縱觀近期國內光伏業的熱點與趨勢,個人分布式光伏電站與歐盟雙反、尚德破產、光伏產能過剩等已成為2013年光伏業最熱門的詞匯了。 近年來,隨著能源短缺、節能減排形勢的進一步嚴峻,太陽能以其儲量的無限性和利用的清潔性,成為能源發展的重要方向。家庭太陽能電站不僅能發電自用,還能并入國家電網賺錢,同時節能減排。正是因為具有這些優勢,個人分布式電站已成為綠色能源時代的一大趨勢。面對個人分布式電站的風起云涌,光伏業將何去何從?個人分布式電站能否成為挽救我國光伏業的新利劍?
中國是一個能源短缺的國家,隨著工業化的發展,節能減排的形勢非常嚴峻,對清潔能源的需求尤為迫切。個人分布式電站似乎成了挽救我國光伏的救兵。
2013年,國家電網發布《關于做好分布式電源并網服務工作的意見》,明確表態支持“自發自用,多余電量上網”的個人分布式電站模式。國家的補貼政策無疑也是在鼓勵支持個人分布式光伏發電。一石激起千層浪,在中國,個人分布式電站建設風起云涌,如今無論是在城市的高層建筑、別墅,還是鄉村的屋頂上,個人投資的光伏電站已經屢見不鮮。目前在我國,分布式光伏電站的應用已經為越來越多的人所接受。很多地方政府也在大力支持、鼓勵發展,如江西省在6月中旬出臺“萬家屋頂光伏發電示范工程實施方案”,在全省范圍內啟動民居屋頂光伏發電示范項目的建設。
國家政策力挺分布式光伏,國家電網積極跟進,個人分布式電站發展趨勢勢不可擋,它給我國光伏業帶來促進的作用與意義是顯而易見的。如果國內“分布式”的市場能順利開啟,無疑將成為消化光伏產能的一個新出口。尚未打開的“分布式”市場,不僅對于個人投資電站意味著機會,對于國內龐大的光伏產能來說,更是一個消化產品的途徑。
浙江省太陽能行業協會一業內人士表示,分布式光伏發電對我國光伏發電將會有一個良好的推動作用,光伏發電大面積開發政策的推行對當前整個環境都有利。基于此,國家把個人分布式電站作為國內光伏復蘇的解題良方,全力推進。從2012年起,在國家能源局的多份文件中,“分布式”取代光伏電站,成為政策關注的重點。在提法上,光伏電站被要求“有序推進”,而“分布式”則要“大力推廣”。當年9月,國家能源局發通知,要求各地申報“分布式光伏發電規模化應用示范區”。有媒體分析稱,根據這個示范區計劃,全國31個省(區、市)的“分布式”總裝機就會達到1500萬千瓦以上。這個數字,比之前兩個月國家能源局《太陽能發電發展“十二五規劃”》提出的目標1000萬千瓦,還多出50%。該媒體認為,這是“國家能源局救市,給分布式加碼”。
今年6月16日,國家能源局召開分布式光伏發電工作會,提出了《分布式光伏發電示范區工作方案》。顯然,國家把發展個人分布式電站作為挽救我國光伏業的重要舉措,尤其是在歐盟提出雙反后。國家既然這么大力地發展個人分布式光伏發電,那么,其能挽救中國光伏行業于水火之中嗎?
正如每個硬幣都有正反面,時下的個人分布式電站也遇到一些問題與挑戰。當個人分布式電站百花齊放,越來越多的人在個人分布式電站中自由翱翔時,一些問題也隨之而來,并造成了重大改變和沖擊,甚至招來一些損失,較高成本與安全接入電網問題等再次成為個人分布式電站的一種尷尬。
大多數人認為,發展個人分布式光伏電站,成本是最大制約因素。家庭電站投入有多大?數據顯示,30平方米可以裝3千瓦光伏發電裝置,按照市場價格9元每瓦計算,裝機成本將達3萬元。這還是保守一些的數據。據從事逆變器生意的一位人士透露,自己購買的太陽能電池板組件、電纜、用電器、接頭、開關等都是找同行以優惠價格購買,逆變器也幾乎是以成本價購買,總體投資在2萬元左右。同樣在一家外資光伏企業工作的北京首個家庭光伏電站用戶“如海”稱,其全部發電裝置總投入為4.2萬元,但因在裝配時走了點彎路,實際上差不多3萬元即可。看來,裝機成本3萬元左右還是有依據的。但按照原先國家最初草案的0.35元/度補貼自用部分計算,13年才可回本,如果全部發電國家可以給予0.45元/度的補貼,則回本期限可在10年以內。那么,分布式光伏電站是否會在廣大農村如雨后春筍般涌現呢?
并網政策一直都是制約光伏行業發展的關鍵要素,前兩年并網不足已經成為光伏人士重點聲討的問題。分布式電源對并網條件要求更高,若大范圍、大面積地鋪開,國家的電網系統將承受更大壓力。與此同時,分布式光伏的并網,無疑會對目前的發電市場份額重新劃分。
光伏電站的家庭普及,將會對電力部門的壟斷局面產生沖擊,而這也是國家電網不愿看到的。國家規定,光伏發電并網的電量要控制在變壓器容量的25%以下,超過25%即不能裝機。也就是說,首先在容量上,分布式光伏的發展就受到了限制。加上光伏發電系統輸出功率的不穩定,不僅會改變原有配電網的網絡和潮流分布結構,還會引發電流的大小、流向和持續時間的變化,直接影響繼電裝置的保護性能,進而影響整個電網的安全。國家電網盡管表了態,但實際執行中依然會打折扣。目前家庭光伏電站并網還僅限于咨詢,遞交申請的用戶很少,很多電力部門基本上不接受個人并網申請。
還有人認為,目前,家庭建造太陽能電站,怎么建、建多大,都處于自發狀態。算算“自家小賬”覺得合理,算算“社會大賬”卻未必。加上家庭太陽能電站辦理審批、并網等手續并不簡單,在數量少的時候,其負面影響或許看不出來,但一旦數量多了,對個體家庭來說,就可能成為一種負擔,對社會來說則有可能造成巨大浪費。這些,令人對個人分布式電站心存疑慮。并網、補貼、上網電價等眾多不確定性因素,讓“分布式”的商業前景成謎。
太陽能光伏-光熱技術將光伏發電與太陽能熱利用相結合,一方面降低光伏板工作溫度,提高其發電效率;另一方面回收一定溫度的熱量,綜合提高太陽能光熱轉換效率。與分離式的光伏電池和普通太陽能集熱器相比,太陽能光伏-光熱技術更容易實現建筑一體化,與熱泵等技術相結合的系統可同時實現供冷、供熱、供熱水等多功能,是極具潛力的太陽能綜合利用技術。本文主要介紹太陽能光伏-光熱集熱器性能研究的理論和實驗結果,及其節能設計和應用情況,總結該項技術新近發展趨勢及亟待解決的問題,為進一步實現該技術的工程應用及推廣提供參考。
能源是影響各國經濟和民生發展的主要因素。隨著能源消耗的日益增加,世界日耗油量已達9×107桶[1]。至2025年,該數字預計將增至12.3×107桶[2]。眾所周知,大量礦物燃料的消耗是造成環境污染的主要因素。礦物燃料的短缺和環境污染的日益惡化等問題都促使人們更加關注可再生能源的開發和利用,尤其太陽能相關技術的研發備受關注。太陽能的利用技術從能量轉換方式可分為兩大類:太陽能光熱利用和太陽能光伏利用技術。從目前的研究不難看出:兩種利用技術的轉化效率并不理想,尤其太陽能光伏發電效率相對較低。太陽能光熱和光伏技術的結合,即太陽能光伏-光熱技術,可以一定程度上提高太陽能綜合利用效率。
目前,太陽熱能的利用占一次能源的0.5%,而太陽光伏能源僅有0.04%[3]。因此,太陽光熱利用和太陽光伏利用技術均具有廣泛發展空間。相比于較理想的太陽能光熱轉換效率,太陽能光伏利用的發電效率普遍較低,通常在15~20%內。為克服這點,研究者提出了太陽能光伏-光熱技術,即集太陽能電池與太陽能集熱器功能于一體,采用層壓或膠粘技術將太陽能電池(或組件)與太陽能集熱器結合起來組成太陽能光伏/光熱集熱器(photovoltaic-thermal collector,即PVT集熱器)。PVT集熱器一方面通過冷卻太陽能光伏板使光伏效率提高,一方面得到一定溫度的熱量,并由氣體或液體回收利用。因此,雙功能的PVT集熱器與獨立的太陽熱能或太陽光伏系統相比,具有較高的綜合轉換效率,其市場潛力有望高于兩種單獨利用的系統。本文主要介紹PVT集熱器性能研究的理論和實驗結果,簡述該項技術新近發展趨勢及亟待解決的問題。
2. PVT集熱器的性能研究
有關PVT技術的理論及實驗研究始于20世紀70年代中期。Wolf和Florschuetz等人[4]提出了PVT集熱器的主要概念。PVT集熱器按冷卻流體不同分為PVT液體(水、制冷劑)集熱器和PVT空氣集熱器,按介質流動方式分為自然循環和強迫循環;按有無蓋板又分為蓋板和無蓋板;按結構形式不同分為平板型和聚光型P,按與建筑結合形式的不同分為獨立式和建筑一體化式。1979年, Florschuetz最早采用修正過的Hottel-Whillier模型對PVT集熱器進行了詳細的理論分析。隨后,Raghuraman和Mbewe等人分別針對平板型、聚光型PVT集熱器展開相關研究。在80年代后期,針對各類PVT集熱器的性能模擬及實驗研究成為熱點。研究表明:太陽能熱利用介質的冷卻效果使光伏電池效率明顯改善,且液體冷卻效果好于空氣冷卻。平板型PVT液體集熱器系統的理論熱效率通常在45-70%,而空氣型在優化情況下可達55%。
選擇合理的工作溫度對設計高效的PVT集熱器至關重要。工作溫度對不同類型光伏電池的PVT集熱器性能影響不同。應選用價格相對較低,發電效率相對較高,并且受工作溫度影響較小的光伏電池。一般來說,隨著工作溫度的升高,光伏電池的發電效率呈線性降低趨勢。由于較低的溫度系數及其價格優勢,在一定工作溫度范圍內,薄膜光伏電池更適用于PVT集熱器。但是由于晶體硅太陽能電池的發電效率普遍高于薄膜電池,所以目前的PVT集熱器大多采用晶體硅太陽能電池。然而隨著高效薄膜光伏電池的出現,加之較低的溫度系數,該類型的電池對PVT集熱器將更具吸引力。除了工作溫度,集熱器部件的光學性能、冷卻介質的質量流量、集熱器的結構參數等都是影響PVT集熱器性能的重要因素[5]。因此,為保障PVT集熱器綜合工作性能,應根據工作溫度區間選擇適合的光伏電池類型,準確設計各主要結構參數,同時保證合理的運行參數設置,包括熱電輸出比例、太陽能百分比等參數。
3. PVT 集熱器節能設計及應用
太陽能在建筑上的應用最為有效的方法之一是采用太陽能建筑一體化。現階段,太陽能建筑一體化主要有兩種體現形式:一是光熱建筑一體化,在建筑上安裝太陽能熱水器、采暖器等,將太陽能轉化為熱能再加以利用。二是光伏建筑一體化,即將太陽能光伏產品集成到建筑上,充分利用建筑外表面,安裝多種光伏發電產品,所產生的電能或供自身使用或并網輸送。“十二五”規劃中指明:太陽能建筑一體化將成為必然趨勢,相比于太陽能熱利用一體化、太陽能光伏建筑一體化,PVT建筑一體化(即BIPVT)更容易實現。一方面,PVT集熱器的安裝容易實現建筑立面統一化,相比于分別安裝光伏板和集熱器的情況,更符合審美要求;一方面,BIPVT可實現多功能:即在滿足用戶冷、熱負荷需求的同時,可明顯降低建筑冷負荷。Anderson等人[17]將BIPVT應用于一新建建筑,研究中采用修正過的Hottel-Whillier模型對所建系統進行模擬,并通過實驗測量驗證其所建模型。研究發現:對系統熱電轉換效率有顯著影響的主要設計參數包括:翅片效率,光伏板與其支撐結構間的導熱性以及層壓方法。他們還指出BIPVT若采用價格較低的材料制成,比如彩涂鋼板,對其綜合效率影響不大。此外,他們發現用PVT取代屋頂材料,比直接在屋頂安裝的方式更經濟,并且可以利用BIPVT后方建筑閣樓內空氣的低速自然對流換熱替代專設的隔熱層。這種方法在一定程度上降低了BIPVT系統的成本,這對于該系統的推廣應用非常重要。Davidsson等人研發了多功能PVT太陽能窗,如圖所示。為降低系統的發電成本,設計中采用了傾動式的反射器將太陽輻射聚集到太陽能電池板,該反射器同時可有效控制進入建筑內的輻射總量,同時可明顯降低建筑通過窗戶的熱損失。研究結果表明:與垂直安裝的平板光伏模塊相比,單位面積光伏板年均產電高出35%。
太陽能PVT窗
綜上所述,PVT 集熱器技術,尤其是BIPVT技術,是一種具有前景的太陽能利用技術。為進一步實現該技術的工程應用及推廣,亟待解決的關鍵問題有兩方面:一方面提高其綜合轉換效率;另一方面降低其成本。提高PVT 集熱器的效率,從設計角度考慮,一方面需要保證其對太陽光譜的吸收性,即在提高太陽電池吸收率的同時, 還應盡量增加PVT集熱器對太陽光譜長波輻射的吸收;另一方面是改善PVT 集熱器部件的傳熱問題[5]。原材料選擇方面,則趨向于采用溫度系數低、價格便宜且高效的薄膜光伏電池。從應用角度考慮,需要根據不同用途選擇適合的集熱器形式。
4.結論與展望
隨著我國工業化和城市化進程的不斷加快,人們對居住環境要求的不斷提高,能源短缺、環境污染等問題成為人們關注的焦點。中國的能源消耗仍以煤炭為主,約占總耗量的69.5%,全球平均消耗僅為28.6%。眾所周知,煤炭消耗過程中釋放的二氧化碳遠遠超過其他能源。因此,相比于其他國家,中國的節能與環境之間具有更直接的關聯。
建筑能耗是各行業中的耗能大戶,在我國已接近總能耗的30%,其中供熱通風空調的能耗已達建筑能耗的65%,因此減少這類系統能耗對建筑節能至關重要。許多專業人士及政策制定者都在這方面做出了很大努力,其中,PVT 集熱器的合理應用將成為行之有效的技術措施。如上所述,PVT技術仍是相對較新的技術,目前多數研究仍處于理論分析和實驗階段,實際工程應用中仍存在許多亟待解決的問題。為進一步推進該技術應用及產品商業化,一方面應提高系統綜合轉換效率,降低系統成本,另一方面,從應用角度出發,根據不同的用戶需求選擇合適的PVT集熱器,對于PVT 集熱器復合利用技術其研究重點有以下幾方面:PVT集熱器與建筑一體化的結構設計與優化問題; PVT復合系統的合理配置,運行模式和控制策略優化問題;PVT技術與其他可再生能源綜合利用等問題。因此,PVT技術有待進一步深入研究,使其成為人們普遍接受的實用技術,充分發揮其節約能源和環境保護。
風電塔筒就是風力發電的塔桿,在風力發電機組中主要起支撐作用,同時吸收機組震動。
一、風機塔筒結構
1.基礎預埋件
《漢江規劃》鼓勵發展戶用光伏
全力實施精準扶貧精準脫貧。加大深度貧困地區脫貧攻堅推進力度,以秦巴山集中連片特困地區、革命老區貧困縣為重點,大力實施產業扶貧、就業扶貧、移民搬遷扶貧、交通扶貧、教育扶貧、科技扶貧、健康扶貧、生態扶貧、社會保障扶貧等重點工程。加強區域扶貧協作,繼續推進對口協作丹江口庫區及上游地區工作。大力推廣電商扶貧、光伏扶貧、旅游扶貧,積極探索資產收益扶貧等新模式,確保到 2020 年如期完成脫貧攻堅任務。
與《漢江規劃》如出一轍,《淮河規劃》同樣高度重視生態文明建設。這份區域經濟發展規劃直接提及的光伏的段落、文字雖不多,僅提到了光伏扶貧,但其要求發展壯大新能源等產業,強化采煤沉陷區治理工作將會給光伏產業帶來一定發展空間和機會。
在光伏趨向平價上網期間,兼具“效率”與“成本”優勢的光伏領跑者項目將扮演著愈發重要的角色。而在規模擴大、門檻審核愈加嚴苛同時,光伏領跑者項目也將從“零部件領跑”升級到“系統全面領跑”如今,距離年終僅剩不足1個月,第四批光伏領跑者項目也已漸行漸近。
《方案》全文如下:
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