關于徐州市屋頂太陽能的使用現(xiàn)狀和潛力分析

摘要：2009年國家頒布了"太陽能屋頂計劃"，各省出臺了有關光伏發(fā)電固定上網(wǎng)電價的政策，江蘇省在省內(nèi)實施百萬屋頂計劃。2013年2月底，國家電網(wǎng)公司公布《關于做好分布式電源并網(wǎng)服務工作的意見》，提出"為分布式電源項目接入電網(wǎng)提供便利條件，為接入系統(tǒng)工程建設開辟綠色通道"。此后，企業(yè)和個人不僅可以用分布式電源給自家供電，而且自家用不完的電還可賣給電網(wǎng)。雖然，國家早在幾年前就已推廣屋頂太陽能技術(shù)，但是對于廣大徐州市居民來說對此還是了解的較少。因此，研究徐州市太陽能屋頂?shù)氖褂矛F(xiàn)狀和潛力有較高的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：屋頂太陽能、原理、環(huán)境、使用人群

1 屋頂太陽能的工作原理和特點

1.1屋頂太陽能的工作原理

太陽能光伏發(fā)電是一種依據(jù)太陽能電池的光生伏打效應，利用其將太陽輻射（直接輻射、散射輻射、反射輻射等）能直接轉(zhuǎn)化成為電能的發(fā)電形式。因受光照物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化從而產(chǎn)生電動勢和電流的一種現(xiàn)象就是光生伏打效應。通常屋頂太陽能發(fā)電可分三種類型即：光伏式發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)以及分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。屋頂太陽發(fā)電系統(tǒng)是指在建筑建造完畢后，將獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)加以設計搭建在建筑屋頂，以充分利用屋頂?shù)挠行娣e。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)多被屋頂太陽能所采用，光伏組件、組件支架、匯流箱、直流配電柜、逆變器、交流配電柜、變壓器等裝置組成該系統(tǒng)。

1.2屋頂太陽能的特點

1.節(jié)能環(huán)保

與傳統(tǒng)化石燃料相比，太陽能資源無窮無盡， 不消耗其他燃料且不產(chǎn)生其他污染物，是無公害潔凈的能源，在保護環(huán)境方面具有較好效益。

2.節(jié)約人力物力成本

傳統(tǒng)資源的勘探，開發(fā)，運輸?shù)拳h(huán)節(jié)消耗過多人力及物力，與之相比，屋頂太陽能無需安裝機械轉(zhuǎn)動部件維護，簡單便捷，不需要人員值班守護，建設周期短，使用壽命長，大大的節(jié)約的人力物力資源。

3.占用空間少

僅僅占用建筑房頂?shù)拈e置空間，無需占用其他的空地，不僅降低了建設本金，同時極大的節(jié)約和有效利用空間。 實踐表明，安裝屋頂太陽能能有效地隔熱。

4.維護成本低

屋頂太陽能采用模塊結(jié)構(gòu)的光伏材料、逆變器，大小可變，可自由組合。他們自身不存在運動器件，不產(chǎn)生噪音，組裝完畢后不需要太大的調(diào)整，大大的節(jié)約的維護成本。

5.效率高

屋頂太陽能的建設周期短，運行壽命長，且對于用戶而言，就近發(fā)電，即用即發(fā)，從而減少長距離輸電在路線上造成的經(jīng)濟損失。

2 徐州市屋頂太陽能的使用現(xiàn)狀

2.1徐州市發(fā)展屋頂太陽能的環(huán)境分析

2.1.1自然環(huán)境分析

眾所周知，屋頂太陽能的發(fā)電量受環(huán)境因素影響很大，在光照較弱時屋頂太陽能就不能發(fā)電或者發(fā)電量很小，這會使用電設備的正常使用受到影響。

徐州地處華北平原的東南部，具有四季分明，光照充足，雨量適中，雨熱同期的氣候特點。另對徐州市的屋頂太陽輻射做分析，在夏季，尤其5、6和7月，徐州市太陽能輻射值是非常高的，而秋冬季節(jié)太陽能輻射值較低，但總體來看，徐州市的太陽能資源是非常豐富的，非常適合發(fā)展屋頂太陽能系統(tǒng)。因為太陽能輻射值和屋頂太陽能光伏發(fā)電量正相關，因此根據(jù)太陽輻射值我們可以知道在夏季發(fā)電量非常高，而秋冬季則相反，比較低。

2.1.2對可使用的建筑面積分析

城市的建筑屋頂?shù)目晒┪蓓斕柲苁褂妹娣e也是影響屋頂太陽能推廣的重要因素。據(jù)調(diào)查可得徐州市總屋頂面積為8.4 × 108㎡，己知徐州市總?cè)丝跒?72萬，可推算出徐州市人均屋頂面積為86 ㎡/人，徐州的人均屋頂面積值相對偏大，與加拿大的人均屋頂面積（70.0 ㎡/人）值很接近，徐州鄉(xiāng)鎮(zhèn)跟加拿大的環(huán)境類似，地廣人稀，并且鄉(xiāng)鎮(zhèn)多為自建房，面積不受限制，而城區(qū)因為經(jīng)濟發(fā)達，建筑物密集。可以看出，屋頂太陽能系統(tǒng)如若加以大力推廣，以徐州市的屋頂面積，屋頂太陽能可以大大減少徐州市化石燃料的使用，提高徐州市的空氣質(zhì)量。

2.2徐州市屋頂太陽能的使用人群

1 關注政策，思想超前

這類人能對新興科技感興趣，緊跟最新政策，且有良好的經(jīng)濟基礎，短期內(nèi)不需要靠屋頂太陽能發(fā)電所得的補貼維持生計，只是將發(fā)電補貼當成家庭收入的一個增補。目前徐州市家用屋頂太陽能大部分由這類人使用。

2 用電費用較高的人群

工廠企業(yè)及家用電器較多的家庭，這部分人用電成本較高。建設屋頂太陽能可以幫助這部分人解決用電費用較高的問題。這類人群也是使用屋頂太陽能較多的。

3徐州市屋頂太陽能的使用潛力分析

1 居民環(huán)保意識的提高

近年，徐州市居民對生活環(huán)境質(zhì)量越來越重視，廣泛響應政府號召，綠色單車，單雙號車輛限行，大力發(fā)展植樹造林等項目越來越被接受。相信屋頂太陽能的推廣可以減少火力發(fā)電廠的發(fā)電量，從而減少化石燃料的使用，減少有毒氣體和煙塵的排放。

2 屋頂太陽能技術(shù)的完善

隨著國家新政策的大力支持，屋頂太陽能技術(shù)越來越完善，從事屋頂太陽能技術(shù)研究的也越來越多。從一開始的10%～15%的實際轉(zhuǎn)換率到近年推出的可以達到26%的聚光光伏發(fā)電技術(shù)，屋頂太陽能的實際轉(zhuǎn)換率越來越高，更方便用戶使用，帶來更大的經(jīng)濟效益。

3 工業(yè)領域的用電需求

徐州市是傳統(tǒng)的重工業(yè)城市，有較多的鋼鐵廠、焦化廠，且徐州市地下有豐富的煤炭資源，這都是發(fā)展工業(yè)的極大優(yōu)勢。工廠用電量相對較大，用電費用較高。廠房屋頂開闊平整，非常適合建設屋頂太陽能；工廠用電負荷較大，屋頂太陽能系統(tǒng)能夠做到就地生產(chǎn)就地消納，減少一部分電網(wǎng)購電量，從而節(jié)省工廠的用電費用。

4 商業(yè)建筑的用電需求

商業(yè)建筑與工業(yè)園區(qū)的特點相同，具有開闊平整的屋頂和較大的用電負荷，區(qū)別在于建筑往往對美觀性有要求，因此在建造時需多加設計安排。商業(yè)大廈、辦公寫字樓、酒店等服務業(yè)用電負荷具有白日較高，夜間較低的特點，屋頂太陽能的光伏發(fā)電特性和此負荷特性恰好匹配。

5 偏遠地區(qū)的用電需求

實際上可實用的屋頂面積在鄉(xiāng)村地區(qū)是大量存在，最多的就是農(nóng)村自建房的住宅屋頂，鄉(xiāng)村電能質(zhì)量較差，農(nóng)村家庭自建屋頂太陽能可使電能質(zhì)量加以提高，并且可提高用電安全。

4 結(jié)語

隨著環(huán)境問題的日益嚴重，尋找新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石燃料的任務日益嚴重。太陽能資源作為無窮無盡、無污染、環(huán)保的新能源應該被大力的推廣和應用。在徐州地區(qū)，屋頂太陽能項目有良好的發(fā)展前景，發(fā)展屋頂太陽能有利于改善徐州地區(qū)空氣質(zhì)量較差和傳統(tǒng)火力發(fā)電廠帶來的污染的問題，以及工業(yè)廠區(qū)用電不足以及偏遠農(nóng)村電能質(zhì)量差等諸多問題。因此在徐州地區(qū)推廣屋頂太陽能是十分必要的。

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作者簡介：

溫若晗 （1995.12-） 女， 江蘇徐州人，漢族， 江蘇師范大學科文學院本科生。endprint