北方農村實施太陽能屋頂的可行性探討

文 孫嘉興 龍源（北京）風電工程設計咨詢有限公司

北方農村實施太陽能屋頂的可行性探討

文/孫嘉興 龍源（北京）風電工程設計咨詢有限公司

太陽能屋頂就是可分別安裝在每座獨立住宅建筑上的并網光伏發電系統。發展太陽能既符合國家產業政策，又能調整電源結構，改善環境治理，實施屋頂光伏發電工程的意義不言而喻。目前，城市中太陽能屋頂尚有經驗可以借鑒，而農村太陽能屋頂在我國還非常少，如何大面積推廣，值得進一步研究和探討。

我國華北地區農村人口密集，用電需求大，地區光照時間長、強度高。房屋建造者屬于改革開放后中國第三、四代農民，多數房屋質量比較好，房屋居住面積比較大。隨著農村生活水平的改善，其用電量水平逐年增加，而太陽能技術的不斷提高，建設成本的不斷下降，為實施太陽能工程提供了必備的條件。如果與農村居住者達成可靠的合作方式，極有可能成為這一地區太陽能新的發展方向。

1 可利用面積估算

從我國北方農村典型院落式民居基本為平房，面積寬廣，房頂大多采用傳統的斜坡式房頂。每家每戶的宅基地為集體用地，宅基地面積由村委統一丈量，面積稍有差異。房屋墻體多采用磚混結構，承載力較好。屋頂采用瓦式結構，其承壓能力可放置大型太陽能熱水器。房屋的使用年限一般都超過20年以上。院落當中也有相當部分閑置面積可以利用。

(1)房頂面積

農村院落的正房一般為4～5間平房，長約12～20米，寬約6米，因此房頂陽面面積大約48～60平方米，平均值為54平方米。以一個自然村100戶（實地調查平均）計算，屋頂可利用面積為5400平方米。

(2)院落內的閑散面積

假定每戶院落內另有10平方米的閑置面積，一個自然村可增加1000平方米的面積，因此一個自然村的總的可利用裝機面積約為6400平方米。

假定建設一座裝機總容量10兆瓦的太陽能光伏電場，需要42600平方米，那么就可以覆蓋到6～8個自然村。實際上，這些村落村村相連，村與村之間的距離非常短，為太陽能屋頂建設提供了方便。

2 自然村的密集度

我國華北地區包括河南、河北、山東、山西等省份，居住著3～4億農村人口，大約8000萬戶家庭，光伏屋頂可利用面積大約40億平方米，太陽能屋頂工程具有廣闊的空間。華北地區各鄉鎮的周圍散布著大量的農村村落。這些村不但密集，而且隨著人口的增長，村與村逐漸成相連的趨勢，村落的密集發展意味著有更多的太陽能屋頂可以利用。自然村的密集度成為農村太陽能屋頂工程的先天條件。

3 輻射資源的評估

按接受太陽能輻射量的多少，我國太陽能輻射量的區域分類大致上可分為五類。其中，一、二、三類地區年日照時數大于2000小時，年輻射總量高于586 千焦／平方厘米，是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區，且面積較大，約占全國總面積的2／3以上，具有利用太陽能的良好條件，適宜使用光伏發電系統。

華北地區屬于我國太陽能資源較豐富的二、三類地區。

4 基礎結構及施工問題

華北地區農業發達，基本實現村村通，混凝土路面與鄉鎮公路相連接，大型農機都可以順利通行，房屋前后之間有足夠的距離供大型吊裝車輛通過。工程用的主要建筑物材料如鋼材、水泥、沙料等均就近采購運輸，當地貨源充足、采購方便。所有建筑材料均可通過公路運至工程現場。

調查發現，農村房屋質量有保證，使用年限長，有較好的光伏改造承載力。但在施工當中應當注意以下問題：

（1）不宜改變結構(如屋頂的防水、電氣管線等)，應根據房屋的結構和特點合理施工。

（2）在不影響居住的前提下，盡可能多安裝組件。

（3）最大限度降低屋頂的承重。

（4）方便安裝施工維修。

（5）充分利用空閑面積，使經濟效益最大化。

由于是農村民居，遇到一些特殊問題應特殊對待。施工區域內因地制宜，不能照搬集中式太陽能電場的模式經驗。

5 農村太陽能屋頂的接入

國家電網公司2012年10月26日召開服務分布式光伏發電并網新聞發布會，正式發布了《關于做好分布式光伏發電并網服務工作的意見》。分布式光伏發電分散接入低壓配電網，允許富余電力上網，電網企業按國家政策全額收購富余電力；由分布式光伏接入引起的公共電網改造，以及接入公共電網的接網工程全部由電網企業投資。

根據《關于做好分布式光伏發電并網服務工作的意見》精神，6兆瓦以下免收接入費用，分布式光伏發電免收系統備用費，支持分布式并網，并將并網權限下放到地市一級，分布式光伏接入公共電網的改造及接網工程由電網公司負責，全額收購富余電力。因此說，光伏產業不僅有國家政策的支持，還將得到國家電網的實際支持，對整個光伏產業是一個非常好的發展機遇。農村太陽能屋頂具有分布式光伏發電的特征，既可分散接入低壓配電網，又可做成類似于集中太陽能電場分塊發電、集中并網的光伏發電站接入系統方案?？梢哉f農村太陽能屋頂工程既符合當前光伏產業面臨的形勢，又符合當前國家電網關于分布式光伏發電并網的精神，可謂有很大的發展空間。

6 相比集中式太陽能光伏的優勢

（1）節約土地資源。

（2）農村有大量的勞動力，熟悉環境，可充分調動農業人員的積極性，形成良好的協作關系。

（3）農村太陽能屋頂設施少，后期運營維護簡單，比城市屋頂更加節約成本。

（4）類似于分布式電站，接入靈活。

（5）更容易爭取到財政補貼。

（6）有利于擴大規模。

7 合作模式的探討

農村太陽能屋頂的實施與農村用電合作模式密不可分，要涉及到農民的切身利益，在利益上要做到均衡。既要考慮企業的效益，也要考慮農民的利益和積極性，利益上不能均衡必然導致太陽能屋頂工程的難以實施。利益分配主要考慮以下3種模式。

（1）直接補貼。相當于從農民手中一次性買斷若干年的使用權。這種方式較為被動，問題復雜，且不容易被推廣，后期工作難度大。

（2）入股合作。通過給予村里面一定的股份，可以自然年分紅。

（3）根據每戶實際安裝面積給予相應的用電標準。

筆者更傾向于第三種模式，這是能否順利實施農村太陽能屋頂工程的關鍵。其核心是利用農村廣大的太陽能資源上網發電，從企業的收益中，拿出部分收益補貼農民用電，補貼標準與每戶家庭的裝機面積掛鉤。從而免去直接從光伏電站用電，既維護了光伏電站的安全，降低投資，農民又可以直接得到實惠，更能激發農民安裝太陽能光伏屋頂的積極性。

8 經濟性分析

農村太陽能屋頂發電主要由光伏組件、集電線路、配電設備、交通工程、施工輔助工程等組成。目前，光伏組件主要有晶體硅太陽能電池組件和非晶薄膜電池組件兩種。以多晶硅太陽能電池組件為例，假設投建總裝機容量為10兆瓦的農村太陽能光伏屋頂工程項目，則需要單板容量為235瓦的多晶硅光伏組件42600多塊，根據農村的實際情況，估算需要建設直流電纜約250千米、交流電纜約10千米左右。根據測算，建設期內靜態總投資14076.4萬元?；靖潘闱闆r詳見表1。

表 1單位:萬元

表 2

項目收益分析根據國家現行財稅制度和價格體系，從項目角度出發，計算項目范圍內的財務效益和費用，分析項目的盈利能力和清償能力，評價項目在財務上的可行性。假定項目運行期為25年，在計算期內，各工程及設備不考慮更新。初步按經營期1.15元的上網電價計算，項目具有比較好的盈利能力和償債能力。詳見表2。

9 結語

為落實可再生能源發展“十二五”規劃，促進太陽能發電產業可持續發展，國家能源局頒布國能新能〔2012〕298號《關于分布式光伏發電應用示范區建設的通知》，要求對具有太陽能資源優勢、用電需求大和建設條件好的城鎮區域，提出分布式光伏發電規?；瘧檬痉秴^的建設方案，鼓勵創新，并對示范區的光伏發電項目實行單位電量定額補貼政策，對自發自用電量和多余上網電量實行統一補貼標準。項目的總發電量、上網電量由電網企業計量和代發補貼，電網企業要配合落實示范區分布式光伏發電項目接入方案并提供相關服務，積極推進分布式光伏發電的規?；瘧?，鼓勵各省(區、市)利用自有財政資金，在國家補貼政策基礎上，以適當方式支持分布式光伏發電示范區建設。

財政部、科技部、國家能源局聯合發布《關于做好2012年金太陽示范工作的通知》，明確了2012年用戶側光伏發電項目補助標準原則上為7元/瓦，而2011年補貼標準原則上由9元/瓦調整為8元/瓦。據財政部2011年年底發布的《關于組織實施2012年度太陽能光電建筑應用示范的通知》，建材型等與建筑物高度緊密結合的光電一體化項目在2012年的補助標準，暫定為9元/瓦，在2011年6元/瓦的基礎上提高了3元。因此，在國家政策大利好的背景下，光伏太陽能將迎來廣闊的發展前景。