太阳能分布式发电技术在通风中的运用初探—以丽江市某商场机械通风前期方案为例

李跃文



太阳能分布式发电技术在通风中的运用初探—以丽江市某商场机械通风前期方案为例

李跃文

（云南艺科工程设计有限公司 昆明 650051）

节能减排国策的落实和生态文明建设的推进对暖通专业提出了更高的要求。太阳能分布式发电技术作为新兴的可再生能源利用技术，具有重大的推广意义，结合云南省普遍丰富的太阳能资源分布情况，通过丽江市某商业项目方案设计阶段与业主的方案技术交流实例，介绍了太阳能分布式发电技术用于机械通风系统在云南地区的可行性、经济性和良好的节能、环保效益，从一个侧面展示了该技术在云南地区的广阔应用前景。

太阳能；分布式发电；机械通风；经济效益；应用前景

0 引言

太阳能分布式发电技术作为新兴的可再生能源利用技术，在国家能源政策中占有重要地位，从国家到地方再到电网运行企业为落实新能源的产业化及规模化做出了多方面的努力，展现了实施新能源战略的决心，为以分布式发电技术为代表的新能源发展提供了政策上的支持，也为新能源在设计领域提供了舞台。传统暖通专业变更为“建筑环境与能源应用工程专业”也对暖通专业人员关注新能源利用提出了更高的要求。

1 云南省太阳能资源概况

云南地处高原，空气稀薄、清新，大气层密度小，阳光透过率高，经年太阳高角度大，日照射数长，太阳能资源仅次于西藏、内蒙、青海等省区，为国内较丰富的省份之一。全省太阳能资源地区分布特点是西多东少，丰富区在楚雄州、大理州、丽江市、昆明市、红河州的中北部、德宏州、保山市等地。欠丰富区在昭通市北部、怒江州北部、滇东南边境地区。全省年日照时数1000～2800小时，全省年平均日照时数2200小时，太阳能年辐射总量为3615.7～6667.1MJ/m2，且干湿季节分明，夏季多雨，冬季干旱，太阳能季节分布充足等优越自然条件，使云南省成为太阳能开发利用的理想地区。

全省日照时数超过2000小时的县高达94个，占全省国土资源面积的90%，占全省县级城市总数的74.6%，太阳辐照度大于5000MJ/m2。全年平均接收到的太阳辐射能相当于714亿吨标准煤。其中：丽江地区位于北纬26°87′，东经100°02′，海拔2393.2m，平均海拔高，太阳辐射强且全年均衡，属于太阳能辐射资源利用的最丰富区，太阳能资源季节分布特点是春夏大、秋冬季小，春季是全年日照时数最多、太阳总辐射量最大季节，冬季是太阳能总辐射量最少季节。干季（11月～次年4月），日照时数多，太阳总辐射量大。太阳能年辐照量大于6000MJ/m2，全年日照时数大于2500小时，日照率达57%。

2 太阳能光伏发电原理

光伏发电的基本原理是根据光生伏打效应原理转化为电能。太阳能光伏发电分为独立光伏发电与并网光伏发电。

图1 太阳能光伏发电示意图

图2 太阳能光-电转换板屋面示意图

（1）独立光伏发电系统也叫离网光伏发电系统。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。

（2）并网光伏发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电后直接接入公共电网。并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏电站，一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，发展难度相对较大。而分散式小型并网光伏系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网光伏发电的主流。

3 国家对光伏发电上网电价的有关政策

国家电网公司2012年发布《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》明确：分布式光伏发电分散接入低压配电网，允许富余电力上网，电网企业按国家政策全额收购富余电力；由分布式光伏发电接入电网引起的公共电网改造，以及接入公共电网的接网工程全部由电网企业投资。上、下网电量分开结算。分布式光伏发电项目免收系统备用费。限定了并网关键节点时间，全部并网流程办理周期约45个工作日（不含工程建设时间）；随时提供并网相关问题咨询服务。

图3 分布式光伏发电并网流程

图4 并网发电示意图

国家发改委《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》发改价格[2013]1638号明确，云南省的光伏发电项目执行0.95元/kWh的标杆上网电价。对分布式光伏发电实行按照全电量补贴的政策，电价补贴标准为0.42元/kWh（含税），通过国家可再生能源发展基金予以支付，由电网企业转付。

4 丽江地区电网商业用电价格情况

（1）云南省“云价价格[2011]135号”峰、谷电价于2011年12月1日开始实施，我省的峰、谷电价如下表1（元/kWh）。

表1 云南省丰谷电价表

（2）经加权平均计算：丰水期日（9～22时）平均电价为0.789元/kWh，平水期日（9～22时）平均电价为0.919元/kWh，枯水期日（9～22时）平均电价为1.096元/kWh。

5 太阳能分布式发电系统经济效益分析

5.1 项目简介

丽江某商业项目，呈规则矩形，窄边南北向，地上四层，地上总建筑面积约80000平方米，屋面（平屋面）面积约20000平方米，因丽江地区城市规划限高，周边无高大建筑遮挡。

屋面可考虑装设太阳能电池板面积约12000平方米，考虑太阳能电池板安装倾斜角度36°～37°，则实际太阳能电池板敷设面积为12000/Cos36°=14212平方米。

设计考虑经营特点及气候特点，会同业主确定采用机械通风措施，机械通风设备采用双速风机，经机械通风系统统计：机械通风最大总配电功率755kW，最小配电功率435kW。机械通风系统运行模式为简化以下讨论和比较，丰水期（6～10月，共122天）按最大风量运行，平水期（5、11月，共61天）、枯水期（12月和次年1～4月，共182天）按最小风量运行模式，每天运行9～22时，共13小时。

5.2 太阳能分布式发电系统初投资回收期分析

为保证项目用电可靠性，本项目太阳能光伏发电系统运行模式为发电量全部输送至电网，并从电网购电使用。

以国内某厂提供多晶硅电池产品一组60片，156mm×156mm电池片，输出功率270W/组，屋面理论装机输出功率9700组×0.27kW/组=2619kW。根据国内已有项目的投资情况，初投资约1.0万元/kW，系统初投资：2619kW×1.0万元/kW=2619 万元。

太阳能光伏发电效率与诸多因素有关，光伏发电量评估据《光能杂志》袁晓辉等人通过对国内某公司光伏发电项目的实地考察得出以下结论：“经与青岛、上海、武汉三个实际工程统计数据分析，与当地日照时数相比，实际发电综合效率在65%左右。文章作者亲自到四川乐山某项目采集第一手数据验证，实际总效率为64%，因此，用当地日照时数的65%乘以装机功率计算发电量最接近真实情况。”

据此估算本项目装机实际发电量：2619×2500×0.65=4255875kWh，发电销售收入：4255875×0.95=4013081.25元。电价补贴收入：4255875×0.42=1787467.5元，总收入：5800548.75元。

太阳能光伏发电系统初投资回收期：2619/580=4.52年。考虑系统10～15年的正常运行周期，在系统寿命期间经济效益较好。

项目机械通风系统年耗电量：122×13×755+243×13×435=2571595kWh。

系统年电费：0.789×122×13×755+0.919×61×13×435+1.096×182×13×435=2389800元。

太阳能光伏发电系统用于机械通风系统利润：5800548.75-2389800=3410748.75元，经济效益明显。

6 太阳能分布式发电系统节能环保效益分析

（1）太阳能作为绿色环保可再生能源，发电系统碳排放基本为零，在满足业主通过电网用电需求的同时生产电力，通过分布式发电系统对电网的电能弥补效益，优化了电力企业供电的一次能源使用效率。

（2）以本项目分布式光伏发电系统年发电4255875kWh，根据《建筑碳排放计量标准》（CECS 374：2014）南方区域电网碳排放因子为0.714kgCO2/kWh，则全年可减少碳排放：4255875× 0.714=3038694.75 kgCO2=3038吨，环境效益明显。

7 结论及体会

（1）经以上初步分析，单纯从投资回报角度，太阳能光伏发电系统投资回报较好，对本项目而言，投资回收期4.52年，对于商业投资者具有较大吸引力。设计项目组根据项目建筑特点及功能特点，在设计方案阶段联合建筑电气专业提出建设分布式太阳能光伏发电系统的建议，遗憾的是受限于业主目前的投资压力，该建议暂时未能实施，但良好的经济性及节能、环保效益仍然具有巨大的吸引力。特别是业主认可了“屋面也是资源”的概念，为业主下一步的招商及投资提供了一个较好的基础。

（2）云南地区具有多年利用太阳能的传统，但多用于太阳能卫生热水制备的利用方式（光-热应用），本项目提出分布式太阳能光伏发电（光-电应用）的建议以暖通专业用电量巨大为切入点，但该系统的应用又并非仅为暖通专业服务，可为整个项目机电专业服务，对于大型公共商业场所等卫生热水使用量较少而屋面又较大的建筑，结合云南省普遍较丰富的太阳能资源，加之国家对分布式太阳能光伏发电系统强力的推动、电网企业的积极配合，该系统的应用已经是一种极有前途的再生能源利用途径。为业主在追求项目合理利润的价值驱动下提供了一种可以较好兼顾社会效益、环保效益的技术途径。

（3）云南省区域主要以温和地区为主，建筑使用能耗相对较低，随着《云南省绿色建筑评价标准》DBJ53/T-49-2013的实施，对再生能源利用也提出了“或可再生能源发电量不低于建筑用电量的2%”的要求，本文修改时适逢《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015发布并将于2015年10月1日起实施，其中“可再生能源应用”章节为新增独立章节，足见国家对于可再生能源的重视，同时对项目在设计阶段的要求在不断提高，这为社会清洁绿色能源的利用指出了明确方向和目标，必将进一步推动分布式太阳能光伏发电技术的应用，前景广阔，同时设计人员责任也将更加重大。

（4）“节能减排”国策的落实、“碧水蓝天”梦想的实现，暖通设计师义不容辞，通过对本项目的初步探讨，体会到只要设计师谨记“节能减排、绿色环保”的理念，面对条件具备的项目时尽可能为业主提出既满足业主现实需求又兼顾社会、环保效益的方案。经过合理的技术途径，设计师绿色、节能、环保的技术理想和现实情况是可以通过合理的技术方案得以相对和谐的兼顾。

[1] GB50787-2012,民用建筑太阳能空调工程技术规范[J].北京:中国计划出版社,2012.

[2] CECS 374:2014,建筑碳排放计量标准[J].北京:中国计划出版社,2014.

[3] DBJ53-18-2007,太阳能热水系统与建筑一体化设计施工技术规程[J].昆明:云南省出版集团公司云南科技出版社,2008.

[4] DBJ53/T-49-2013,云南省绿色建筑评价标准[J].昆明:云南省出版集团公司云南科技出版社,2013.

[5] 国家发改委.关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知[Z].发改价格[2013]1638号.

[6] 国家电网公司.关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见[Z].2012.

[7] 云南省物价局.关于调整云南电网电价的通知[Z].云价价格[2011]135号.

[8] DBJ53/T-39-2011,云南省民用建筑节能设计标准[J].昆明:云南省出版集团公司云南科技出版社,2012.

[9] GB50189-2015,公共建筑节能设计标准[J].北京:中国建筑工业出版社,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

李跃文（1979.11-），男，本科，高级工程师，E-mail：27150347@qq.com

2015-08-10