1 太陽(yáng)能 發(fā)電技術(shù)在市政建設(shè)上的應(yīng)用項(xiàng)目建議書 申報(bào)項(xiàng)目名稱： 申報(bào)單位名稱： 合作單位名稱： XX 集團(tuán)智能電網(wǎng)研究中心 日 期： 2011-6-10 2 目錄 一、項(xiàng)目建設(shè)的意義 . 3 二、市政建設(shè)中太陽(yáng)能利用方案 . 5 2.1 太陽(yáng)能路燈 . 5 2.2 公共建筑進(jìn)行光伏一體化改造（ BIPV） . 9 三、預(yù)期效益分析 . 11 3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析 . 11 3.2 環(huán)境效益分析 . 13 3.3 社會(huì)效益分析 . 13 四、預(yù)期費(fèi)用 . 14 3 一、 項(xiàng)目建設(shè)的意義 中 國(guó)及至全世界目前都面臨著能源日趨緊張的嚴(yán)峻環(huán)境 ,而現(xiàn)今使用最多的礦物能源煤 、 石油等礦物燃料產(chǎn)生的有害氣體和廢渣對(duì)大氣 、 水 、 環(huán)境的破壞也是觸目驚心 。 能源消耗越多 ， 產(chǎn)生污染也相對(duì)增加 ， 太陽(yáng)能則無(wú)危險(xiǎn)性及污染性 ， 它是一種真正的零排放的環(huán)保能源 。 太陽(yáng)能既是 一次能源 ，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無(wú)需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染。太陽(yáng)能為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會(huì)及人類進(jìn)入一個(gè)節(jié)約能源減少污染的時(shí)代。 人類對(duì)太陽(yáng)能的利用有著悠久的歷史。我國(guó)早在兩千多年前的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就知道利用鋼制四面鏡聚焦太陽(yáng)光來(lái)點(diǎn)火，利用太陽(yáng)能來(lái)干燥農(nóng)副產(chǎn)品。發(fā)展到現(xiàn)代，太陽(yáng)能的利用已日益廣泛，它包括太陽(yáng)能的光熱利用，太陽(yáng)能的光電利用和太陽(yáng)能的光化學(xué)利用等。太陽(yáng)能的利用有被動(dòng)式利用（光熱轉(zhuǎn)換）和光電轉(zhuǎn)換兩種方式 ， 太陽(yáng)能 光伏 發(fā)電 是一種新興的 可再生能源 利用方式。 利用太陽(yáng)電池發(fā)電是基于從光能到電能的半導(dǎo)體特有的光生伏特效應(yīng)原理， 由半導(dǎo)體器件構(gòu)成的太陽(yáng)電池是太陽(yáng)能發(fā)電的 最 重要部件。太陽(yáng)電池可以利用太陽(yáng)的光能，將光能直接轉(zhuǎn)換成電能，以分散電源系統(tǒng)的形式向負(fù)載提供電能。 地球上太陽(yáng)能資源的分布與各地的緯度 、海拔高度、地理狀況和氣候條件有關(guān)。資源豐度一般以全年總輻射量 kJ/(cm2年 )和全年日照總時(shí)數(shù)表示。 我國(guó)部分地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)能資源豐富， 全國(guó)各地太陽(yáng)年輻射總量達(dá) 335837kJ/(cm2年 )，4 全國(guó)總面積一半以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于 2000 小時(shí)。 對(duì)大規(guī)模的利用太陽(yáng)能資源提供了良好的條件。 圖、 2005 年全國(guó)年平均日照時(shí)數(shù)分布圖 近幾年，國(guó)際上光伏發(fā)電快速發(fā)展，美國(guó)、歐洲及日本制定了龐大的光伏發(fā)電發(fā)展計(jì)劃。國(guó)際光伏市場(chǎng)開始由邊遠(yuǎn)農(nóng)村和特殊應(yīng)用向并網(wǎng)發(fā)電與建筑結(jié)合供電的方 向發(fā)展，光伏發(fā)電已由補(bǔ)充能源向替代能源過(guò)渡。 我國(guó)從事太陽(yáng)能光伏事業(yè)的企業(yè)眾多，成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大重要產(chǎn)業(yè)，但是由于成本等各方面原因，國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)能光伏企業(yè)大多從事硅料、太陽(yáng)能光伏電池組件等 中 上游生產(chǎn)工作，在太陽(yáng)能系統(tǒng)集成及利用方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家 ，造成光伏市場(chǎng)兩端在外，中間在內(nèi)的不利局面。為改善這一狀況，促進(jìn)國(guó)家能源構(gòu)成改善，降低對(duì)石油、煤等傳統(tǒng)能源的依賴， 國(guó)家先后頒布了可再生能源法、5 分布式能源建設(shè)管理辦法、金太陽(yáng)示范工程財(cái)政補(bǔ)貼等相關(guān)法律、法規(guī) 。在黨中央十二五規(guī)劃中，也把推動(dòng)能源生產(chǎn)和 利用方式改革、加大環(huán)境保護(hù)力度列為今后工作的重中之重。 城市作為人類社會(huì)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，它是人類創(chuàng)造物質(zhì)財(cái)富的主要場(chǎng)所，是人類物質(zhì)文明發(fā)展的體現(xiàn)和潔凈。 同時(shí)城市也是生產(chǎn)、生活活動(dòng)集中的場(chǎng)所，在城市中積聚了大量的工礦企業(yè)、商業(yè)以及生活建筑及設(shè)施，成為了能源消耗的集中場(chǎng)所。如何改善城市生活、生態(tài)環(huán)境，改善城市能源供應(yīng)，提高城市能源供應(yīng)安全保障，特別是市政機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院等重要場(chǎng)所的供能安全保障，打造真正的 低碳、生態(tài)宜居城市，成為城市規(guī)劃者及城市管理者 所面臨的重要問(wèn)題。而太陽(yáng)能作為隨處可取、清潔環(huán)保的能源形 式，在進(jìn)行市政建設(shè)規(guī)劃、改善城市環(huán)境、提高城市品位上具有重要的作用。 二、 市政建設(shè)中太陽(yáng)能利用方案 2.1 太陽(yáng)能路燈 路燈是城市、鄉(xiāng)村、公路、高速公路、橋梁等公用設(shè)施所必備的照明設(shè)備。但是路燈給生活帶來(lái)便利之余，卻是一個(gè)耗電大戶。數(shù)據(jù)顯示僅 2007 年，我國(guó)共計(jì)安裝路燈 1700 萬(wàn)盞，年電費(fèi)達(dá)數(shù)百億元以上。 另外 傳統(tǒng)的路燈采用的是低壓輸電網(wǎng)絡(luò)。線路長(zhǎng)、布線及埋設(shè)復(fù)雜、消耗土地資源，維護(hù)及巡線也耗費(fèi)大量人力與物力，一直是傳統(tǒng)路燈難以克服的弊病。因此尋求一種節(jié)能、環(huán)保、自動(dòng)化程度較高的6 照明設(shè)備已是當(dāng)務(wù)之急。作 為清潔可 利用再生能源的太陽(yáng)能 路燈系統(tǒng)有望成為未來(lái)路燈新選擇。 相較于傳統(tǒng)路燈，太陽(yáng)能路燈有以下優(yōu)點(diǎn)： 以 陽(yáng)光為能源，白天充電、晚上使用，無(wú)需復(fù)雜昂貴的管線鋪設(shè) ； 無(wú)需挖溝牽線，可任意調(diào)整燈具的布局 ， 在以后的日常使用過(guò)程中無(wú)需電費(fèi)的支出 ； 安全節(jié)能無(wú)污染，充電及開 /關(guān)過(guò)程采用智能控制，光控自動(dòng)開關(guān)，無(wú)需人工操作 ； 工作穩(wěn)定可靠，免維 護(hù)，適用于居民小區(qū)、別墅、公園、廣場(chǎng)等公共場(chǎng)所道路照明與裝飾等 ； 外觀設(shè)計(jì)采用金 屬、工程塑料等材料壓鑄而成的燈具，造型新穎、美觀大方、簡(jiǎn)潔明快 ，融實(shí)用性和觀賞性于一體。 太陽(yáng)能路燈由以下幾個(gè) 部分組成：太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能控制器、蓄電池組、光源、燈桿及燈具外殼。如輸出電源為交流 220V 或 110V，還要配置逆變器。 各部分作用及要求如下： 1、 太陽(yáng)能電池板 太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能路燈中的核心部分，也是太陽(yáng)能路燈中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送至蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)。在眾多太陽(yáng)光電池中較普遍且較實(shí)用的有單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池及非晶硅太陽(yáng)能電池等三種。在太陽(yáng)光充足日照好的東西部地區(qū)，采用多晶硅太陽(yáng)能電池為好，因?yàn)槎嗑Ч杼?yáng)能電池生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格比單晶低。在陰雨天比較 多、陽(yáng)光相對(duì)不是很充足的南方地區(qū)，采用單晶硅太陽(yáng)能電池為好，因?yàn)閱尉? 硅太陽(yáng)能電池性能參數(shù)比較穩(wěn)定。非晶硅太陽(yáng)能電池在室外陽(yáng)光不足的情況下比較好，因非晶硅太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)光照條件要求比較低。 2、 太陽(yáng)能控制器 無(wú)論太陽(yáng)能燈具大小，一個(gè)性能良好的充電放電控制器是必不可少的。為了延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，必須對(duì)它的充電放電條件加以限制，防止蓄電池過(guò)充電及深度充電。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能。同時(shí)太陽(yáng)能控制器應(yīng)兼有路燈控制功能，具有光控、時(shí)控功能，并應(yīng)具有夜間自動(dòng)切控負(fù)載功能，便于陰雨天延長(zhǎng) 路燈工作時(shí)間。 3、蓄電池 由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。一般有鉛酸蓄電池、 Ni-Cd 蓄電池、 Ni-H 蓄電池。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能滿足夜晚照明的前提下，把白天太陽(yáng)能電池組件的能量盡量存儲(chǔ)下來(lái)，同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過(guò)小不能夠滿足夜晚照明的需要，蓄電池過(guò)大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時(shí)造成浪費(fèi)。蓄電池應(yīng)與太陽(yáng)能電池、用電負(fù)荷（路燈）相匹配。 4、 光源 8 太陽(yáng)能路燈采用何種光源是太陽(yáng)能燈具是否能正常使用的重要指標(biāo)，一般太陽(yáng)能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無(wú)極燈、 LED 光源。 5、燈桿及燈具外殼 燈桿的高度應(yīng)根據(jù)道路的寬度、燈具的間距，道路的照度標(biāo)準(zhǔn)確定。燈具外殼根據(jù)我們收集了許多國(guó)外太陽(yáng)燈資料，在美觀和節(jié)能之間，大多數(shù)都選擇節(jié)能，燈具外觀要求不高，相對(duì)實(shí)用就行 。 圖、太陽(yáng)能路燈組成示意圖 參照具體情況， 按照每晚 8 小時(shí)工作時(shí)間，每盞路燈 可按如下 方式進(jìn)行配置： 額定功率為 135瓦的多晶硅太陽(yáng)能電池板一塊，壽命在 20年以上； 400Ah， 24V 閥控式鉛酸蓄電池 一塊，充放電次數(shù) 3000 次 以上； 135W 太陽(yáng)能路燈充放電控制器一件，使用壽命 15 年以上； 額定功率為 60W 的 LED 燈一盞， 亮度為同等功率普通燈的 3 倍，使用壽命 8 萬(wàn)小時(shí)以上； 9 6-10 米光源燈桿一件，以及一些線纜等輔助材料。 按照以上配置，外加施工費(fèi)用，每盞路燈的費(fèi)用在 5500 元左右。按照每 30米一盞的布局進(jìn)行安裝，每公里需要安裝太陽(yáng)能路燈 33盞，主要選擇在 市郊公路、公園道路和部分城市主干道 進(jìn)行安裝。將傳統(tǒng)的路燈改換為太陽(yáng)能路燈， 體現(xiàn)了道路照明采用綠色能源節(jié)能環(huán)保的新要求，不僅節(jié)約能源、 省卻鋪設(shè)線纜成本、 美 化道路，同時(shí)為緩解能源緊缺，推動(dòng)新能源的民用化 做出貢獻(xiàn)。 圖、道路兩旁太陽(yáng)能路燈效果圖 2.2 公共 建筑 進(jìn)行光伏 一體化 改造 （ BIPV） 市政機(jī)關(guān) 辦公樓 、學(xué)校、醫(yī)院等公共 建筑 作為城市里最重要的 公共 設(shè)施，如何保障這些 公共設(shè)施的電能供應(yīng)安全成為當(dāng)今市政管理者所必須考慮的一大難題。而利用這些公共建筑的樓頂或者幕墻，鋪設(shè)太陽(yáng)能光伏電池組件，就近采用太陽(yáng)能資源提供日常所需的全部或者10 部分電力，不僅降低了公共設(shè)施負(fù)荷對(duì)公共電網(wǎng)的依賴，提高了這些公共設(shè)施自我保障的能力，而且對(duì)于在發(fā)生雷雨、風(fēng)雪等大型 自然災(zāi)害，公共電網(wǎng)發(fā)生故 障的情況下，維持正常運(yùn)行，具有非常重要的意義。另一方面， 加強(qiáng)國(guó)家機(jī)關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校等公共建筑物節(jié)能監(jiān)管也已經(jīng)成為了國(guó)家衡量城市管理水平的重要標(biāo)準(zhǔn) ，因此利用太陽(yáng)能等可再生能源對(duì)公共建筑進(jìn)行供電，對(duì)于降低公共建筑能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，促進(jìn)低碳辦公、生活具有重要的意義。太陽(yáng)能光伏電池 與建筑材料一體化的美觀設(shè)計(jì)，對(duì)促進(jìn)可再生能源利用也具有重要 意義。 圖、上海世博會(huì)光伏建筑一體化主題場(chǎng)館 并網(wǎng)型光伏建筑一體化系統(tǒng)原理圖如下： 其中光伏組件將 照射在其上面的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流 電能； 逆變器再將 直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能供建 筑內(nèi)本地負(fù)荷應(yīng)用，或者將多余的電能輸送到公共電網(wǎng)上去；切換控制器負(fù)責(zé)并 、 離網(wǎng)切換控制，正常情況下系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行， 樓內(nèi)負(fù)荷由太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)及公共電網(wǎng)進(jìn)行雙向供電，在公共電網(wǎng)發(fā)生故障停電的情況下，系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行，由光伏11 系統(tǒng)維持用電負(fù)荷正常運(yùn)行。為了更好的利用太陽(yáng)能資源，還可以在系統(tǒng)中加入儲(chǔ)能系統(tǒng)，在太陽(yáng)能發(fā)電充足情況下將多余的電力儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)光伏發(fā)電不足時(shí)，再釋放儲(chǔ)存的能量，供負(fù)荷使用。整個(gè)系統(tǒng)由統(tǒng)一的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，保證了可再生能源利用最大化，也保證了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 三、 預(yù)期效益分析 3.1 經(jīng)濟(jì) 效益分析 1、太陽(yáng)能路燈節(jié)能 如 2.1 所述，每公里可安裝太陽(yáng)能路燈 33 盞，按照平均每天 6小時(shí)的滿功率輸出時(shí)間來(lái)算， 33 盞路燈 平均每天發(fā)電量為： 135W6h33=26.73kWh 以全城有 20km 的路段安裝太陽(yáng)能路燈進(jìn)行計(jì)算， 每天可提供清潔能源 534.6kWh，每年可利用清潔能源 約 20 萬(wàn)度，按照 LED 燈亮度為同等功率普通路燈 兩度的 3 倍計(jì)算，相當(dāng)于節(jié)約公共電網(wǎng)電力 60萬(wàn)度。 下表 簡(jiǎn)單 列出了太陽(yáng)能路燈與普通路燈的性價(jià)比對(duì)比 ： 光源 傳統(tǒng)路燈 太陽(yáng)能路燈 單盞 總計(jì)（ 660 盞） 單盞 總計(jì)（ 660 盞） 同 等亮度光源功率 180W 118800W 60W 39600W 純路燈造價(jià) 1600 元 /盞 105.6 萬(wàn)元 5500 元 /盞 363 萬(wàn) 鋪設(shè)線纜造價(jià) 30 元 /米 20km，計(jì) 60 萬(wàn)元 無(wú)需鋪設(shè)額外線纜，不用增加額外費(fèi)用 維護(hù)費(fèi)用 200 元 /盞 *年 7.3 萬(wàn)元 性能穩(wěn)定，壽命期限內(nèi)無(wú)需維護(hù) 使用壽命 10 年 15 年 年用電量 總計(jì) 60 萬(wàn)度 /年 利用可再生能源，無(wú)需電網(wǎng)電能 12 線路損耗 5 萬(wàn)度 /年 無(wú)線路損耗 費(fèi)用財(cái)政 除 165.6 萬(wàn)元初步投資外，每年需投入 財(cái)政費(fèi)用 72.3 萬(wàn)元進(jìn)行維護(hù)和繳納電費(fèi) 一 次性投資 363 萬(wàn)元，在使用壽命內(nèi) 基本無(wú)需額外財(cái)政費(fèi)用 從上表中可以看出，雖然太陽(yáng)能路燈的初步投資費(fèi)用大于傳統(tǒng)路燈的初步投資費(fèi)用，但在今后的使用過(guò)程中基本無(wú)需投入額外的財(cái)政費(fèi)用，整體性價(jià)比遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)路燈。 1、 建筑光伏一體化節(jié)能 市內(nèi)存在有黨政機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院等大量公共設(shè)施，公共建筑 占地 總面積在 20 萬(wàn)平方米以上，按照 50W/m2 的裝機(jī)容量進(jìn)行計(jì)算，可以 安裝 10MW 的光伏發(fā)電系統(tǒng)。 以目前 2.5 萬(wàn)元 /kW 的成本造價(jià)進(jìn)行計(jì)算，共需一次性財(cái)政投資費(fèi)用為 2.5 億元。 另外按照金太陽(yáng)示范工程補(bǔ)貼、分布式能源管理辦法 及光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼等各種政策性補(bǔ)貼，可以獲得相當(dāng)于成本價(jià) 50%的政策性財(cái)政補(bǔ)貼，也就是說(shuō)只需投入 1.25 億元即可。 按照平均每天 6h 的正常發(fā)電時(shí)間計(jì)算，每天可提供 6 萬(wàn)度的清潔能源，從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，每天可節(jié)約公共電網(wǎng)用電 6 萬(wàn)度，每年可節(jié)約用電 2190 萬(wàn)度。 以目前 1 元 /度的電費(fèi)計(jì)算，每年可節(jié)約電費(fèi) 2190 萬(wàn)元，也就是說(shuō)約用 5 年的時(shí)間就可以收回投資成本。由于并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的使用壽命在 25 年左右，因此有 10 年以上的時(shí)間期限內(nèi)，系統(tǒng)處于純收益狀態(tài)。 另外，以上計(jì)算還沒(méi)有計(jì)入對(duì)比公共電網(wǎng)供電所需要的輸配電線路成本 。 13 3.2 環(huán)境效益分析 綜上所述，安裝在 20km 的道路上安裝太陽(yáng)能路燈，每年可節(jié)約公共用電 60 萬(wàn)度；在黨政機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院等公共設(shè)施的建筑樓頂或者向陽(yáng)幕墻上安裝 10MW 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，每年可提供清潔能源 2190 萬(wàn)度。按照目前每度電需要燃燒 360g 的標(biāo)準(zhǔn)每進(jìn)行計(jì)算，可得出以下結(jié)論： 太陽(yáng)能路燈每年可節(jié)約 21.6 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可減少二氧化碳排放55.5 萬(wàn)噸，二氧化硫排放量 4.5 萬(wàn)噸，煙塵排放 3 萬(wàn)噸。 10MW 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)每年可節(jié)約 788.4 萬(wàn)噸，可減少二氧化碳排放 2025.75 萬(wàn)噸，二氧化硫排放 164.25 萬(wàn)噸，煙塵排放 109.5萬(wàn)噸。 因此采用太陽(yáng)能發(fā)電提供公共交通照明，為公共設(shè)施提供電力，相對(duì)于普通火力供電，可以十分明顯地減少溫室氣體、酸雨性氣