diǎn)及功能特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)方案階段聯(lián)合建筑電氣專業(yè)提出建設(shè)分布式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的建議，遺憾的是受限于業(yè)主目前的投資壓力，該建議暫時(shí)未能實(shí)施，但良好的經(jīng)濟(jì)性及節(jié)能、環(huán)保效益仍然具有巨大的吸引力。特別是業(yè)主認(rèn)可了“屋面也是資源”的概念，為業(yè)主下一步的招商及投資提供了一個(gè)較好的基礎(chǔ)。

（2）云南地區(qū)具有多年利用太陽能的傳統(tǒng)，但多用于太陽能衛(wèi)生熱水制備的利用方式（光-熱應(yīng)用），本項(xiàng)目提出分布式太陽能光伏發(fā)電（光-電應(yīng)用）的建議以暖通專業(yè)用電量巨大為切入點(diǎn)，但該系統(tǒng)的應(yīng)用又并非僅為暖通專業(yè)服務(wù)，可為整個(gè)項(xiàng)目機(jī)電專業(yè)服務(wù)，對(duì)于大型公共商業(yè)場(chǎng)所等衛(wèi)生熱水使用量較少而屋面又較大的建筑，結(jié)合云南省普遍較豐富的太陽能資源，加之國家對(duì)分布式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)強(qiáng)力的推動(dòng)、電網(wǎng)企業(yè)的積極配合，該系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)是一種極有前途的再生能源利用途徑。為業(yè)主在追求項(xiàng)目合理利潤的價(jià)值驅(qū)動(dòng)下提供了一種可以較好兼顧社會(huì)效益、環(huán)保效益的技術(shù)途徑。

（3）云南省區(qū)域主要以溫和地區(qū)為主，建筑使用能耗相對(duì)較低，隨著《云南省綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》DBJ53/T-49-2013的實(shí)施，對(duì)再生能源利用也提出了“或可再生能源發(fā)電量不低于建筑用電量的2%”的要求，本文修改時(shí)適逢《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2015發(fā)布并將于2015年10月1日起實(shí)施，其中“可再生能源應(yīng)用”章節(jié)為新增獨(dú)立章節(jié)，足見國家對(duì)于可再生能源的重視，同時(shí)對(duì)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段的要求在不斷提高，這為社會(huì)清潔綠色能源的利用指出了明確方向和目標(biāo)，必將進(jìn)一步推動(dòng)分布式太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，前景廣闊，同時(shí)設(shè)計(jì)人員責(zé)任也將更加重大。

（4）“節(jié)能減排”國策的落實(shí)、“碧水藍(lán)天”夢(mèng)想的實(shí)現(xiàn)，暖通設(shè)計(jì)師義不容辭，通過對(duì)本項(xiàng)目的初步探討，體會(huì)到只要設(shè)計(jì)師謹(jǐn)記“節(jié)能減排、綠色環(huán)?！钡睦砟?，面對(duì)條件具備的項(xiàng)目時(shí)盡可能為業(yè)主提出既滿足業(yè)主現(xiàn)實(shí)需求又兼顧社會(huì)、環(huán)保效益的方案。經(jīng)過合理的技術(shù)途徑，設(shè)計(jì)師綠色、節(jié)能、環(huán)保的技術(shù)理想和現(xiàn)實(shí)情況是可以通過合理的技術(shù)方案得以相對(duì)和諧的兼顧。

[1] GB50787-2012,民用建筑太陽能空調(diào)工程技術(shù)規(guī)范[J].北京:中國計(jì)劃出版社,2012.

[2] CECS 374:2014,建筑碳排放計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)[J].北京:中國計(jì)劃出版社,2014.

[3] DBJ53-18-2007,太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計(jì)施工技術(shù)規(guī)程[J].昆明:云南省出版集團(tuán)公司云南科技出版社,2008.

[4] DBJ53/T-49-2013,云南省綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[J].昆明:云南省出版集團(tuán)公司云南科技出版社,2013.

[5] 國家發(fā)改委.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[Z].發(fā)改價(jià)格[2013]1638號(hào).

[6] 國家電網(wǎng)公司.關(guān)于做好分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見[Z].2012.

[7] 云南省物價(jià)局.關(guān)于調(diào)整云南電網(wǎng)電價(jià)的通知[Z].云價(jià)價(jià)格[2011]135號(hào).

[8] DBJ53/T-39-2011,云南省民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[J].昆明:云南省出版集團(tuán)公司云南科技出版社,2012.

[9] GB50189-2015,公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[J].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015.

Solar Energy Distributed Generation Technology in the Application of Ventilation System -in a Shopping Mall in Lijiang Mechanical Ventilation Scheme Phase as an Example

Li Yuewen

( Arts and sciences of Yunnan construction engineering design Co., Ltd, Kunming, 650051 )

Energy conservation and emissions reduction policy implementation and the construction of ecological civilization advance of hvac professional higher requirements are put forward. Solar distributed power generation technology as a new renewable energy utilization technology, is of great significance, this paper generally abundant solar energy resources distribution of Yunnan province, through Lijiang city commercial project scheme design stage and the owner of the technology as an example, introduces the solar distributed power generation technology used in mechanical ventilation system in Yunnan region of feasibility, economy and good energy saving and environmental protection benefits, from one side shows a broad application prospect of this technology in Yunnan.

Solar energy; Distributed generation; Ventilation; Economic benefit; Prospect

1671-6612（2016）05-660-04

TU831

B

李躍文（1979.11-），男，本科，高級(jí)工程師，E-mail：27150347@qq.com

2015-08-10