可再生能源的系统开发与应用

刘建新

一、屋顶光电投资的近况

投资就是为了回报，这是投资者理性所在，理性的电力项目投资要求该项目的投资收益率大于或等于该行业的平均收益率。光电投资和火电厂的投资内在关系是一样的，即电力项目的投资收益率与卖电收益是成正比关系，当电价一定的情况下，收益率与卖电量成正比，为什么我要强调卖电量呢？发电量在扣除线损之后，上网的卖电量才有收益，所以卖电量才与收益成正比。屋顶光电项目发展遇到很多问题，专门从事屋顶光伏的投资业还没有形成，表面上看是投资收益无法保证，而深层上还是技术问题。技术上最主要原因是再生能源发电的间歇性致使其不能达到稳定发电，纵然在光线充足的地区也因为间歇性的原因限制了光伏上网的装机容量。因为发电量一旦超过当地变压器总容量的15%，就会整个引起系统的不稳定，而大部分地区光照不强，屋顶面积有限，靠光伏间歇性发电，发电量很少，使得投资收益率得不到保证，造成了屋顶光电行业发展受挫。

二、光电建筑将成为下一个投资热点

我认为光伏技术领域的不断进步，使得屋顶发电的春天即将来临，并且将是下一个投资的热点。光电等再生能源无处不在，只是光强的峰值不同而已。只要有人的地方就必然有建筑物，必然需要能源，如果把两者结合起来，使建筑物自身就带有可供使用的能源，这应该就是地球生物圈应有之义。同时一定高度的楼房又给可再生能源提供了条件，楼体表面积大，提高了光电的装机容量，同时楼高可以安装更大功率的风电，还可以利用污水管道里的势能发电，业主日常的厨余垃圾也可以通过处理来发电，被动式利用太阳能装置以及地源热泵，可以减少电能的消耗，光热又能解决业主的热水需要，如果以上技术全部实现，就可以极大提高发电量，在相当程度上满足住户的用电需求，因此，可以说光电建筑的发展方向是没有问题的。科学家指出，太阳光线照射一个小时所产生的能量，足以支撑全球经济运行一整年。在欧盟，约40%的屋顶以及30%建筑表面都适合安装光伏发电设备，如果全部安装光电设备，可以满足欧盟所需用电的40%。我国情况也大致如此，如果能解决可再生能源的间歇性问题，辅以国家政策补助，光电建筑不仅能为节能减排做贡献，而且自身的经济效益十分可观。

理想的光电建筑是一个集合的概念，必须把建筑与可再生能源系统有机的融合，让建筑既是可以居住的家又是能源转换站，业主既可以使用大楼又可以利用大楼生产电力，除了自用外，多余的电力用来交易，换句话说大楼成为能源转换站的载体以后，使得业主有了生产资料，成为了电力生产经营者，当施行组合能源系统，直接或间接提高发电量时，会进一步刺激业主对此的需要。

三、可再生能源系统的运用

将以上所述的光照、风力、地热、势能等可再生能源有机的融合，需要建立一套有效的运行系统，我想象的可再生能源系统包括四个子系统：

1.能源转换系统。系统两个部分，一个是电力单元，一个是其它单元。电力部分是所有发电的集合，包括光电、城市风电、污水发电，厨余垃圾发电及其它发电，其它单元主要是地热、光热及在设计时就考虑的被动式太阳能装置。

2.储能系统。清洁式储能装置，储能量大的电池，超级电容，分容装置的组合。

3.微网系统。屋顶发电会形成一个小范围的电网，被称之为微电网。目前不论是国家电网还是中科院，对于含有能源转换系统和储能系统联合的微型电网的研究都有了很大的突破。

4.能源管理系统。主要是建筑的容效管理系统，当前欧美国家可再生能源产业的发展，一些关键技术有了突破，使得光电建筑的实现成为可能。

前一阶段，国家倡导的光伏企业建立起了许多光伏发电园区，积累了经验，大批量生产降低了设备价格，有的技术日趋成熟，这些为现在阶段的光电建筑发展打下了坚实的基础。现阶段我国光电建筑可以采用光电与城市风电的发电形式与其它单元的组合，储能系统可以采用能量密度大的电池与功率密度大的电容和分容装置。微网已经进入到了应用状态，能源管理系统处于正在集合的状态，实现了当前阶段的组合，峰平和光强都不是问题，可再生能源间歇性的不足得到克服，光热加地热热泵控调系统将直接和间接的提高了发电量，使业主的需求进一步得到满足，可以说投资光电建筑的理性时代到来了。

四、新兴投资联合体——能源建筑集团公司

当前社会正处于化石能源与可再生能源交替时期，可再生能源技术已经进入不断创新的轨道，生产关系必须与其适应，技术才能得到应用与推广。

光电建筑是以建筑为载体的能源转换站，技术衔接上的要求以及成本收益的最佳构成决定可再生能源公司应与建筑业、房地产业联合组成联合体公司或其它公司，对于光电市场进行投资。

能源建筑公司负责新建或者改建光电建筑大楼的设计、工程施工组织设计和施工队伍，包括再建能源和建筑施工队伍的确定、施工监理、房屋销售、物业管理。能源建筑集团公司作为投资公司有着较强的生命力，除了以上优点外，更重要的是顺应了可再生能源特点的要求，也就是一幢建筑物即一幢发电厂，它促进了能源分散生产方式的推广，使业主能够一屋两用，同时业主支撑起来的市场，将带来可再生能源设备制造业以及其它市场的乘数效应，这又进一步增强了它的投资机会。又因为能源建筑集团公司是系统方案解决商，注定会成为一个平台公司，平台公司使它更有机会和能力使业主以及它自己获得收益，真正做到双赢。

五、商业模式的分析

不论谁来投资，业主的利益得不到满足都将会使投资成为一句空话。所以，光伏发电的投资需要考虑其商业运作模式：

一是业主资金自筹，或者是通过买房再委托能源建筑公司新建或是改建、运行管理，业主自用或交易。利润是收益减支出，收入项即节省的电费支出，自用电政府补助和卖电收益，支出项即自筹资金分摊，再加上管理以及其它费用。

二是能源建筑集团公司投资。本质上是建立一个屋顶光电的建设、管理和运营的平台，获得平台收益和其它收益，其它收益各补其贴。一是改建模式EPC加运行，利润来源是总承包和运行管理。二是房地产模式加运行，房屋销售收入加运行维护管理收入，减去资金成本、建筑成本、运行维护管理成本。

三是合同能源管理模式加回购模式，也就是BT加EMC。自筹资金，自己建设、自己进行运营管理，最后业主回收。

技术的进步和投资集团的形成，将使得光电建筑可以进入实施阶段，但真正使得大楼一屋两用，变为现实，必须进行技术创新和管理创新。开创光电建筑新局面的第一件事是必须在政府的推动下确立建立光电建筑示范区，同时要加大新技术、新设备的引进力度，特别是加快污水发电设备、重轴风力式发电设备、厨余垃圾发电设备、清洁式储能设备和技术的引进工作。

我认为光电建筑的春天即将到来，相信在光电建筑应用委员会的引导下，光电建筑行业一定会在摸索中前进，缩短光电建筑春天到来的时间，迎来光电投资的新高潮。