周口发展分布式光伏电站的可行性分析

张中海+李建功+王银玲+胡靖宇+刘文富

摘 要：近年来，太阳能光伏发电因为其清洁无污染的特性，得到国家政策的大力支持。作为农村光伏发电的两种主要发展模式，薄膜光伏大棚和家庭分布式光伏电站吸引了越来越多人的关注。文章从国家政策、地区特点以及影响光伏发电的太阳能资源和气候条件，分析了周口地区建设薄膜光伏大棚及家庭分布式光伏电站的可行性，期望为以后周口地区光伏电站建设提供借鉴和指导。

关键词：光伏发电；周口；薄膜光伏大棚；家庭分布式光伏电站

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0172-03

能源是社会经济发展的“推进剂”，但由于社会经济的快速发展，随之而来的能源消耗与日剧增，传统的矿物能源可开采量逐渐减少，矿物燃料燃烧所产生的环境污染，严重的影响了地球的生态平衡和人类生活。太阳能光伏发电作为节能环保的新型能源，由于其清洁无污染的特性，在可再生能源利用中得到了迅猛的发展。

“十二五”期间，我国晶硅、薄膜水平大幅提升，转换效率20%的晶硅电池实现产业化，光伏组件和系统成本较“十一五”末期降低超过70%。截至2015年末，我国光伏发电累计装机容量4318万千瓦，高于德国，成为全世界光伏发电装机容量和发电量最大的国家。

国家能源局新能源与可再生能源司司长朱明表示：“十三五”将是我国光伏产业发展的关键时期，我们的主要任務是一方面通过市场竞争的方式配置资源，不断推动光伏发电成本的下降和技术水平的上升；另一方面，要大力推动分布式光伏的发展，力争到“十三五”末期，使分布式利用成为光伏产品应用的主要形式之一。2020年，国内太阳能年利用量相当于减排二氧化碳量约3.7亿吨以上，减排二氧化硫量120万吨，减排氮氧化物量90万吨，减排烟尘量约110万吨，环境效益显著[1]。

“十三五”时期，政府将大力支持科研院所和企业重点研究薄膜光伏电池，减少薄膜光伏电池的光致衰减。鼓励并支持企业研发更加高效的硅薄膜电池，发展柔性硅基薄膜太阳电池卷对卷连续生产工艺等[2]，进一步提高薄膜光伏电池的转换效率。在《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》发展重点中，专门标注了太阳能光伏生态大棚作为光伏建筑一体化（BIPV）项目实施，享有国家光伏建筑一体化项目7元/W的补贴[3]。这些都充分表明薄膜光伏大棚具有极高的市场潜在价值。

这一系列利好，为光伏电站的建设和推广提供了技术和市场。光伏发电应用逐渐形成东中西部共同发展、光伏农业大棚和家庭分布式并举格局。利用时代发展契机，建设薄膜光伏大棚和家庭分布式光伏电站将极大加快周口地区生产模式转型升级的步伐。

下面从薄膜光伏大棚和家庭分布式光伏电站建设两个方面分析周口地区发展分布式光伏电站的可行性。

1 周口区位优势

周口（114°33′E，33°38′N）位于河南省东南部，地属黄淮平原，地势西北高，东南低，自然坡降为1/5000-1/7000。面积为11968km2，海拔高度为35.5-64.3米。辖区内以平原为主，这里温暖湿润，季节分明，光照充足，全年日照时长约1930h，年平均气温约14.8℃，年平均水平太阳辐射3.98kW·h/m2，水平辐照年总值达1533.47kW·h/m2，倾斜面峰值日照时数3.956h/d，属于太阳能资源丰富区，具有利用太阳能资源的优良的自然条件。如图1所示。

2 周口发展薄膜光伏大棚的可行性分析

2.1 薄膜光伏大棚的概要分析

薄膜光伏大棚是一种采光类支架式结构建筑，具有透光、集热保温、耐久等特点，在大棚顶上敷设有薄膜式光伏电池，其厚度仅0.6～1μm，不到单晶硅电池厚度的0.5%，具有良好的透光性，使本来无法透过晶硅电池的太阳光可以透过薄膜电池入射到大棚内。而且，相对于晶硅电池，季节变动对具有较低的温度系数的薄膜电池转换效率的影响要小得多[4]。阳光在透过大棚上的薄膜电池后，植物选择性吸收其生长需要的波段，其不需要的波段一部分被光伏电池吸收进行发电，一部分变成热能加热大棚。植物光合作用主要吸收波长为610mm-720nm（波峰为660nm）的红橙光，而绿色光是植物生长不需要的波段，因而大棚顶上的薄膜电池吸收绿色光进行发电不会干扰植物的生长。紫外线也是植物生长所不需要的波段，传统大棚会采用遮阳网来减少紫外线向棚内的入射，以免伤害植物。

薄膜光伏大棚顶上敷设的的薄膜光伏电池的光谱响应范围较宽，可以吸收波长小于600nm的光子发电，其全年发电量较同功率的晶硅光伏电池大约可增加11%[5]，所以没有必要在棚顶安装遮阳网。而晶体硅组件受硅片原材料尺寸的限制，组件尺寸比较单一，安装的灵活性受到了一定的限制。

薄膜光伏大棚集农业生产、光伏发电于一体，减少了光伏发电系统的占地面积，实现了太阳能资源、种植区的高效综合利用，可以为植物提供优良的生长条件，是发展现代化绿色节能环保型农业产业的最优选择。

2.2 政策环境

国务院总理李克强在第十二届全国人大第二次会议政府工作报告中专门强调，我国将进一步实施与农业生产发展有关的政策，通过施行农村土地改革试点，坚持以家庭经营为基础地位的方针，培育出农业专业大户、家庭式农场、农村合作社以及农业企业等新型的农业经营主体，力求实现多种形式适度化规模化经营策略[5]。

2016年12月20日闭幕的中央农村工作会议提出，促进农业农村发展由过度依赖资源消耗、主要满足“量”的需求，向追求绿色生态可持续、更加注重满足“质”的需求转变。推行绿色生产方式，促进农业可持续发展[7]。

周口作为传统的农业主产区，急需发展现代化绿色农业。周口政府在深度分析国家政策之后，制定了相应的发展规划和扶持政策，在种植区积极倡导薄膜光伏农业大棚建设，推动周口农业现代化进程，光伏农业大棚的发展前景十分广阔。endprint

2.3 农业基础

周口是国家重要的商品粮生产基地。常年粮食播种面积1650万亩左右，总产量150亿斤左右，每年向国家提供商品粮100亿斤以上，年加工转化粮食100亿斤左右。粮食、肉、蔬菜产量在河南省均占有较大的份额，为保障国家粮食安全和主要农产品供给作出了积极贡献。近年来，周口依托国家粮食储备库、食品产业集聚区，积极进行商品粮加工转化，开展沙河航运工程，使农副产品走出去，农产品远销海内外。

2.4 效益分析

若薄膜光伏大棚能够大规模建设，将产生巨大的市场效益。据有关人士分析，建设一个0.3公顷的薄膜太光伏大棚初始投资大概为50万元（倘若是对现有大棚进行改造的话，成本会降低）。若在大棚内种植700株花卉，生产运营成本大概15万元，年产收益30万元，净利润为15万元，3.4年即可收回成本。每块薄膜电池平均每天发电0.5度，按20年使用寿命计算，一个薄膜光伏大棚一年的发电量是相当可观的，无论是用于当地的生产生活还是并入电网都会产生巨大的经济效益[8]。

3 周口家庭分布式光伏电站建设可行性分析

3.1 分布式的现状与展望

长期以来，西部新能源电站规模快速增长与我国跨区输电能力不足的矛盾比较突出。分布式发电贴近用电负荷，并且符合智能配电、用电的发展方向，成为我国光伏应用的重要发展方向。然而，分布式光伏投资回收周期长、并网接入难、贷款融资难等问题一直束缚着光伏行业发展。未来国家和地方将陆续出台一系列解决分布式光伏困局的政策，逐步建設完善的分布式光伏投融资体系，加强分布式光伏发电备案、并网、补贴等政策执行力度，提高相关工作的效率，分布式光伏将步入发展的快车道。可以预测，随着国家新能源建设的力度不断加大，未来分布式光伏占据50%的市场空间是必然的，也是可行的。

3.2 政策分析

2017年4月25日，国家发展改革委员会和国家能源局印发《能源生产和消费革命战略（2016-2030）》，指出到2030年，我国新能源占比力争达到50%以上。其中，重点提出将大力发展高效太阳能等新能源，重点研发智能分布式光伏发电站等技术[9]。

日前，河南省发改委下发《关于推进光伏发电项目建设的通知》，鉴于河南光伏发展还处于起步阶段，为激励河南光伏市场，经研究决定，重点推行分布式及各类光伏电站示范项目，且按照2∶1比例重点发展分布式发电建设计划[10]。这不仅预示着河南光伏发电市场有着巨大的的潜力，也进一步表明政府将出台更多的支持政策，以优化河南分布式光伏的发展。

周口市人民政府在国民经济和社会发展十三五规划纲要中指出要鼓励既有建筑改造建设分布式光伏发电系统。推动实行便民措施，创新备案登记制度、并网结算服务制度，简化并网申请流程，鼓励居民利用建筑屋顶、露台等专有部分建设家庭式分布式光伏发电系统。

除了光伏产业的迅速发展以及国家政策的支持，周口广大农村地区的人居模式和经济发展模式也为分布式光伏发电系统的发展提供了契机。

3.3 经济效益分析

周口地区人口众多，而且农村人口占比达85%以上，农民在自家屋顶装光伏，简单易行、无产权纠纷、遮挡少、空气好、透明度高，故家庭分布式发展潜力大、前景好。

2015年周口市扶沟县的一家农户安装了一座3.12kW的小型家庭分布式光伏电站，采用自发自用、余电上网的并网模式，采用单块功率为260W、面积为1.63m2多晶硅光伏组件，安装组件数量为12块，占用斜面屋顶面积约26m2。

该3.12kW光伏供电系统发电量统计：

系统效率计算：

K1-光电电池运行性能修正系数；K2-灰尘引起光电板透明度的性能修正系数；K3-光电电池升温导致功率下降修正系数；K4-导电损耗修正系数；K5-逆变器效率；K6-雾气削减修正系数，ηs为系统效率。如表1。

系统效率ηs按照76.21%计算，考虑到光伏组件功率的衰减，未来25年发电量预计：如表2。

从2015年6月1日并网到2016年6月底，该家庭分布式并网光伏电站运行良好，总发电量达到3433kWh，日均发电量9.41kWh，其中2800kWh输入外部电网。根据该农户光伏电站初始安装投资26000元计算，国家对上网电量每度电补贴0.42元，补贴时间为20年，补贴收入1441.86元，节省电费354.48元，卖电收入1176元，年总收益2972.34元，该农户8.5年即可收回成本，光伏电站一般有25年的设计使用寿命，这样以来，有18年左右的时间可以达到光伏发电的纯收入，可以说经济效益十分显著。

4 结语

薄膜光伏大棚和家庭分布式光伏发电站是立足于现代绿色农业发展和低碳发展模式的太阳能利用方式，基于周口地区发展现状，薄膜光伏大棚和家庭分布式光伏发电站在周口地区是极具市场潜力的，对于周口地区现代农业发展和地区产业模式升级具有非凡意义，对低碳环保型社会建设有极大的推动力，其优势也必将在当下科技与政策的推动下得以展现。

参考文献

[1]国家能源局.太阳能光伏产业“十三五”发展规划[L].2017-01-05.

[2]国家能源局.太阳能光伏产业“十二五”发展规划[L].2012-02-24.

[3]高腾飞，李建功.基于驻马店农业发展的现代化薄膜光伏大棚可行性探索[J].建筑节能，2015-08-24.

[4]杨金焕，于化丛，葛亮.太阳能光伏发电应用技术[M].北京：电子工业出版社，2009.

[5]沈国正，傅巧娟，等.杭州市薄膜光伏太阳能大棚应用现状及发展对策[J].浙江农业科学，2012，（6）：782-787.

[6]光明日报.李克强在十二届全国人大二次会议上作的政府工作报告[N].2014-03-06.2版.

[7]中国农业部.中央农村工作会议[L]. 2016-12-20.

[8]高璇，唐宝莲.如皋发展薄膜太阳能大棚的可行性分析[J].无线互联科技，2012-04-15.

[9]国家发展改革委员会和国家能源局.《能源生产和消费革命战略（2016-2030）》[L]. 2017-04-25.

[10]河南发改委.关于推进光伏发电项目建议的通知[L].2014-04-21.endprint