可再生能源的系統開發與應用

劉建新

一、屋頂光電投資的近況

投資就是為了回報，這是投資者理性所在，理性的電力項目投資要求該項目的投資收益率大于或等于該行業的平均收益率。光電投資和火電廠的投資內在關系是一樣的，即電力項目的投資收益率與賣電收益是成正比關系，當電價一定的情況下，收益率與賣電量成正比，為什么我要強調賣電量呢？發電量在扣除線損之后，上網的賣電量才有收益，所以賣電量才與收益成正比。屋頂光電項目發展遇到很多問題，專門從事屋頂光伏的投資業還沒有形成，表面上看是投資收益無法保證，而深層上還是技術問題。技術上最主要原因是再生能源發電的間歇性致使其不能達到穩定發電，縱然在光線充足的地區也因為間歇性的原因限制了光伏上網的裝機容量。因為發電量一旦超過當地變壓器總容量的15%，就會整個引起系統的不穩定，而大部分地區光照不強，屋頂面積有限，靠光伏間歇性發電，發電量很少，使得投資收益率得不到保證，造成了屋頂光電行業發展受挫。

二、光電建筑將成為下一個投資熱點

我認為光伏技術領域的不斷進步，使得屋頂發電的春天即將來臨，并且將是下一個投資的熱點。光電等再生能源無處不在，只是光強的峰值不同而已。只要有人的地方就必然有建筑物，必然需要能源，如果把兩者結合起來，使建筑物自身就帶有可供使用的能源，這應該就是地球生物圈應有之義。同時一定高度的樓房又給可再生能源提供了條件，樓體表面積大，提高了光電的裝機容量，同時樓高可以安裝更大功率的風電，還可以利用污水管道里的勢能發電，業主日常的廚余垃圾也可以通過處理來發電，被動式利用太陽能裝置以及地源熱泵，可以減少電能的消耗，光熱又能解決業主的熱水需要，如果以上技術全部實現，就可以極大提高發電量，在相當程度上滿足住戶的用電需求，因此，可以說光電建筑的發展方向是沒有問題的。科學家指出，太陽光線照射一個小時所產生的能量，足以支撐全球經濟運行一整年。在歐盟，約40%的屋頂以及30%建筑表面都適合安裝光伏發電設備，如果全部安裝光電設備，可以滿足歐盟所需用電的40%。我國情況也大致如此，如果能解決可再生能源的間歇性問題，輔以國家政策補助，光電建筑不僅能為節能減排做貢獻，而且自身的經濟效益十分可觀。

理想的光電建筑是一個集合的概念，必須把建筑與可再生能源系統有機的融合，讓建筑既是可以居住的家又是能源轉換站，業主既可以使用大樓又可以利用大樓生產電力，除了自用外，多余的電力用來交易，換句話說大樓成為能源轉換站的載體以后，使得業主有了生產資料，成為了電力生產經營者，當施行組合能源系統，直接或間接提高發電量時，會進一步刺激業主對此的需要。

三、可再生能源系統的運用

將以上所述的光照、風力、地熱、勢能等可再生能源有機的融合，需要建立一套有效的運行系統，我想象的可再生能源系統包括四個子系統：

1.能源轉換系統。系統兩個部分，一個是電力單元，一個是其它單元。電力部分是所有發電的集合，包括光電、城市風電、污水發電，廚余垃圾發電及其它發電，其它單元主要是地熱、光熱及在設計時就考慮的被動式太陽能裝置。

2.儲能系統。清潔式儲能裝置，儲能量大的電池，超級電容，分容裝置的組合。

3.微網系統。屋頂發電會形成一個小范圍的電網，被稱之為微電網。目前不論是國家電網還是中科院，對于含有能源轉換系統和儲能系統聯合的微型電網的研究都有了很大的突破。

4.能源管理系統。主要是建筑的容效管理系統，當前歐美國家可再生能源產業的發展，一些關鍵技術有了突破，使得光電建筑的實現成為可能。

前一階段，國家倡導的光伏企業建立起了許多光伏發電園區，積累了經驗，大批量生產降低了設備價格，有的技術日趨成熟，這些為現在階段的光電建筑發展打下了堅實的基礎。現階段我國光電建筑可以采用光電與城市風電的發電形式與其它單元的組合，儲能系統可以采用能量密度大的電池與功率密度大的電容和分容裝置。微網已經進入到了應用狀態，能源管理系統處于正在集合的狀態，實現了當前階段的組合，峰平和光強都不是問題，可再生能源間歇性的不足得到克服，光熱加地熱熱泵控調系統將直接和間接的提高了發電量，使業主的需求進一步得到滿足，可以說投資光電建筑的理性時代到來了。

四、新興投資聯合體——能源建筑集團公司

當前社會正處于化石能源與可再生能源交替時期，可再生能源技術已經進入不斷創新的軌道，生產關系必須與其適應，技術才能得到應用與推廣。

光電建筑是以建筑為載體的能源轉換站，技術銜接上的要求以及成本收益的最佳構成決定可再生能源公司應與建筑業、房地產業聯合組成聯合體公司或其它公司，對于光電市場進行投資。

能源建筑公司負責新建或者改建光電建筑大樓的設計、工程施工組織設計和施工隊伍，包括再建能源和建筑施工隊伍的確定、施工監理、房屋銷售、物業管理。能源建筑集團公司作為投資公司有著較強的生命力，除了以上優點外，更重要的是順應了可再生能源特點的要求，也就是一幢建筑物即一幢發電廠，它促進了能源分散生產方式的推廣，使業主能夠一屋兩用，同時業主支撐起來的市場，將帶來可再生能源設備制造業以及其它市場的乘數效應，這又進一步增強了它的投資機會。又因為能源建筑集團公司是系統方案解決商，注定會成為一個平臺公司，平臺公司使它更有機會和能力使業主以及它自己獲得收益，真正做到雙贏。

五、商業模式的分析

不論誰來投資，業主的利益得不到滿足都將會使投資成為一句空話。所以，光伏發電的投資需要考慮其商業運作模式：

一是業主資金自籌，或者是通過買房再委托能源建筑公司新建或是改建、運行管理，業主自用或交易。利潤是收益減支出，收入項即節省的電費支出，自用電政府補助和賣電收益，支出項即自籌資金分攤，再加上管理以及其它費用。

二是能源建筑集團公司投資。本質上是建立一個屋頂光電的建設、管理和運營的平臺，獲得平臺收益和其它收益，其它收益各補其貼。一是改建模式EPC加運行，利潤來源是總承包和運行管理。二是房地產模式加運行，房屋銷售收入加運行維護管理收入，減去資金成本、建筑成本、運行維護管理成本。

三是合同能源管理模式加回購模式，也就是BT加EMC。自籌資金，自己建設、自己進行運營管理，最后業主回收。

技術的進步和投資集團的形成，將使得光電建筑可以進入實施階段，但真正使得大樓一屋兩用，變為現實，必須進行技術創新和管理創新。開創光電建筑新局面的第一件事是必須在政府的推動下確立建立光電建筑示范區，同時要加大新技術、新設備的引進力度，特別是加快污水發電設備、重軸風力式發電設備、廚余垃圾發電設備、清潔式儲能設備和技術的引進工作。

我認為光電建筑的春天即將到來，相信在光電建筑應用委員會的引導下，光電建筑行業一定會在摸索中前進，縮短光電建筑春天到來的時間，迎來光電投資的新高潮。