太陽能光伏發電停車棚節能減排方案研究——以上海海事大學為例

王偉

太陽能光伏發電停車棚節能減排方案研究——以上海海事大學為例

王偉

為了應對時下能源緊缺、碳排放過度和空氣污染三個嚴峻的問題，文章采用調研方法創造性的提出太陽能光伏發電停車棚這一解決方案。太陽能光伏發電停車棚是利用太陽能電池板構建棚頂，然后將該裝置所產生的電能供停在車棚下的新能源汽車使用的一種特制停車棚。通過分析發現這個方案在經濟上是可行的，國家政策上也是支持的，現有技術條件也完全可以達到要求。該方案一方面推進了光伏發電裝置的使用，有效利用光能；另一方面光伏發電所產生的電能可解決新能源汽車的充電問題，推進新能源汽車的使用。

太陽能光伏發電停車棚；新能源汽車；節能；減排

一、太陽能光伏發電停車棚概述

當下環境問題十分突出，人們消耗資源量與日俱增，同時很多不可再生能源并不能為人們長期使用。現在越來越多的人將目光放在了新能源上，太陽能光伏發電已經在很多地方得到使用，它可以很有效的將光能轉化為電能從而緩解能源缺乏問題。另一方面現在也大力提倡減少碳排放，汽車尾氣排放是碳排放的主要來源之一，這種局面下以電能為主的新能源汽車得到了迅速地發展。但由于時下充電樁等基礎設施條件不完善，及時充電問題在很大程度上遏制了新能源汽車的推廣。

綜上，本文提出一種解決方案——構建太陽能光伏發電停車棚。太陽能光伏發電停車棚是利用太陽能電池板構建棚頂，然后將該裝置所產生的電能供停在車棚下的新能源汽車使用的一種特制停車棚。當然可以直接用太陽能電板構建其棚頂，也可以先構建好傳統停車棚，再在停車棚上鋪置太陽能電板進行發電（見圖1）。其主體與傳統停車棚并無大差別，關鍵在其棚頂安置了太陽能光伏發電電池板，并以此給停放的新能源汽車進行充電。這一方面充分有效地利用了太陽能這一可再生的清潔能源并達到節能效果，另一方面有力地推廣了新能源汽車的使用達到減排的效果。

圖1　示意圖

二、調研案例——上海海事大學

（一）上海海事大學校內具體交通情況介紹

2008年10月，上海海事大學臨港新城新校基本建成。校園占地面積133萬余平方米。目前校內登記轎車數量為1409輛，車主是老師辦公人員，經過實地考察統計，在校學生擁有轎車數量約為50輛，由此可見校內大多數車輛還是教師辦公往返所用，這些車輛一旦進入校區，基本就在校園停車位上停放一天。學校目前已建的標準停車位經過實地調研，其分布和數量情況如下表1所示。但需要指出的是，表1中的停車位是已經修建的專門為小轎車停放的車位。學校中很多區域也經常被小轎車停放，但并未做明確標識，這種停車位并不包括在表1的數量統計之中。

表1　上海海事大學已建標準停車位分布表

從上表中可以看出我校的基礎建設情況十分良好，停車面積約為6225平方米。而且這僅僅是明確標識的停車位。學校很多未明確標明的區域也長期被用作汽車停放。

（二）太陽能光伏發電停車棚構建方案

考慮到學校汽車使用主體為教師，其作用主要用于往返家庭住宅和辦公單位，停放區域集中在辦公單位附件的已標明和未標明的但可用來停放車輛的停車區域。所以從方便、經濟的原則出發，本方案停車棚應集中建設在學院辦公樓附近。我校辦公樓附近有很多空曠地帶，采光效果很好但未能有效利用，在這些區域構建太陽能光伏發電充電棚既可以有效利用土地資源，又可以有效利用光能。

圖2　經濟管理學院辦公樓附近空地

以經濟管理學院辦公樓附近的空曠地帶為例（如圖2），這塊空曠地帶大小尺寸為60*70米，若建成太陽能光伏發電停車棚的話，可以有效服務約90輛新能源汽車，為增加車棚頂的太陽能電板吸收光能效果，太陽能電板應該傾斜安裝，而具體傾斜方向則應該根據各個停車區域具體所在地理位置而定，但前提是這種傾斜朝向能讓停車棚頂端的太陽能電池板更好地吸收光能。經估算，太陽能光伏發電停車棚的構建面積約為3200平方米，裝機容量為500kw左右。

目前國家已經出臺《分布式光伏發電補貼政策》,每度電補貼0.42元，為期20年，各地方也出臺相應措施來支持分布式光伏發電，上海民用電每度補貼0.40元，為期5年，上海商用每度電補貼0.25元，為期5年。目前國家這種補貼機制從后文的數值運算中可看出，即使采用免費機制該太陽能光伏發電停車棚系統也不會造成財務虧損使其難以運行。

（三）太陽能光伏發電停車棚構建可行性研究

搭建太陽能光伏發電停車棚需要滿足兩個條件。首先，要具備一定可停車區域。其次，這種停車區域必須處于露天或采光條件好的環境中。太陽能光伏發電停車棚想有效運行就必須要讓棚頂的太陽能電板盡可能接觸陽光，這樣才能讓其吸收和轉化光能。

目前上海海事大學停車區域全部在露天環境中，采光條件良好。老師駕駛車輛多往返于辦公單位和家庭住宅之間，我校處在臨港新城，距離市區約70公里左右，經過隨機抽樣調查，發現老師每天往返行駛距離約110公里，相對來說行駛距離還是比較長的，但正是由于這種長距離行駛，使得在我校建設太陽能光伏充電停車棚更具有效率。

經過觀察統計和電話咨詢，絕大部分老師開車都是往返于辦公單位和家庭住宅，車輛一旦停入辦公處停車位基本就會停放在停車位不再進行行駛，停放時間為7個小時左右。

以比亞迪秦這款油電混動新能源汽車來說，用充電樁充電一次需要3小時，充電量為13度，用非充電樁進行充電約需要7小時，充滿電后，靠電力驅動可以持續駕駛70公里。

安裝太陽能光伏發電停車棚，其成本主要由安裝支出、組件支出、支架輔助支出構成。經過詳細咨詢調研，由于蓄電池組成本高，且在高校這個范圍內工程量并不巨大，所以出于經濟效益角度考慮，不建議安裝專門的蓄電池組進行蓄電。目前太陽能光伏發電收費依據是根據裝機容量來計算，3200平方米安裝太陽能光伏發電系統的裝機容量為500kw左右，成本支出如表2所示：

表2　3200平方米區域安裝太陽能光伏發電系統成本表

據預測，該系統生命周期內總發電量約為1210.5萬度，年平均發電量為48.42萬度。目前該系統每發出一度電，國家補貼0.42元，為期20年，上海地方民用補貼0.4元，為期5年，見表3。

表3　國家/上海補助標準表

而該系統裝機容量為500kw、上海地區平均每天日照峰值小時數為3.69小時，該系統轉化率為80%，所以該系統一天的發電量為500*3.69*80%=1476度，年發電量為538740度。但該系統發電效率首年衰減率2.5%，其后每年衰減率為0.7%。具體預測如圖3所示：

圖3　發電量預測圖

每一個充電樁成本約為3700元，充電樁安裝成本約為90000元，以該區域服務90輛新能源汽車計算，充電樁總成本為423000元，補貼總額彌補該系統成本后節余1581258元。需要指出的是該系統后期維護成本并不高，每周清除下太陽能光板上灰塵即可，剩余資金也可用來在電力緊張時上網購電。

（四）太陽能光伏發電停車棚系統的節能減排效果

由上文計算可知，該系統在其使用周期內的發電總額為1210.5萬度。當前情況下汽車每一百公里油耗約為6.7升，如果構建該太陽能光伏發電停車棚后其所用電量全用在新能源汽車蓄電上，在該太陽能光伏發電停車棚生命周期內可以節省汽油4367111升。而目前一升汽油排放2.254kg二氧化碳，該太陽能光伏發電停車棚在其使用期間內能減少約9843.5噸的二氧化碳排放。其減排效果是十分可觀的，如表4所示。

表4　太陽能光伏發電系統生命周期內的效益表

（五）太陽能光伏發電停車棚發展前景展望

就短期來看，如果本方案所提出的太陽能在全校范圍內得到實施，根據估計，可構建太陽能停車棚約4萬平方米，裝機總量為62500kw，系統生命周期內發電總量為15131.25萬度，年發電量約為605.25萬度。生命周期內可節省汽油54588887.5升，相應減少約123043.4噸二氧化碳排放。從數據計算可見，如果在我校全校范圍內實行這個方案，帶來的節能減排效果十分驚人，見表5。

從中期來看，如果本方案所提出的太陽能發電停車棚在上海地區實行的話，2013年，上海地區私人小型汽車擁有量為157.92萬輛，一個停車位面積約為15平方米，如果這些汽車在中期內有50%更新成新能源汽車并由太陽能光伏發電停車棚進行充電的話，僅僅考慮在停車位上方搭建太陽能停車棚的話，該太陽能光伏發電停車棚在其生命周期內發電量為4480363.13萬度，年發電量為179214.50萬度。可節省汽油約162億升。相應減少約3643萬噸二氧化碳排放量，見表5。而且這僅僅是考慮在停車位上方進行構建，實際情況下可構建區域更大。

從長遠來看，若本方案所提出的太陽能發電停車棚方案能在全國范圍內實行的話。2013年，全國地區私人小型汽車擁有量為8810.51萬輛，如果長遠內這些汽車有80%能更換成新能源汽車并由太陽能光伏發電停車棚進行充電的話，僅僅考慮在停車位上方搭建太陽能停車棚的話，該太陽能光伏發電停車棚在其生命周期內發電量為40000億度，每年發電量為1599億度,生命周期內節省燃油14400億升，相應減少約32.5億噸二氧化碳排放，見表5。而一升汽油約為0.72kg，本方案生命周期內節省汽油103886.36萬噸，每年節省汽油4155.45萬噸，而我國2012年石油生產總量為20747.8萬噸，該方案每年節省的汽油占我國年石油生產總量的20.02%，由此可見實行該方案對我國來說還意味著能源戰略的調整。

表5　太陽能光伏發電停車棚實施后預期減排效果表

三、結論

由上文介紹可知，構建太陽能光伏發電停車棚在經濟上是可行的，其帶來的好處不僅是節能，也能很大程度地推廣新能源汽車的使用從而達到減排的效果，可以說是一舉兩得。

另外本文調研對象是上海海事大學臨港校區，其能很好的滿足構建該太陽能光伏發電停車棚所需的硬件條件，存在適合停車且采光效果良好的區域即可。所以本文所提出的構建太陽能光伏發電停車棚這一理念不拘束于上海海事大學臨港校區，在全國滿足以上兩條件的高校都能推廣。

最后需要指出的是，目前構建太陽能光伏發電停車棚雖然可能并不會對新能源汽車推廣起到立竿見影的作用，但即使在初期不用于新能源汽車充電，該太陽能光伏發電停車棚產生的電能也可以用作其他用途，但其在推廣新能源汽車使用方面的效果是可想而知的。

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王偉，上海海事大學經管學院管理科學與工程研究生。

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1008-4428（2015）08-39-03