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摘要：經(jīng)過改革開放以來的快速發(fā)展，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)開始向集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮(zhèn)化道路轉(zhuǎn)變，需要在綠色能源生產(chǎn)和消費方式上實現(xiàn)突破，分布式光伏發(fā)電技術(shù)契合了新型城鎮(zhèn)化對綠色能源的需求，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)也亟待調(diào)整升級。本文論述了分布式光伏發(fā)電在我國新型城鎮(zhèn)化中的應(yīng)用以及推進的基本思路。
關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；城鎮(zhèn)化；綠色能源
1、引言
自改革開放以來，我國城鎮(zhèn)化水平快速提升，2013年我國城鎮(zhèn)化率為53.73%，但與發(fā)達國家相比還處于較低水平。2013年中央城鎮(zhèn)化工作會議指出，城鎮(zhèn)化與工業(yè)化一道，是現(xiàn)代化的兩大引擎。但近年來我國經(jīng)濟社會發(fā)展面臨著越來越嚴峻的資源環(huán)境約束，圖1是根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)繪制的我國全社會電力消費量和損耗變化情況，隨著城鎮(zhèn)化的推進，未來人們對電力的需求將持續(xù)增加。
圖1 全社會電力消費情況
今年3月，國務(wù)院近日正式印發(fā)了《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃(2014-2020年)》，指明未來城鎮(zhèn)化建設(shè)必須優(yōu)化發(fā)展模式，走集約、智能、綠色、低碳的新型城鎮(zhèn)化道路，其中提到“推動分布式太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芏嘣⒁?guī)模化應(yīng)用，提高新能源和可再生能源利用比例”。所謂分布式太陽能主要是指分布式光伏發(fā)電，是一種利于太陽光產(chǎn)生綠色電力的低碳環(huán)保發(fā)電方式，能有效減少化石能源消耗。光伏產(chǎn)業(yè)是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，在城鎮(zhèn)化發(fā)展中，分布式光伏發(fā)電以其特有的優(yōu)點，對實現(xiàn)生態(tài)文明具有重要意義。
2、光伏發(fā)電概述
太陽能是一種清潔、安全、穩(wěn)定的可再生能源，光伏發(fā)電是利用太陽光在半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。在光伏效應(yīng)的作用下，太陽能電池兩端產(chǎn)生電動勢，太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)、封裝可制成太陽能電池組件。太陽能電池組件與逆變、配電等設(shè)備配合就構(gòu)成了光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電方式相比具有獨特優(yōu)點：發(fā)電過程不消耗化石能源，清潔零排放；運行維護成本低，使用壽命長；靜態(tài)發(fā)電，無噪聲污染。而且隨著技術(shù)進步，相關(guān)設(shè)備的標準化、模塊化、智能化程度較高，具有廣泛的適應(yīng)性。
根據(jù)與電網(wǎng)的關(guān)系，光伏發(fā)電設(shè)備可分為并網(wǎng)型和離網(wǎng)型。離網(wǎng)型系統(tǒng)不需與電網(wǎng)進行能量交換，適用于無電缺電地區(qū)及市電應(yīng)用不便的場合；并網(wǎng)型系統(tǒng)可以與電網(wǎng)進行能量交換，并可與其他發(fā)電方式互補，供電可靠性高。總之，光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)是一種大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的成熟技術(shù)，可以以多種方式為人類提供綠色電力。
按項目規(guī)模，光伏發(fā)電設(shè)備可分為地面光伏電站和分布式光伏發(fā)電。地面光伏電站需要專門的土地，適宜建設(shè)在太能能資源豐富且土地資源充足地區(qū)，如荒地、灘涂、鹽堿地等工農(nóng)業(yè)利用價值低的土地，所發(fā)電能通過并網(wǎng)升壓輸送到遠方負荷中心。在土地資源較為緊張的城鎮(zhèn)地區(qū)，更適宜采用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，這是一種建設(shè)在用戶場所或附近，以10千伏及以下電壓等級接入電網(wǎng)，所發(fā)電能以自發(fā)自用為主，多余電量由配電網(wǎng)進行平衡調(diào)節(jié)，且單個并網(wǎng)點（380V）總裝機容量不超過6兆瓦，220V用戶側(cè)單個并網(wǎng)點總裝機容量不超過8千瓦的光伏發(fā)電設(shè)施。通常城鎮(zhèn)用戶可利閑置屋頂或附屬空間安裝光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，這種方式已在歐美國家廣泛應(yīng)用。另外，離網(wǎng)型分布式光伏發(fā)電設(shè)備因其特有的靈活性，也具有廣闊的應(yīng)用空間。
分布式光伏發(fā)電與光伏電站相比，在不額外占用土地的前提下實現(xiàn)了電能就地消納，不需遠距離輸送，降低了傳輸損耗，幾乎不增加現(xiàn)有電網(wǎng)建設(shè)成本，具有更高的綜合效益。
圖2 分布式光伏發(fā)電示意圖
光伏產(chǎn)業(yè)是全球能源科技的重要方向，也是我國初具國際競爭力的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。雖然現(xiàn)階段光伏發(fā)電成本離平價上網(wǎng)還有距離，初期投入比較高，但在其生命周期內(nèi)，系統(tǒng)的總體優(yōu)勢與后期收益穩(wěn)定可觀。隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本逐漸降低以及傳統(tǒng)發(fā)電成本的上漲，光伏發(fā)電的優(yōu)勢將會越來越明顯。
3、分布式光伏發(fā)電在新型城鎮(zhèn)化中的應(yīng)用
近年來，我國光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能急劇增長，已占到全球產(chǎn)能的一半以上，但原材料依賴進口、產(chǎn)品依賴外需的“兩頭在外”模式積累了極大風(fēng)險，最終在2012年爆發(fā)危機，產(chǎn)能過剩加上歐美“雙反”使國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)遭到嚴重打擊。但國內(nèi)光伏應(yīng)用市場尚處于起步階段，新型城鎮(zhèn)化對綠色能源的需求為光伏產(chǎn)業(yè)調(diào)整升級提供了難得的機遇。在這方面，發(fā)達國家如德國、日本和美國的經(jīng)驗值得我們學(xué)習(xí)借鑒，德國和日本的“10萬屋頂計劃”以及美國的“百萬屋頂計劃”主要都是低壓配網(wǎng)并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電項目。據(jù)中國光伏產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CPIA)的《2013中國光伏發(fā)展報告》顯示，至2010年底，德國、日本、美國的分布式光伏系統(tǒng)裝機占光伏總裝機容量的比例分別是87%、97%和82%。而我國2012年底分布式發(fā)電比例還不到50%。這三個國家2011年的城鎮(zhèn)化水平分別是德國73.94%，日本91.14%，美國82.38%，這在一定程度上說明，分布式光伏發(fā)電應(yīng)用水平與城鎮(zhèn)化程度具有較高的相關(guān)性。以日本為例，日本分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在住宅、公寓樓、公共設(shè)施、工商業(yè)設(shè)施等建筑物上，其中3～5kW的家庭并網(wǎng)系統(tǒng)又是這部分市場的主流，約占并網(wǎng)系統(tǒng)的81.4%；安裝在大型工業(yè)、商業(yè)及公共設(shè)施上的10kW～1MW系統(tǒng)也是這部分市場的重要部分。
分布式光伏發(fā)電是一種標準化程度高，可就近接入就地消納，運維簡單，能提高土地和建筑資源利用率的綠色發(fā)電技術(shù)，可安裝在任何有陽光照射的空置土地、建筑物屋頂、向陽立面等能夠滿足荷載要求的場合，完全契合我國新型城鎮(zhèn)化對綠色能源和生態(tài)文明的要求。在新型城鎮(zhèn)化進程中，結(jié)合具體的光伏應(yīng)用條件，應(yīng)該從可行性和經(jīng)濟性的角度考慮，按照有重點、分階段、逐步梯級推廣的思路。優(yōu)先支持在用電價格較高、技術(shù)經(jīng)濟性較好的工商企業(yè)、開發(fā)區(qū)屋頂建設(shè)規(guī)模化的分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)揮規(guī)模投資效益；在黨政機關(guān)、事業(yè)單位等的建筑物和構(gòu)筑物屋頂推廣應(yīng)用小型分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)揮政府采購活躍市場的作用；對于大型社區(qū)以及核心村鎮(zhèn)的規(guī)模農(nóng)業(yè)項目，由于負荷集中，電力需求穩(wěn)定，也非常適合分布式光伏發(fā)電的應(yīng)用。在新農(nóng)村建設(shè)中支持光伏發(fā)電應(yīng)用，鼓勵光伏屋頂、光伏大棚項目和光伏農(nóng)機設(shè)施應(yīng)用，這樣既有利于緩解農(nóng)村電網(wǎng)升級改造壓力，改善農(nóng)村居民生產(chǎn)生活用電條件，又有利于推進生態(tài)農(nóng)業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟。
在技術(shù)手段上，光伏發(fā)電與建筑的結(jié)合主要有兩種方式，一是BIPV（Building Integrated Photovoltaic），即光伏建筑一體化技術(shù)，通過新型光伏建材取代傳統(tǒng)屋頂、窗戶、外墻及遮陽（雨）棚等，實現(xiàn)光伏發(fā)電與建筑本體的融合；另一種是BAPV（Building Attached Photovoltaic），即附著在建筑物上的光伏發(fā)電系統(tǒng)，適用于對建筑的改造優(yōu)化。這兩種應(yīng)用方式為綠色節(jié)能建筑提供了解決方案。除建筑應(yīng)用外，負荷集中穩(wěn)定、光照條件好的城鎮(zhèn)路燈、景觀照明、公共車棚、高速公路、收費崗?fù)さ龋彩欠植际焦夥l(fā)電規(guī)模應(yīng)用的良好場合。
分布式光伏發(fā)電設(shè)施安裝周期短，對基礎(chǔ)設(shè)施要求低，與大型電站相比總投資較少，而且在配網(wǎng)負荷側(cè)可與其他分布式能源如風(fēng)力發(fā)電、天然氣發(fā)電等實現(xiàn)互補，結(jié)合具體需要配置電池儲能、抽水蓄能、壓縮空氣儲能、儲熱等儲能方式，就構(gòu)成了微電網(wǎng)系統(tǒng)，從而有效提高分布式能源可靠性和智能化程度，再通過信息化手段組成可由電網(wǎng)統(tǒng)一控制和調(diào)度的“虛擬電站”，成為智能電網(wǎng)“最后一公里”綜合解決方案，提高整個社會的綠色能源利用率及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。
我國各地氣候條件和發(fā)展差異大，在具體實踐中，需要根據(jù)當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)化現(xiàn)狀、發(fā)展規(guī)劃、電力價格、負荷情況、日照條件等綜合因素，因地制宜開展分布式光伏發(fā)電項目建設(shè)。現(xiàn)行的分布式發(fā)電補貼政策沒有考慮行業(yè)差異，未來如果能針對工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)制定針對性的補貼電價，將更有利于商業(yè)模式、服務(wù)管理模式和產(chǎn)業(yè)格局的形成。政府應(yīng)進一步發(fā)揮政府采購活躍市場的作用，在基礎(chǔ)設(shè)施和公共設(shè)施等政府投資項目中明確分布式光伏發(fā)電設(shè)備采購份額。鼓勵專業(yè)企業(yè)包括建筑企業(yè)、電力設(shè)備制造企業(yè)、光伏組件企業(yè)、能源服務(wù)企業(yè)、金融機構(gòu)等參與規(guī)劃、設(shè)計、投資、開發(fā)運營和服務(wù)，逐步建立適合我國分布式光伏發(fā)展特性和城鎮(zhèn)化需求的商業(yè)模式，從而形成良性循環(huán)，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和環(huán)境的同步可持續(xù)發(fā)展。
4、結(jié)語
去年以來，政府出臺了一系列政策扶持光伏發(fā)電應(yīng)用推廣，新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃也已出臺，業(yè)界普遍認為2014年是規(guī)模建設(shè)分布式光伏電站的元年，分布式光伏發(fā)電將迎來快速增長，未來要吸引更多的資源投入進來，就要堅持政策引導(dǎo)、市場主導(dǎo)的思路。著力發(fā)展分布式光伏發(fā)電，對于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展、推動能源供應(yīng)和消費方式變革具有重要意義，是新型城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、信息化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，需要持續(xù)不斷地努力推進。
參考文獻
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