張中海+李建功+王銀玲+胡靖宇+劉文富

摘 要：近年來，太陽能光伏發(fā)電因為其清潔無污染的特性，得到國家政策的大力支持。作為農(nóng)村光伏發(fā)電的兩種主要發(fā)展模式，薄膜光伏大棚和家庭分布式光伏電站吸引了越來越多人的關(guān)注。文章從國家政策、地區(qū)特點以及影響光伏發(fā)電的太陽能資源和氣候條件，分析了周口地區(qū)建設(shè)薄膜光伏大棚及家庭分布式光伏電站的可行性，期望為以后周口地區(qū)光伏電站建設(shè)提供借鑒和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；周口；薄膜光伏大棚；家庭分布式光伏電站

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0172-03

能源是社會經(jīng)濟發(fā)展的“推進劑”，但由于社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，隨之而來的能源消耗與日劇增，傳統(tǒng)的礦物能源可開采量逐漸減少，礦物燃料燃燒所產(chǎn)生的環(huán)境污染，嚴重的影響了地球的生態(tài)平衡和人類生活。太陽能光伏發(fā)電作為節(jié)能環(huán)保的新型能源，由于其清潔無污染的特性，在可再生能源利用中得到了迅猛的發(fā)展。

“十二五”期間，我國晶硅、薄膜水平大幅提升，轉(zhuǎn)換效率20%的晶硅電池實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，光伏組件和系統(tǒng)成本較“十一五”末期降低超過70%。截至2015年末，我國光伏發(fā)電累計裝機容量4318萬千瓦，高于德國，成為全世界光伏發(fā)電裝機容量和發(fā)電量最大的國家。

國家能源局新能源與可再生能源司司長朱明表示：“十三五”將是我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時期，我們的主要任務(wù)是一方面通過市場競爭的方式配置資源，不斷推動光伏發(fā)電成本的下降和技術(shù)水平的上升；另一方面，要大力推動分布式光伏的發(fā)展，力爭到“十三五”末期，使分布式利用成為光伏產(chǎn)品應(yīng)用的主要形式之一。2020年，國內(nèi)太陽能年利用量相當于減排二氧化碳量約3.7億噸以上，減排二氧化硫量120萬噸，減排氮氧化物量90萬噸，減排煙塵量約110萬噸，環(huán)境效益顯著[1]。

“十三五”時期，政府將大力支持科研院所和企業(yè)重點研究薄膜光伏電池，減少薄膜光伏電池的光致衰減。鼓勵并支持企業(yè)研發(fā)更加高效的硅薄膜電池，發(fā)展柔性硅基薄膜太陽電池卷對卷連續(xù)生產(chǎn)工藝等[2]，進一步提高薄膜光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。在《太陽能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》發(fā)展重點中，專門標注了太陽能光伏生態(tài)大棚作為光伏建筑一體化（BIPV）項目實施，享有國家光伏建筑一體化項目7元/W的補貼[3]。這些都充分表明薄膜光伏大棚具有極高的市場潛在價值。

這一系列利好，為光伏電站的建設(shè)和推廣提供了技術(shù)和市場。光伏發(fā)電應(yīng)用逐漸形成東中西部共同發(fā)展、光伏農(nóng)業(yè)大棚和家庭分布式并舉格局。利用時代發(fā)展契機，建設(shè)薄膜光伏大棚和家庭分布式光伏電站將極大加快周口地區(qū)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級的步伐。

下面從薄膜光伏大棚和家庭分布式光伏電站建設(shè)兩個方面分析周口地區(qū)發(fā)展分布式光伏電站的可行性。

1 周口區(qū)位優(yōu)勢

周口（114°33′E，33°38′N）位于河南省東南部，地屬黃淮平原，地勢西北高，東南低，自然坡降為1/5000-1/7000。面積為11968km2，海拔高度為35.5-64.3米。轄區(qū)內(nèi)以平原為主，這里溫暖濕潤，季節(jié)分明，光照充足，全年日照時長約1930h，年平均氣溫約14.8℃，年平均水平太陽輻射3.98kW·h/m2，水平輻照年總值達1533.47kW·h/m2，傾斜面峰值日照時數(shù)3.956h/d，屬于太陽能資源豐富區(qū)，具有利用太陽能資源的優(yōu)良的自然條件。如圖1所示。

2 周口發(fā)展薄膜光伏大棚的可行性分析

2.1 薄膜光伏大棚的概要分析

薄膜光伏大棚是一種采光類支架式結(jié)構(gòu)建筑，具有透光、集熱保溫、耐久等特點，在大棚頂上敷設(shè)有薄膜式光伏電池，其厚度僅0.6～1μm，不到單晶硅電池厚度的0.5%，具有良好的透光性，使本來無法透過晶硅電池的太陽光可以透過薄膜電池入射到大棚內(nèi)。而且，相對于晶硅電池，季節(jié)變動對具有較低的溫度系數(shù)的薄膜電池轉(zhuǎn)換效率的影響要小得多[4]。陽光在透過大棚上的薄膜電池后，植物選擇性吸收其生長需要的波段，其不需要的波段一部分被光伏電池吸收進行發(fā)電，一部分變成熱能加熱大棚。植物光合作用主要吸收波長為610mm-720nm（波峰為660nm）的紅橙光，而綠色光是植物生長不需要的波段，因而大棚頂上的薄膜電池吸收綠色光進行發(fā)電不會干擾植物的生長。紫外線也是植物生長所不需要的波段，傳統(tǒng)大棚會采用遮陽網(wǎng)來減少紫外線向棚內(nèi)的入射，以免傷害植物。

薄膜光伏大棚頂上敷設(shè)的的薄膜光伏電池的光譜響應(yīng)范圍較寬，可以吸收波長小于600nm的光子發(fā)電，其全年發(fā)電量較同功率的晶硅光伏電池大約可增加11%[5]，所以沒有必要在棚頂安裝遮陽網(wǎng)。而晶體硅組件受硅片原材料尺寸的限制，組件尺寸比較單一，安裝的靈活性受到了一定的限制。

薄膜光伏大棚集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、光伏發(fā)電于一體，減少了光伏發(fā)電系統(tǒng)的占地面積，實現(xiàn)了太陽能資源、種植區(qū)的高效綜合利用，可以為植物提供優(yōu)良的生長條件，是發(fā)展現(xiàn)代化綠色節(jié)能環(huán)保型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的最優(yōu)選擇。

2.2 政策環(huán)境

國務(wù)院總理李克強在第十二屆全國人大第二次會議政府工作報告中專門強調(diào)，我國將進一步實施與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展有關(guān)的政策，通過施行農(nóng)村土地改革試點，堅持以家庭經(jīng)營為基礎(chǔ)地位的方針，培育出農(nóng)業(yè)專業(yè)大戶、家庭式農(nóng)場、農(nóng)村合作社以及農(nóng)業(yè)企業(yè)等新型的農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體，力求實現(xiàn)多種形式適度化規(guī)模化經(jīng)營策略[5]。

2016年12月20日閉幕的中央農(nóng)村工作會議提出，促進農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展由過度依賴資源消耗、主要滿足“量”的需求，向追求綠色生態(tài)可持續(xù)、更加注重滿足“質(zhì)”的需求轉(zhuǎn)變。推行綠色生產(chǎn)方式，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[7]。

周口作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)，急需發(fā)展現(xiàn)代化綠色農(nóng)業(yè)。周口政府在深度分析國家政策之后，制定了相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃和扶持政策，在種植區(qū)積極倡導(dǎo)薄膜光伏農(nóng)業(yè)大棚建設(shè)，推動周口農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程，光伏農(nóng)業(yè)大棚的發(fā)展前景十分廣闊。endprint

2.3 農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)

周口是國家重要的商品糧生產(chǎn)基地。常年糧食播種面積1650萬畝左右，總產(chǎn)量150億斤左右，每年向國家提供商品糧100億斤以上，年加工轉(zhuǎn)化糧食100億斤左右。糧食、肉、蔬菜產(chǎn)量在河南省均占有較大的份額，為保障國家糧食安全和主要農(nóng)產(chǎn)品供給作出了積極貢獻。近年來，周口依托國家糧食儲備庫、食品產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，積極進行商品糧加工轉(zhuǎn)化，開展沙河航運工程，使農(nóng)副產(chǎn)品走出去，農(nóng)產(chǎn)品遠銷海內(nèi)外。

2.4 效益分析

若薄膜光伏大棚能夠大規(guī)模建設(shè)，將產(chǎn)生巨大的市場效益。據(jù)有關(guān)人士分析，建設(shè)一個0.3公頃的薄膜太光伏大棚初始投資大概為50萬元（倘若是對現(xiàn)有大棚進行改造的話，成本會降低）。若在大棚內(nèi)種植700株花卉，生產(chǎn)運營成本大概15萬元，年產(chǎn)收益30萬元，凈利潤為15萬元，3.4年即可收回成本。每塊薄膜電池平均每天發(fā)電0.5度，按20年使用壽命計算，一個薄膜光伏大棚一年的發(fā)電量是相當可觀的，無論是用于當?shù)氐纳a(chǎn)生活還是并入電網(wǎng)都會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益[8]。

3 周口家庭分布式光伏電站建設(shè)可行性分析

3.1 分布式的現(xiàn)狀與展望

長期以來，西部新能源電站規(guī)?？焖僭鲩L與我國跨區(qū)輸電能力不足的矛盾比較突出。分布式發(fā)電貼近用電負荷，并且符合智能配電、用電的發(fā)展方向，成為我國光伏應(yīng)用的重要發(fā)展方向。然而，分布式光伏投資回收周期長、并網(wǎng)接入難、貸款融資難等問題一直束縛著光伏行業(yè)發(fā)展。未來國家和地方將陸續(xù)出臺一系列解決分布式光伏困局的政策，逐步建設(shè)完善的分布式光伏投融資體系，加強分布式光伏發(fā)電備案、并網(wǎng)、補貼等政策執(zhí)行力度，提高相關(guān)工作的效率，分布式光伏將步入發(fā)展的快車道?？梢灶A(yù)測，隨著國家新能源建設(shè)的力度不斷加大，未來分布式光伏占據(jù)50%的市場空間是必然的，也是可行的。

3.2 政策分析

2017年4月25日，國家發(fā)展改革委員會和國家能源局印發(fā)《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略（2016-2030）》，指出到2030年，我國新能源占比力爭達到50%以上。其中，重點提出將大力發(fā)展高效太陽能等新能源，重點研發(fā)智能分布式光伏發(fā)電站等技術(shù)[9]。

日前，河南省發(fā)改委下發(fā)《關(guān)于推進光伏發(fā)電項目建設(shè)的通知》，鑒于河南光伏發(fā)展還處于起步階段，為激勵河南光伏市場，經(jīng)研究決定，重點推行分布式及各類光伏電站示范項目，且按照2∶1比例重點發(fā)展分布式發(fā)電建設(shè)計劃[10]。這不僅預(yù)示著河南光伏發(fā)電市場有著巨大的的潛力，也進一步表明政府將出臺更多的支持政策，以優(yōu)化河南分布式光伏的發(fā)展。

周口市人民政府在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展十三五規(guī)劃綱要中指出要鼓勵既有建筑改造建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。推動實行便民措施，創(chuàng)新備案登記制度、并網(wǎng)結(jié)算服務(wù)制度，簡化并網(wǎng)申請流程，鼓勵居民利用建筑屋頂、露臺等專有部分建設(shè)家庭式分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。

除了光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及國家政策的支持，周口廣大農(nóng)村地區(qū)的人居模式和經(jīng)濟發(fā)展模式也為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展提供了契機。

3.3 經(jīng)濟效益分析

周口地區(qū)人口眾多，而且農(nóng)村人口占比達85%以上，農(nóng)民在自家屋頂裝光伏，簡單易行、無產(chǎn)權(quán)糾紛、遮擋少、空氣好、透明度高，故家庭分布式發(fā)展?jié)摿Υ?、前景好?/p>

2015年周口市扶溝縣的一家農(nóng)戶安裝了一座3.12kW的小型家庭分布式光伏電站，采用自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的并網(wǎng)模式，采用單塊功率為260W、面積為1.63m2多晶硅光伏組件，安裝組件數(shù)量為12塊，占用斜面屋頂面積約26m2。

該3.12kW光伏供電系統(tǒng)發(fā)電量統(tǒng)計：

系統(tǒng)效率計算：

K1-光電電池運行性能修正系數(shù)；K2-灰塵引起光電板透明度的性能修正系數(shù)；K3-光電電池升溫導(dǎo)致功率下降修正系數(shù)；K4-導(dǎo)電損耗修正系數(shù)；K5-逆變器效率；K6-霧氣削減修正系數(shù)，ηs為系統(tǒng)效率。如表1。

系統(tǒng)效率ηs按照76.21%計算，考慮到光伏組件功率的衰減，未來25年發(fā)電量預(yù)計：如表2。

從2015年6月1日并網(wǎng)到2016年6月底，該家庭分布式并網(wǎng)光伏電站運行良好，總發(fā)電量達到3433kWh，日均發(fā)電量9.41kWh，其中2800kWh輸入外部電網(wǎng)。根據(jù)該農(nóng)戶光伏電站初始安裝投資26000元計算，國家對上網(wǎng)電量每度電補貼0.42元，補貼時間為20年，補貼收入1441.86元，節(jié)省電費354.48元，賣電收入1176元，年總收益2972.34元，該農(nóng)戶8.5年即可收回成本，光伏電站一般有25年的設(shè)計使用壽命，這樣以來，有18年左右的時間可以達到光伏發(fā)電的純收入，可以說經(jīng)濟效益十分顯著。

4 結(jié)語

薄膜光伏大棚和家庭分布式光伏發(fā)電站是立足于現(xiàn)代綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展和低碳發(fā)展模式的太陽能利用方式，基于周口地區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀，薄膜光伏大棚和家庭分布式光伏發(fā)電站在周口地區(qū)是極具市場潛力的，對于周口地區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和地區(qū)產(chǎn)業(yè)模式升級具有非凡意義，對低碳環(huán)保型社會建設(shè)有極大的推動力，其優(yōu)勢也必將在當下科技與政策的推動下得以展現(xiàn)。

參考文獻

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[10]河南發(fā)改委.關(guān)于推進光伏發(fā)電項目建議的通知[L].2014-04-21.endprint