東營市整市分布式光伏屋頂開發試點應用方案探討

肖利坤

（國家電力投資集團廣東電力有限公司廣州分公司，廣東 廣州 511458）

1 整縣屋頂分布式光伏發展試點政策背景

屋頂分布式光伏集約化開發項目將以更大的資金投入推動光伏發電走向鄉村、走進農村居民，為試點項目地區的生態文明建設、鄉村振興戰略提供全面深入的綜合能源服務保障，具有良好的社會效益。通過東營市整市推廣屋頂分布式光伏發展的試點，一方面提高公眾的認知程度和自覺意識，另一方面樹立環境友好城市建設創新的標桿。隨著光伏應用的深入推進，總結出光伏應用示范建設的“東營模式”和“東營經驗”，打造綠色低碳發展示范工程[1]。

2 東營市光伏應用產業發展基礎分析[2]

目前，東營市是山東省光伏應用產業發展條件較為優越的區域，具有良好的光伏應用產業發展基礎。

2.1 東營市基本情況

東營市位于山東省北部黃河三角洲地區，黃河在東營市境流入渤海。東營市地理位置為北緯36°55′～38°10′，東經118°07′～119°10′。東、北臨渤海，西與濱州市毗鄰，南與淄博市、濰坊市接壤。南北最大縱距123 km，東西最大橫距74 km，土地總面積8243 km2。

2.2 太陽能資源豐富

采用NASA 數據評估所在區域的太陽能資源。東營市年太陽輻射總量為1558.4 kWh/m2，太陽能資源較為豐富。光伏場區范圍代表年水平面太陽總輻射量為5610.3 MJ/m2，太陽能資源按分類屬我國II類資源豐富地區，具有非常好的開發利用價值，適合建設光伏發電系統。

2.3 具有豐富的屋頂資源

2.3.1 工業廠房及園區屋頂

東營經濟開發區橫跨主城區及沈塘、白沙、楊家、烏石4個鎮，分A、B、C 3個園區，規劃面積，約153.47 km2。A 園區主要位于沈塘鎮，占地面積約11.47 m2，以先進制造業為主導產業，全力承接東海島鋼鐵、石化配套企業和就業導向型企業，重點引進新能源汽車及零部件、綠色家電、裝備制造、電子信息、生物醫藥、輕工紡織、農海產品加工等先進制造業；B 園區主要位于白沙鎮、楊家鎮，占地面積約12473 m2，全面發展高新技術產業和現代物流，培育發展大項目、大工業、大企業，打造新能源汽車及零部件、生物醫藥、節能環保、機械裝備及金屬加工、精細化工制造等各種專業園區，建設東營半島鐵路貨運物流樞紐中心；C 園區主要位于烏石鎮，即東營市臨港工業園，占地面積17.27 km2，規劃與海南相向而行，重點發展船舶與海工裝備、電力、油氣生產和加工、能源化工與環保新材料以及海洋能源等重大型工業，打造西海岸重要臨港產業基地和對接海南的重要能源供應基地。東營經濟開發區依托區位、產業和資源優勢，結合三大國家戰略、省區域發展新格局以及東海島產業鏈的產業發展軌跡和轉移趨勢，正打造集群型產業園區，未來發展潛力巨大。可由園區管委會統一廠房建設標準，入園企業在廠房設計階段考慮屋頂結構及承重，合理安裝光伏設備，避免了打孔漏水或結構不合理導致光伏板無法安裝的問題。

2.3.2 公共建筑屋頂

經過多年發展，東營市城市建設越來越完善，黨政機關、學校、醫院、村委會等已建設較為完備，且屋頂結構及承重較好，適合屋頂分布式光伏項目開發。東營市也擁有很多大型集體物業，例如大型商場、購物中心、大型農貿市場等，這些集體物業就是光伏發電應用很好的屋頂資源。

2.3.3 村居戶用屋頂

東營市目前共計25個鎮（街）、1779個村民委員會、全市常駐人口共219 萬人，按每戶6 人計算，共計約36萬戶，屋頂資源十分可觀。近些年，東營市大部分村委會已開發建設扶貧光伏項目，這讓村民對光伏發電有了直觀的認識和了解，接受程度較高，戶用屋頂光伏開發潛力巨大。

2.4 消納能力穩步提升

東營市現有220 kV升壓站2 座，110 kV升壓站11 座，隨著東營地區500 kV安瀾變電站、220 kV東營南變電站等輸變電工程陸續建成投產，東營市網架結構將得到大幅提升，新能源項目將具備較好的消納及送出能力。

3 東營市屋頂分布式光伏開發方案

按照國家能源局綜合司《關于報送整縣（市、區）屋頂分布式光伏開發試點方案的通知》，屋頂分布式光伏項目開發分為以下4類。

黨政機關建筑，屋頂總面積安裝光伏發電比例不低于50%。

學校、醫院、村委會等公共建筑，屋頂總面積安裝光伏發電比例不低于40%。

工商業廠房屋頂，總面積安裝光伏發電比例不低于30%。

農村居民屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于20%。

針對東營市光伏應用產業發展的基礎優勢以及發展現狀，結合東營市整市推廣屋頂分布式光伏發展的試點的模式需求，擬實施以下幾種開展光伏應用產業發展的模式。

3.1 工業廠房及園區屋頂光伏電站項目開發

擬選擇東營經濟技術開發區及市內現有相對集中的廠房屋頂開發園區屋頂分布式光伏項目，總開發規模約70 MW。

對于廠房屋頂質量較好，能夠滿足光伏電站的安裝要求的集中連片工業廠房，可優先開發建設，此類廠房單獨一家規模較大的工業企業就能夠實現光伏電站的規模集中開發，具有良好的開發經濟效益。

對于落戶園區的新企業或擴建企業，以統一標準建設廠房屋頂，統一建設屋頂分布式光伏，以避免廠房承重或設計不滿足屋頂光伏建設要求的問題[3]。

3.1.1 商業模式[4]

采用合同能源管理（EMC）方式為主，企業業主自己投資為輔的方式推廣。

合同能源管理模式：電站所有權及電站發電收益屬于光伏投資公司所有，光伏電站所發電量供廠房業主使用，同時給與一定的電價折扣方式的結算，電價的折扣作為使用廠房業主的屋頂租金。

3.1.2 投資效益分析

以大型分布式并網光伏電站為例，目前一般工業用電綜合電價為0.65元/kWh，根據發電數據調查以及綜合分析，東營地區1 MW光伏項目在25年的光伏發電周期內年均的發電量為108 萬kWh。考慮到大型分布式系統造價為4元/W，前期投入400萬元，如表1所示。

表1 1 MW工業廠房屋頂光伏發電項目投資收益表

從上述分析可知，在大型工業園區的廠房屋頂開發的分布式光伏電站系統具有良好的經濟收益，并且項目長期收益穩定，可以采用商業企業自籌資金和引進外來企業與資金的方式，連片開發大規模的分布式光伏電站。該種商業模式已經比較成熟，考慮到東營市的現有實際情況，該種光伏應用產業方式發展潛力巨大，將成為東營地區光伏產業應用的主要模式之一，發展前景良好。

3.2 市政工程光伏推廣開發

近年來，東營市相關的城鎮公用事業得到了快速的發展。城鎮公用事業中的光伏應用開發具有良好的推廣示范意義，對于提高市民綠色環保、節能低碳、新能源推廣意識有著重大的積極作用。

建議開展城鎮公用事業中的光伏應用推廣工作，由政府牽頭，機關事務局、國資委、衛生健康局、教育局、住建局等部門配合，主要的應用形式包括黨政機關建筑、學校、醫院、村委會等屋頂光伏項目開發，以及光伏車棚、光伏走廊，光伏公交站、光伏-LED結合街道照明、交通/鐵路信號燈、交通警示/標志燈等建筑光伏示范項目等，總開發規模約30 MW。

3.2.1 商業模式

市政工程屋頂光伏建議商業模式為政企聯合進行戶用光伏集約化開發。

開發企業和東營市政府簽訂投資開發框架協議。由東營市政府統一組織、動員、協調，由企業負責投資開發，政府也可入股與企業成立合資公司，由合資公司進行項目開發。

電能以“自發自用，余電上網”形式使用及并網，優先就地消納，多發電量就近接入電網送出，市供電局直接和企業或合資公司進行電費結算，項目收益及用電價格由政府與企業協商確定。

由與市政府簽訂合作協議的企業或雙方成立的合資公司負責向東營市供電局、發改局進行戶用光伏項目的申報、備案、并網等手續。

3.2.2 特點分析

政企聯合，以屋頂光伏作為基礎電源，規劃建設小型源網荷儲一體化項目，可大大提高極端條件下電網的應急保障能力，保障區域能源安全。

可充分發揮政府的組織、協調、引導功能，避免戶用光伏這一新興行業粗放、無序發展。

可充分發揮大型企業的社會責任，打造示范樣板工程，服務國家鄉村振興戰略。

因此，市政工程光伏集約化開發由具備投資實力的大型企業統一規劃開發，無疑將在金融支持、電站質量、后期運維等方面凸顯優勢。

3.3 村居戶用光伏應用系統開發

2021年是“十四五”開局之年，在碳達峰、碳中和與鄉村振興戰略的雙重機遇下，戶用光伏將光伏產業與鄉村清潔能源建設工程、“千鄉萬村沐光行動”等政策緊密結合，充分發揮新能源在能源供應保障中的作用。村居戶用光伏集約化開發項目將以更大的資金投入推動分布式光伏發電走向鄉村、走進農村居民，為試點項目地區的生態文明建設、鄉村振興戰略提供全面深入的綜合能源服務保障。

東營市共計21個鎮（街）常駐人口共150萬人，按每戶6人計算，共計約25萬戶，預估按照20%的比例安裝，平均每戶裝機10 kW，預計東營市戶用光伏可開發總規模為500 MW。考慮部分農戶屋頂已被先行開發，預計該試點項目總規模為200 MW。

3.3.1 商業模式

開發企業和東營市政府簽訂投資開發框架協議。獲得東營市政府支持后，由東營市政府統籌組織、動員、協調各鄉（鎮）政府、村委會，統一開發居民屋頂光伏項目。

用戶和開發企業簽訂《居民光伏電站屋頂租賃合同》。

用戶擁有屋頂資源，開發企業擁有光伏電站產品，甲方租用乙方光伏發電產品在自家屋頂建設居民分布式光伏電站（租賃期限25年、采用全額上網的方式）。甲方租用乙方產品所須支付的租金為電站所獲得所有補貼及賣電收益，甲方享受電站固定收益。固定收益為組件數×(20～35)元，按年從結算賬戶中列支。

甲方在乙方指定銀行開立接收補貼和賣電收益的唯一結算卡（結算賬戶），該卡由乙方保管并全權支配。除應支付給甲方的固定收益外，剩余款項作為租金由乙方支配，并直接支付至乙方賬戶。

3.3.2 特點分析

建議光伏電站所有權歸開發企業，光伏電站的使用權由業主通過租賃的方式獲取，充分發揮大型企業的品牌、資金、技術、管理等方面優勢，做大項目規模，推進標準化施工、制定行業標準，引領行業規范化發展。委托一家具有當地開發建設經驗的合作方或設計院，采取戶用光伏發電項目EPC總承包方式，節省人力物力，并可充分滿足農戶個性化需求。

3.4 運營維護

開發企業成立專業運維隊伍，由專業運維技術人員和當地運維工人組成，全面負責屋頂分布式光伏的運營維護，既保證項目運維的專業化水平，又可為當地提供勞動就業崗位，使屋頂光伏項目可得到優質的后期運維保障，消除后顧之憂，確保工程達到設計參數及壽命。

4 項目效果分析

東營市整市推廣屋頂分布式光伏發展的試點的建設對于經濟和社會發展有明顯的帶動作用。

4.1 投資拉動作用明顯

東營市整市推廣屋頂分布式光伏發展的試點，總規劃安裝總量約為300 MW，其中國有、民營及公共建筑屋頂上規劃100 MW，村居戶用光伏應用容量200 MW。

國有、民營及公共建筑屋頂上規劃100 MW 光伏發電系統，此部分初始投資成本為4 元/W 左右，則總計帶動的項目初始投資總量為3.5 億～4.2 億元左右，項目建設完成后，每年將帶來500萬～800萬元的稅收收入。

村居戶用光伏應用容量200 MW，此部分初始投資成本為3.7～4.5 元/W 左右，則總計帶動的項目初始投資總量為7.4 億～9 億元左右，項目建設完成后，每年將帶來1000萬元左右的稅收收入。

綜上所述，東營市整市推廣屋頂分布式光伏發展的試點，就可以為東營市帶來直接投資約11.1 億～13.5億元，每年的稅收收入為1500萬～1800萬元左右。

4.2 產業帶動作用明顯

隨著光伏產業的發展，除了光伏組件和逆變器以外，其余的很多結構和電氣設備可以實現在本地生產及采購，由本地企業提供產品，可有效帶動本地制造業企業的發展與產業升級。

4.3 節能減排效益明顯

光伏發電項目的節能減排效益非常明顯，按照東營市整市推廣屋頂分布式光伏發展的試點總計安裝約300 MW 的光伏電站計算，第一年就可產生約3.2億kWh清潔電力，減排二氧化碳27萬t左右。詳細的累計節能減排效益，如表2所示。

表2 安裝300 MW光伏電站的節能減排效益

碳排放交易是節能減排的重要措施之一。目前已逐步開展了碳排放交易的市電工作，如果能夠將光伏發電納入到碳排放交易的體系，將產生重大影響，對東營地區的節能減排工作產生巨大的推動效益。

5 施工技術方案及典型設計

目前屋頂多為平屋頂和斜屋頂形式，因此項目開發方案考慮采用斜屋頂及平屋頂兩種典型技術方案。

5.1 平屋頂典型安裝設計

常規固定支架基礎主要有獨立基礎、條形基礎、鉆孔灌注樁基礎、螺旋樁、預制PHC樁基礎等。平屋頂光伏陣列支架安裝形式有固定式水泥基礎和配重式水泥基礎。其中，固定式水泥基礎光伏陣列支架適宜選用熱浸鋅碳鋼支架，光伏支架與水泥基礎之間的固定，可選擇水泥基礎預埋固定件的形式，也可以選擇化學植筋的形式。配重式水泥基礎只是通過重力來抵御光伏陣列在負風壓的情況下承受的拉力，該方案的優點在于不破壞原屋面防水保溫層，施工周期短。

考慮到東營地區受臺風影響較大，出于安全性考慮，建議使用固定式配重基礎。

5.2 斜屋頂典型安裝設計

斜屋頂上的屋面瓦作為屋頂的裝飾材料，電池板須掛在屋面上，對于安裝方式有兩個特點：光伏組件主要采用順坡架空安裝方式。光伏陣列相對于屋頂平行鋪設，支架采用鋼制預埋件點陣式固定橫梁；順坡支架安裝的光伏組件與屋面之間的垂直距離滿足安裝和通風散熱間隙的要求（架空距離一般為150～200 mm）。支架安裝方式要注意掛瓦條和順水條連接到固定瓦上。

6 保障措施

6.1 政策指引，加強統籌

按照國家、省、市各級政策要求指引，制定專項行動方案及指導意見，統籌各相關單位、鄉鎮政府做好保障工作，統一開展整市屋頂分布式光伏試點實施各項工作。

6.2 政企聯合，優勢互補

東營市與優勢企業就整市屋頂分布式光伏開發展開深入合作，充分發揮雙方優勢，以戰略合作協議形式約定發開內容、方式、及推進方案，強強聯合，確保整市屋頂光伏試點方案順利實施。

6.3 加強宣傳，正向引導

從市政府、各鄉鎮及村委會各級層面加大鄉村振興、“碳達峰、碳中和”等國家政策普及，加強整市屋頂光伏開發宣傳力度，加強民眾對清潔能源接受度。

6.4 打造示范，優化方案

以黨政機關企事業單位等政府管理的單位屋頂及條件較好的園區企業屋頂作為首批開發的試點，打造示范性項目，摸索經驗，不斷優化建設方案及開發模式。

6.5 利益保障，規范運維

與屋頂產權所有者簽署屋頂租賃協議，保障其合法權益；政企聯合，以市政府、村委會入股與開發企業成立合作社或開發公司、產權所有人分紅等多種模式保障各方合理利益；成立專業運維隊伍，使屋頂光伏項目可得到優質的后期運維保障，消除后顧之憂，確保工程達到設計參數及壽命。

7 總結與展望

屋頂分布式光伏項目是國家鄉村振興及“碳達峰碳中和”戰略目標任務的重要舉措，對促進能源轉型、保障電力供應、降低用電成本都具有重要意義。積極推動東營市提升新建廠房、公共建筑等屋頂光伏比例和實施光伏建筑一體化開發等方式，降低傳統化石能源用能比例，構建城市綠色低碳能源體系，具有較強的社會效益及經濟效益。

東營市具有屋頂分布式光伏應用產業發展的良好基礎與巨大潛力，力爭從鄉村振興、能源安全、助力“碳達峰、碳中和”等國家戰略層面，對商業模式、管理模式、技術模式等方面進行不斷創新、探索，找出一條屋頂分布式光伏高質量躍升發展的新路。