关于徐州市屋顶太阳能的使用现状和潜力分析

摘要：2009年国家颁布了"太阳能屋顶计划"，各省出台了有关光伏发电固定上网电价的政策，江苏省在省内实施百万屋顶计划。2013年2月底，国家电网公司公布《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》，提出"为分布式电源项目接入电网提供便利条件，为接入系统工程建设开辟绿色通道"。此后，企业和个人不仅可以用分布式电源给自家供电，而且自家用不完的电还可卖给电网。虽然，国家早在几年前就已推广屋顶太阳能技术，但是对于广大徐州市居民来说对此还是了解的较少。因此，研究徐州市太阳能屋顶的使用现状和潜力有较高的现实意义。

关键词：屋顶太阳能、原理、环境、使用人群

1 屋顶太阳能的工作原理和特点

1.1屋顶太阳能的工作原理

太阳能光伏发电是一种依据太阳能电池的光生伏打效应，利用其将太阳辐射（直接辐射、散射辐射、反射辐射等）能直接转化成为电能的发电形式。因受光照物体内的电荷分布状态发生变化从而产生电动势和电流的一种现象就是光生伏打效应。通常屋顶太阳能发电可分三种类型即：光伏式发电系统、并网光伏发电系统以及分布式光伏发电系统。屋顶太阳发电系统是指在建筑建造完毕后，将独立的光伏发电系统加以设計搭建在建筑屋顶，以充分利用屋顶的有效面积。并网光伏发电系统多被屋顶太阳能所采用，光伏组件、组件支架、汇流箱、直流配电柜、逆变器、交流配电柜、变压器等装置组成该系统。

1.2屋顶太阳能的特点

1.节能环保

与传统化石燃料相比，太阳能资源无穷无尽， 不消耗其他燃料且不产生其他污染物，是无公害洁净的能源，在保护环境方面具有较好效益。

2.节约人力物力成本

传统资源的勘探，开发，运输等环节消耗过多人力及物力，与之相比，屋顶太阳能无需安装机械转动部件维护，简单便捷，不需要人员值班守护，建设周期短，使用寿命长，大大的节约的人力物力资源。

3.占用空间少

仅仅占用建筑房顶的闲置空间，无需占用其他的空地，不仅降低了建设本金，同时极大的节约和有效利用空间。 实践表明，安装屋顶太阳能能有效地隔热。

4.维护成本低

屋顶太阳能采用模块结构的光伏材料、逆变器，大小可变，可自由组合。他们自身不存在运动器件，不产生噪音，组装完毕后不需要太大的调整，大大的节约的维护成本。

5.效率高

屋顶太阳能的建设周期短，运行寿命长，且对于用户而言，就近发电，即用即发，从而减少长距离输电在路线上造成的经济损失。

2 徐州市屋顶太阳能的使用现状

2.1徐州市发展屋顶太阳能的环境分析

2.1.1自然环境分析

众所周知，屋顶太阳能的发电量受环境因素影响很大，在光照较弱时屋顶太阳能就不能发电或者发电量很小，这会使用电设备的正常使用受到影响。

徐州地处华北平原的东南部，具有四季分明，光照充足，雨量适中，雨热同期的气候特点。另对徐州市的屋顶太阳辐射做分析，在夏季，尤其5、6和7月，徐州市太阳能辐射值是非常高的，而秋冬季节太阳能辐射值较低，但总体来看，徐州市的太阳能资源是非常丰富的，非常适合发展屋顶太阳能系统。因为太阳能辐射值和屋顶太阳能光伏发电量正相关，因此根据太阳辐射值我们可以知道在夏季发电量非常高，而秋冬季则相反，比较低。

2.1.2对可使用的建筑面积分析

城市的建筑屋顶的可供屋顶太阳能使用面积也是影响屋顶太阳能推广的重要因素。据调查可得徐州市总屋顶面积为8.4 × 108㎡，己知徐州市总人口为972万，可推算出徐州市人均屋顶面积为86 ㎡/人，徐州的人均屋顶面积值相对偏大，与加拿大的人均屋顶面积（70.0 ㎡/人）值很接近，徐州乡镇跟加拿大的环境类似，地广人稀，并且乡镇多为自建房，面积不受限制，而城区因为经济发达，建筑物密集。可以看出，屋顶太阳能系统如若加以大力推广，以徐州市的屋顶面积，屋顶太阳能可以大大减少徐州市化石燃料的使用，提高徐州市的空气质量。

2.2徐州市屋顶太阳能的使用人群

1 关注政策，思想超前

这类人能对新兴科技感兴趣，紧跟最新政策，且有良好的经济基础，短期内不需要靠屋顶太阳能发电所得的补贴维持生计，只是将发电补贴当成家庭收入的一个增补。目前徐州市家用屋顶太阳能大部分由这类人使用。

2 用电费用较高的人群

工厂企业及家用电器较多的家庭，这部分人用电成本较高。建设屋顶太阳能可以帮助这部分人解决用电费用较高的问题。这类人群也是使用屋顶太阳能较多的。

3徐州市屋顶太阳能的使用潜力分析

1 居民环保意识的提高

近年，徐州市居民对生活环境质量越来越重视，广泛响应政府号召，绿色单车，单双号车辆限行，大力发展植树造林等项目越来越被接受。相信屋顶太阳能的推广可以减少火力发电厂的发电量，从而减少化石燃料的使用，减少有毒气体和烟尘的排放。

2 屋顶太阳能技术的完善

随着国家新政策的大力支持，屋顶太阳能技术越来越完善，从事屋顶太阳能技术研究的也越来越多。从一开始的10%～15%的实际转换率到近年推出的可以达到26%的聚光光伏发电技术，屋顶太阳能的实际转换率越来越高，更方便用户使用，带来更大的经济效益。

3 工业领域的用电需求

徐州市是传统的重工业城市，有较多的钢铁厂、焦化厂，且徐州市地下有丰富的煤炭资源，这都是发展工业的极大优势。工厂用电量相对较大，用电费用较高。厂房屋顶开阔平整，非常适合建设屋顶太阳能；工厂用电负荷较大，屋顶太阳能系统能够做到就地生产就地消纳，减少一部分电网购电量，从而节省工厂的用电费用。

4 商业建筑的用电需求

商业建筑与工业园区的特点相同，具有开阔平整的屋顶和较大的用电负荷，区别在于建筑往往对美观性有要求，因此在建造时需多加设计安排。商业大厦、办公写字楼、酒店等服务业用电负荷具有白日较高，夜间较低的特点，屋顶太阳能的光伏发电特性和此负荷特性恰好匹配。

5 偏远地区的用电需求

实际上可实用的屋顶面积在乡村地区是大量存在，最多的就是农村自建房的住宅屋顶，乡村电能质量较差，农村家庭自建屋顶太阳能可使电能质量加以提高，并且可提高用电安全。

4 结语

随着环境问题的日益严重，寻找新能源代替传统化石燃料的任务日益严重。太阳能资源作为无穷无尽、无污染、环保的新能源应该被大力的推广和应用。在徐州地区，屋顶太阳能项目有良好的发展前景，发展屋顶太阳能有利于改善徐州地区空气质量较差和传统火力发电厂带来的污染的问题，以及工业厂区用电不足以及偏远农村电能质量差等诸多问题。因此在徐州地区推广屋顶太阳能是十分必要的。

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[5] 裴振 [J] 大功率太阳能建筑一体化光伏并网电站发电数据分析研究[J].太阳能，2012

作者简介：

温若晗 （1995.12-） 女， 江苏徐州人，汉族， 江苏师范大学科文学院本科生。endprint