系统工程

老旧建筑屋顶是重要资源 建议安装光伏电站

2020-07-02 13:31:34 国是直通车 作者:庞无忌

一半的老旧小区屋顶,就能创造出“三个三峡”的发电量。如果再加上农民住的平房和养猪、养鸡的棚子呢?那会是多少个“三峡”?

在日前举办的“国是论坛:能源中国—中国未来五年”上,“屋顶革命”成为热词。多位专家指出,这块过去被人忽视的地方,可能兴起一轮能源革命,甚至彻底改变我们的环境状况和用能方式。

小小屋顶能产生多少个“三峡”?

国务院参事、住房和城乡建设部原副部长仇保兴指出,在城市,只用一半的老旧小区屋顶,安装太阳能板,每年就能大约创造出“三个三峡”的发电量。

至于农村,清华大学建筑节能研究中心主任、中国工程院院士江亿表示,设施农业的屋顶、养鸡场、猪圈等的房顶都还空着,再加上村民所住的平房,如果把这些空间都用来进行光伏发电,所发电量足以覆盖农村生活和生产用电,甚至还有富余。

今年的政府工作报告明确提出,要新开工改造城镇老旧小区3.9万个。其中,2000年底前建成的住宅区是重点改造对象。

仇保兴指出,2000年以前建成的住宅,据统计,约有100亿平方米,这些多层住宅如果换算成屋顶面积,约有20亿平方米。如果拿出一半屋顶也就是10亿平方米来进行太阳能改造,装上光伏板,每年可以发出大约“三个三峡”的发电量来。

计算方法大致如下:每一平方米太阳能设备,在北京地区每年可发电240度(如果在青藏高原等地发电量会更高),10亿平方米就能发电2400亿度电,而三峡年发电量约为800亿度。

如果把这个范围继续扩大呢?江亿指出,据初步统计,中国城市建筑大概有50亿平方米的房顶,能容纳约5亿千瓦的光伏发电装机,“这是不得了的资源”。

为什么这么说?官方数据显示,截至2019年,全国累计光伏发电装机为约2亿千瓦。不到城市屋顶光伏装机潜力的一半。由于城市建筑用电多,高层屋顶少,城市屋顶光伏可产生的电量仅为约六分之一的城市建筑用电。

农村屋顶光伏的潜力更大。江亿指出,农村很多房子是平房,屋顶面积较大,还有设施农业的屋顶、养鸡场、猪圈等的屋顶合起来有约200亿平方米,据测算,一年能发2万亿度电,约为我国去年全年总发电量的28%,那是多少个“三峡”?

背后是系统工程

不过,这不是简单铺设几块太阳能板就行,而是要将房子作为生产能源的一个很重要的单元来考虑。

电力是刚性的,发多少就要用多少,每时每刻都得必须保持平衡。特别是本身并不稳定的风能和太阳能,其利用需要有灵活电源的辅助。

如何提供足够的灵活电源一直是中国可再生能源发展中的瓶颈。

在仇保兴看来,屋顶改造的关键是要在住宅小区里建成独立的智能小电网、微电网。小区发的电可以自发自用,多余的电可以卖给大电网。当然,其前提是,要进行输配电分离式改革,使小区的配电能够企业化。

这样做就可以把多种多样的可再生能源利用起来。例如:建筑的电梯如果下降的时候发电,可以产生耗能约一半的电。

这个微电网的核心一环是在小区大量建设充电桩,把电动车接入其中,等到峰谷的时候开启电动车的充电,就意味着这个小区可以具有部分储电的功能。

江亿认为,建筑本身,也就是在消费侧、用电侧,也可以起到灵活电源的作用。

主要是通过三个方面:

一是在建筑中安装蓄电池,比如智能充电桩等,电多了就往电池里放,这样就成了接收风电、光电等的柔性负载。

二是办公楼等带有储能的直流柔性用电建筑。其安装的光伏电池是能够储存电流、再释放的。既可以平缓自身用电的不规律和日夜间的峰谷差,同时能够增加电网接纳风电、光电的能力。

三是在农村,配合电气化,利用好屋顶光伏。在屋顶安装光伏发电设备,同时大量发展农用车跟农用机具的电气化,如汽车、摩托车、蹦蹦车等可以从用油变成用电,包括浇灌等农业生产也改以电力驱动。这样不仅能根本改变农村的用能方式,推动可再生能源消纳,还减少了电力供应的负载。

这个投资划算不?

仇保兴指出,屋顶太阳能的投资是划算的。因为近年来太阳能的发电成本急剧下降,10年来太阳能的发电成本已经下降了10倍,而且还会继续下降。去年开始,太阳能发电成本已经明显低于煤发电成本,这实际上是一个重大的转折点。

此外,仇保兴指出,屋顶太阳能的改造还可以和节能改造结合在一起,进行一体化设计,进一步降低建造成本。

江亿也表示,光伏器件的成本2000年大约是每瓦50元左右,现在已经下降到每瓦2元,很多时候1.5元就能买到。这样一来,发展光伏的主要成本构成就不是发电器件本身,而变成安装空间、接入成本和消纳成本。

江亿指出,在西北的大片戈壁滩、沙漠,太阳能、风能等资源都很丰富,但是在这样没有人、没有水的地方大规模发展光伏,有很多附加成本,如当地开发安装成本以及线路、配套基础设施等,反而成本很高。

而建筑房顶安装成本、接入成本都比较低,把这部分空间用好,“这是不得了的”。江亿表示,按照2050年中国的能源发展规划,届时25亿-35亿千瓦的风电和光电,一年发电量约为4万亿度。其中,建筑房顶能提供40%左右。

江亿指出,在后疫情时代,把这些建好了,会真正降低中国电力成本,还能带动一批新兴产业,如光伏电池、风电发电设备等。同时,在新型蓄电池技术,低压配电装置、全新电力系统、电动汽车、充电桩、农机电气化等方面,中国有望利用这个机会实现“并跑”甚至领先。对通过能源革命实现整个制造业现代化而言,这是很重要的方向。


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