太陽能建筑經濟與社會效益環比分析

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摘要：隨著我國乃至世界能源危機的日益顯現、環境的破壞，太陽能光伏技術與建筑一體化在市場應用中的大力推廣，以及政府對太陽能光伏發電項目的政策出臺和大力支持，不難看出節能建筑是此刻乃至未來我國乃至世界建筑發展的大趨勢，潔凈的能源能減緩對煤、石油等常規能源的大力消耗。

關鍵詞：太陽能建筑;經濟效益;獎勵;社會效益

一、當地政府對太陽能政策的獎勵措施

目前，吉林省《吉林省關于加快光伏產品應用促進產業健康發展的建議(128號)》光伏發電項目的發電量，實行按照電量補貼的政策，補貼標準在國家規定的補貼基礎上，吉林省再補貼0.15元/千瓦時。目前國家對吉林省太陽能光伏發電的最新補貼政策為：太陽能發電項目享有國家補貼0.14元/千瓦時和省級補貼0.15元/千瓦時，共計0.29元/千瓦時。

二、使用者的效益評估

試點工程屋頂安裝共計總裝機容量為15KW，根據主要分為三種形狀的多晶硅太陽能電池板，分別為規格為2380mm*990mm*40mm的方形多晶硅太陽能電池板，規格為斜邊3366mm*直角邊2320mm*直角邊2380mm*厚度40mm的直角三角形多晶硅太陽能電池板和規格為1770mm*3345mm*40mm的平行四邊形多晶硅太陽能電池板陣列，從使用者的角度出發，他們最關心的是太陽能電池板的實際發電量，按照筆者調研數據計算，調研項目中的屋頂每塊規格為1640mm*990mm*40mm多晶硅太陽能電池板的日平均發電量為1千瓦時，每塊多晶硅太陽能電池為250W，那么總裝機容量為15KW的發電量為60千瓦時，按照國家和吉林省太陽能光伏發電補貼共計0.29元/千瓦時計算，平均每天可以獲得17.4元補助，每年可以獲得6351元補助，如果余電上網賣掉，價格為0.88元/千瓦時，根據太陽能光伏電池板的價格按功率（W）計算單價的標準，市場價格4元/瓦，屋面15KW的多晶硅太陽能電池板的價格共計為6萬元，每年發電量共計21900千瓦時，按長春民用建筑電費0.56元/千瓦時計算，每年節省1.2264萬元，加上國家和吉林省補助的費用，每年共計節省1.8615萬元，預計不到4年就能收回屋面多晶硅太陽能電池板的成本，其后22年壽命內預計可以獲得利益40.953萬元。如今，生產技術的日新月異，不僅提高了晶硅電池的品質，同時也大大降低了晶硅電池的成本，投資回收預期較為理想，國家與吉林省扶持太陽能光伏建筑的好消息頻出，新能源與建筑大戶的結合前景廣闊。

三、環保效益評估

對于居住建筑而言，提高可再生能源的利用率，發展和普及太陽能光伏發電與建筑適配的方法是改善生態和保護環境的有效途徑。太陽能光伏發電系統充分利用了節能環保的太陽能資源，對環境無任何負面影響，同時減少了煤、石油、天然氣等常規能源的使用，效益明顯。太陽能是取之不竭的能源，每天在地球上的照射量相當于全世界所需能源的三千多倍，然而無法再生，用完就沒有的化石燃料，卻是我們主要的能量來源，而且，因為化石燃料所產生的環境問題，例如空氣中的酸雨、污染、溫室效應氣候變化等，這些都是確定的事實，不過，這些問題似乎都還不算嚴重，所以，世界每年的化石燃料使用量仍然不斷上升，再過不久，這些化石燃料的蘊藏即將殆盡，世界各國的能源戰爭，也早已上演。因此，促進使用和研發太陽能的政策，不僅是著眼于環境保護，更是一種促進世界和平的貢獻。環保效益主要對環境的優化有利，從節能減排的角度分析，太陽能光伏發電是真正的零排放和零污染，有良好的環境效益。從能夠改變局部生態的角度分析，吉林省總體干旱少雨，安裝太陽能電池板后，對減少水分蒸發起積極作用，對民生有利，對經濟可持續發展亦有利。據相關數據總結，每節約1度(千瓦時)電，就相應地節約了0.36千克的標準煤，同時減少污染排放0.272千克碳粉塵、0.997千克二氧化碳(C02 )、0.03千克二氧化硫(S02 )、0.015千克氮氧化物(NOX)。[1]綜上所述，試點工程25年總發電量為547500千瓦時，全部為自發自用，該發電量與相同發電量的火電廠相比，25年共計可以節約標準煤197.12噸，同時每年可以減排二氧化碳545.84噸、氮氧化物8.2噸、二氧化硫16.4噸、粉塵0.52噸、碳粉塵148.92噸。綜上所述，該試點工程的實施成功的為吉林長春的節能減排做了貢獻，具有良好的經濟、社會和環境效益。

四、試點工程預期成果

試點工程的預期成果為在保證屋面多晶硅太陽能電池板與建筑結合最美觀，最經濟的情況下，將多晶硅太陽能電池板最恰當的規格與屋面進行適配性有機結合，抗長春當地風壓、雪壓，保證一年四季正常運營，同時保證了屋面自身的保溫、防水功能，保證了整個小區的美觀，試點工程預期的太陽能光伏發電能耗回收期為3年，3年可以保證多晶硅太陽能電池板成本的收回，剩下的22年能繼續創造余下的經濟價值，在發電的同時，能為環境保護做出貢獻。

五、結論

根據屋面與異形的多晶硅太陽能電池板的結合總裝機容量15KW，屋面多晶硅太陽能光伏電池板總價共計6萬元的現狀，以及試點工程選用的戶用并網光伏發電系統，結合國家與吉林省對太陽能發電項目的新的按照電量的補貼政策和相關環保效益評估數據，總結出使用者在投資屋頂太陽能發電后3年后開始能耗回收，多晶硅光伏電池板的壽命為25年，22年的可回收年壽命內預計可以獲得經濟利益40.953萬元， 25年總發電量為547500千瓦時，該發電量與相同發電量的火電廠相比，25年共計可以節約標準煤197.12噸，同時每年可以減排二氧化碳545.84噸、氮氧化物8.2噸、二氧化硫16.4噸、粉塵0.52噸、碳粉塵148.92噸。綜上所述，該試點工程的實施成功的為吉林長春的節能減排做了貢獻，具有良好的經濟、社會和環境效益。本文重點針對試點工程長春與海外創業園住宅屋頂集中式太陽能光伏發電系統中光電利用形式，從住宅建筑構造的角度出發，解決了長春海外學人創業園住宅屋面與多晶硅太陽能電池板的適配性問題，綜合長春嚴寒C區的地理條件、氣候特征和太陽能資源，綜合住宅的建筑布局、朝向、間距、群體組合方式和空間環境，綜合住宅外觀、住宅功能、周邊環境、電網條件和系統綜合運行方式，綜合建筑設計，光伏電池組件安裝位置與方式、組建選擇和安裝規模等研究設計出長春海外學人創業園住宅屋面與多晶硅太陽能電池板的屋面、檐口適配性的設計節點詳圖，以及適配的各個構件規格，屋面工程做法。盡管太陽能光伏的應用成本與常規能源相比仍然偏高，但隨著太陽能光伏電池板的普及，隨著未來科學技術的進步，光伏轉換率將有所提高，相關配套設施成本的降低，[2]太陽能儲能技術的進步，社會用電需要的增加，特別是綠色、生態的無污染的太陽能的觀念的深入人心，太陽能光伏發電的結構必將會逐步改變全世界人們的用能結構。由于我國人多地少，每年大量的新建建筑量大而面積廣的社會主義基本國情短期內不會有較大的變化，可以預計不久的將來只有太陽能光伏發電與建筑結合才能使太陽能光伏發電真正的融入人們生活的每個角落。

六、前景展望

8分鐘又20秒，光子從太陽表面到達我們的星球。在這段超過一億五千萬公里的旅程之后，我們的皮膚以每平方厘米10兆個光子的密度，接收太陽的熱能。太陽能不僅無所不在，也是我們所在世界最初和最后的能源。太陽能經濟體系不僅建立在太陽能使用的技術上，同時也為房地產與建筑世界開創了新的商機。本論文僅僅只對海外學人創業園住宅與多晶硅太陽能電池板在屋面適配的節點詳圖進行了研究設計，研究過程中存在著諸多不足之處，還有許多實際的問題要結合國家政策綜合進一步研究，展望未來，太陽能光伏建筑一體化的設計將會成為光伏建筑未來主要的發展方向，當下我國正處于城鎮化建設的高潮期，每年的總建設面積高達20億m2，而且此階段預計還要繼續持續30年以上，換句話說，未來我國30年的總建筑量將超過歷史的總的既有建筑數量，這些建筑的能源使用效率將會決定未來我國能耗水平和CO2氣體的排放量。城鄉建設領域是建筑的主要領域，也是太陽能光伏發電技術應用的主要領域，因此，要把握住這種“空前絕后”的建設機遇，大力提高嚴寒地區太陽能與建筑的適配性，開發節能建筑的市場潛力。太陽能光伏建筑一體化方興未艾，任重道遠。吉林省太陽能產業發展起步較晚，我們等需要站在能源戰略的高度，加速發展戰略性新興產業，明確太陽能光伏產業與建筑結合的積極意義。太陽能建筑一體化還有利于電源結構的優化，全省光伏發電在二次能源中還處于空白階段，如果能夠做到太陽能光伏與建筑大量地結合，并網發電，與在二次能源中占18.8%的風力發電互補，做到“風光互補”，還能進一步促進全省二次能源的優化。解放民眾思想，提高對太陽能光伏建筑一體化產業的普遍認識，這不但對調整太陽能建筑一體化產業結構有益，對整個吉林乃至全國的能源結構有益，而且還對改善環境，對低碳經濟，對加速實現節能減排等政策將起到積極促進作用，意義深遠。光伏發電是比較有前景的新能源發電技術，自身很難起到主導作用，但與能源大戶結合起來，能造福子孫后代，緩解能源壓力，前景意義深遠。最后，希望本論文對嚴寒地區別墅住宅屋面與多晶硅太陽能光伏電池板適配性的相關研究與設計詳圖能夠提高大家對光伏建筑設計的關注度，激發多面性的思考，提供一些思路，達到拋磚引玉、投石問路的效果。

作者:趙暉 郭格靜 謝偉雙 單位:長春工程學院建筑與設計學院

參考文獻:

[1]王麗穎,王智宇.嚴寒地區居住類建筑節能75%的關鍵技術研究[J].長春工程學院學報(自然科學版),2015,16(2) .

[2]張志剛,魏璠.節能住宅太陽能技術[M].北京:中國建筑工業出版社,2015(21).