太阳能光伏发电停车棚节能减排方案研究——以上海海事大学为例

王伟

太阳能光伏发电停车棚节能减排方案研究——以上海海事大学为例

王伟

为了应对时下能源紧缺、碳排放过度和空气污染三个严峻的问题，文章采用调研方法创造性的提出太阳能光伏发电停车棚这一解决方案。太阳能光伏发电停车棚是利用太阳能电池板构建棚顶，然后将该装置所产生的电能供停在车棚下的新能源汽车使用的一种特制停车棚。通过分析发现这个方案在经济上是可行的，国家政策上也是支持的，现有技术条件也完全可以达到要求。该方案一方面推进了光伏发电装置的使用，有效利用光能；另一方面光伏发电所产生的电能可解决新能源汽车的充电问题，推进新能源汽车的使用。

太阳能光伏发电停车棚；新能源汽车；节能；减排

一、太阳能光伏发电停车棚概述

当下环境问题十分突出，人们消耗资源量与日俱增，同时很多不可再生能源并不能为人们长期使用。现在越来越多的人将目光放在了新能源上，太阳能光伏发电已经在很多地方得到使用，它可以很有效的将光能转化为电能从而缓解能源缺乏问题。另一方面现在也大力提倡减少碳排放，汽车尾气排放是碳排放的主要来源之一，这种局面下以电能为主的新能源汽车得到了迅速地发展。但由于时下充电桩等基础设施条件不完善，及时充电问题在很大程度上遏制了新能源汽车的推广。

综上，本文提出一种解决方案——构建太阳能光伏发电停车棚。太阳能光伏发电停车棚是利用太阳能电池板构建棚顶，然后将该装置所产生的电能供停在车棚下的新能源汽车使用的一种特制停车棚。当然可以直接用太阳能电板构建其棚顶，也可以先构建好传统停车棚，再在停车棚上铺置太阳能电板进行发电（见图1）。其主体与传统停车棚并无大差别，关键在其棚顶安置了太阳能光伏发电电池板，并以此给停放的新能源汽车进行充电。这一方面充分有效地利用了太阳能这一可再生的清洁能源并达到节能效果，另一方面有力地推广了新能源汽车的使用达到减排的效果。

图1　示意图

二、调研案例——上海海事大学

（一）上海海事大学校内具体交通情况介绍

2008年10月，上海海事大学临港新城新校基本建成。校园占地面积133万余平方米。目前校内登记轿车数量为1409辆，车主是老师办公人员，经过实地考察统计，在校学生拥有轿车数量约为50辆，由此可见校内大多数车辆还是教师办公往返所用，这些车辆一旦进入校区，基本就在校园停车位上停放一天。学校目前已建的标准停车位经过实地调研，其分布和数量情况如下表1所示。但需要指出的是，表1中的停车位是已经修建的专门为小轿车停放的车位。学校中很多区域也经常被小轿车停放，但并未做明确标识，这种停车位并不包括在表1的数量统计之中。

表1　上海海事大学已建标准停车位分布表

从上表中可以看出我校的基础建设情况十分良好，停车面积约为6225平方米。而且这仅仅是明确标识的停车位。学校很多未明确标明的区域也长期被用作汽车停放。

（二）太阳能光伏发电停车棚构建方案

考虑到学校汽车使用主体为教师，其作用主要用于往返家庭住宅和办公单位，停放区域集中在办公单位附件的已标明和未标明的但可用来停放车辆的停车区域。所以从方便、经济的原则出发，本方案停车棚应集中建设在学院办公楼附近。我校办公楼附近有很多空旷地带，采光效果很好但未能有效利用，在这些区域构建太阳能光伏发电充电棚既可以有效利用土地资源，又可以有效利用光能。

图2　经济管理学院办公楼附近空地

以经济管理学院办公楼附近的空旷地带为例（如图2），这块空旷地带大小尺寸为60*70米，若建成太阳能光伏发电停车棚的话，可以有效服务约90辆新能源汽车，为增加车棚顶的太阳能电板吸收光能效果，太阳能电板应该倾斜安装，而具体倾斜方向则应该根据各个停车区域具体所在地理位置而定，但前提是这种倾斜朝向能让停车棚顶端的太阳能电池板更好地吸收光能。经估算，太阳能光伏发电停车棚的构建面积约为3200平方米，装机容量为500kw左右。

目前国家已经出台《分布式光伏发电补贴政策》,每度电补贴0.42元，为期20年，各地方也出台相应措施来支持分布式光伏发电，上海民用电每度补贴0.40元，为期5年，上海商用每度电补贴0.25元，为期5年。目前国家这种补贴机制从后文的数值运算中可看出，即使采用免费机制该太阳能光伏发电停车棚系统也不会造成财务亏损使其难以运行。

（三）太阳能光伏发电停车棚构建可行性研究

搭建太阳能光伏发电停车棚需要满足两个条件。首先，要具备一定可停车区域。其次，这种停车区域必须处于露天或采光条件好的环境中。太阳能光伏发电停车棚想有效运行就必须要让棚顶的太阳能电板尽可能接触阳光，这样才能让其吸收和转化光能。

目前上海海事大学停车区域全部在露天环境中，采光条件良好。老师驾驶车辆多往返于办公单位和家庭住宅之间，我校处在临港新城，距离市区约70公里左右，经过随机抽样调查，发现老师每天往返行驶距离约110公里，相对来说行驶距离还是比较长的，但正是由于这种长距离行驶，使得在我校建设太阳能光伏充电停车棚更具有效率。

经过观察统计和电话咨询，绝大部分老师开车都是往返于办公单位和家庭住宅，车辆一旦停入办公处停车位基本就会停放在停车位不再进行行驶，停放时间为7个小时左右。

以比亚迪秦这款油电混动新能源汽车来说，用充电桩充电一次需要3小时，充电量为13度，用非充电桩进行充电约需要7小时，充满电后，靠电力驱动可以持续驾驶70公里。

安装太阳能光伏发电停车棚，其成本主要由安装支出、组件支出、支架辅助支出构成。经过详细咨询调研，由于蓄电池组成本高，且在高校这个范围内工程量并不巨大，所以出于经济效益角度考虑，不建议安装专门的蓄电池组进行蓄电。目前太阳能光伏发电收费依据是根据装机容量来计算，3200平方米安装太阳能光伏发电系统的装机容量为500kw左右，成本支出如表2所示：

表2　3200平方米区域安装太阳能光伏发电系统成本表

据预测，该系统生命周期内总发电量约为1210.5万度，年平均发电量为48.42万度。目前该系统每发出一度电，国家补贴0.42元，为期20年，上海地方民用补贴0.4元，为期5年，见表3。

表3　国家/上海补助标准表

而该系统装机容量为500kw、上海地区平均每天日照峰值小时数为3.69小时，该系统转化率为80%，所以该系统一天的发电量为500*3.69*80%=1476度，年发电量为538740度。但该系统发电效率首年衰减率2.5%，其后每年衰减率为0.7%。具体预测如图3所示：

图3　发电量预测图

每一个充电桩成本约为3700元，充电桩安装成本约为90000元，以该区域服务90辆新能源汽车计算，充电桩总成本为423000元，补贴总额弥补该系统成本后节余1581258元。需要指出的是该系统后期维护成本并不高，每周清除下太阳能光板上灰尘即可，剩余资金也可用来在电力紧张时上网购电。

（四）太阳能光伏发电停车棚系统的节能减排效果

由上文计算可知，该系统在其使用周期内的发电总额为1210.5万度。当前情况下汽车每一百公里油耗约为6.7升，如果构建该太阳能光伏发电停车棚后其所用电量全用在新能源汽车蓄电上，在该太阳能光伏发电停车棚生命周期内可以节省汽油4367111升。而目前一升汽油排放2.254kg二氧化碳，该太阳能光伏发电停车棚在其使用期间内能减少约9843.5吨的二氧化碳排放。其减排效果是十分可观的，如表4所示。

表4　太阳能光伏发电系统生命周期内的效益表

（五）太阳能光伏发电停车棚发展前景展望

就短期来看，如果本方案所提出的太阳能在全校范围内得到实施，根据估计，可构建太阳能停车棚约4万平方米，装机总量为62500kw，系统生命周期内发电总量为15131.25万度，年发电量约为605.25万度。生命周期内可节省汽油54588887.5升，相应减少约123043.4吨二氧化碳排放。从数据计算可见，如果在我校全校范围内实行这个方案，带来的节能减排效果十分惊人，见表5。

从中期来看，如果本方案所提出的太阳能发电停车棚在上海地区实行的话，2013年，上海地区私人小型汽车拥有量为157.92万辆，一个停车位面积约为15平方米，如果这些汽车在中期内有50%更新成新能源汽车并由太阳能光伏发电停车棚进行充电的话，仅仅考虑在停车位上方搭建太阳能停车棚的话，该太阳能光伏发电停车棚在其生命周期内发电量为4480363.13万度，年发电量为179214.50万度。可节省汽油约162亿升。相应减少约3643万吨二氧化碳排放量，见表5。而且这仅仅是考虑在停车位上方进行构建，实际情况下可构建区域更大。

从长远来看，若本方案所提出的太阳能发电停车棚方案能在全国范围内实行的话。2013年，全国地区私人小型汽车拥有量为8810.51万辆，如果长远内这些汽车有80%能更换成新能源汽车并由太阳能光伏发电停车棚进行充电的话，仅仅考虑在停车位上方搭建太阳能停车棚的话，该太阳能光伏发电停车棚在其生命周期内发电量为40000亿度，每年发电量为1599亿度,生命周期内节省燃油14400亿升，相应减少约32.5亿吨二氧化碳排放，见表5。而一升汽油约为0.72kg，本方案生命周期内节省汽油103886.36万吨，每年节省汽油4155.45万吨，而我国2012年石油生产总量为20747.8万吨，该方案每年节省的汽油占我国年石油生产总量的20.02%，由此可见实行该方案对我国来说还意味着能源战略的调整。

表5　太阳能光伏发电停车棚实施后预期减排效果表

三、结论

由上文介绍可知，构建太阳能光伏发电停车棚在经济上是可行的，其带来的好处不仅是节能，也能很大程度地推广新能源汽车的使用从而达到减排的效果，可以说是一举两得。

另外本文调研对象是上海海事大学临港校区，其能很好的满足构建该太阳能光伏发电停车棚所需的硬件条件，存在适合停车且采光效果良好的区域即可。所以本文所提出的构建太阳能光伏发电停车棚这一理念不拘束于上海海事大学临港校区，在全国满足以上两条件的高校都能推广。

最后需要指出的是，目前构建太阳能光伏发电停车棚虽然可能并不会对新能源汽车推广起到立竿见影的作用，但即使在初期不用于新能源汽车充电，该太阳能光伏发电停车棚产生的电能也可以用作其他用途，但其在推广新能源汽车使用方面的效果是可想而知的。

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王伟，上海海事大学经管学院管理科学与工程研究生。

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1008-4428（2015）08-39-03