水瓶座和处女座产业科技创新 Industrial Technology Innovation
68Vol.2 No.5光伏发电在城乡电力供应中的应用分析
张 帆
（中国华电科工集团有限公司，北京 100160）
摘要：现阶段，将光伏发电应用于城乡电力供应中，不仅可以避免因火力发电造成的环境污染，还可以缓解城乡电力供用日益紧张的矛盾，本文介绍了在城乡电力供应过程中应用光伏发电的意义与方法，以期在为城乡发展提供更多电能的同时，促进我国新能源的向前发展，希望能够给读者带来启发。
关键词：光伏发电；城乡电力供应；BAPV；BIPV
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）05-0068-02
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近几年，我国的用电量呈逐年上涨的态势，然而在我国发电量中占有极大比例的火力发电会因煤炭、石油等化石燃料的燃烧产生严重的环境污染，为降低化石燃料的消耗量，促进绿色发电的发展，光伏发电受到了人们的广泛关注。
1 在城乡电力供应过程中应用光伏发电的意义近年来，随着社会经济的不断增长，为进一步提升群众的生活水平，我国的城市化进程不断加快，尽管，不断推进的城市化进程给群众的日常生活带来了便利，但国务院发展研究中心的报告指出，我国城市人口的人均能源消耗量在农村人口的三倍以上，并且城市化率每增加1%，我国标准煤的消耗将增加6 000万吨。面对当前我国电力供应主要依靠火力发电，并且在化石能源燃烧过程中将会生成大量污染物的情况，国家《“十三五”应对气候变化科技创新专项规划》中指出，为更好地应对当前大气污染严重、全球气候变暖等环境问题，现阶段人们应当加大对可再生能源开发利用的力度。太阳能属于清洁能源中的可再生能源，近年来，光伏发电作为一种将太阳能转化为电能的绿色发电方式，已经成为保护环境的有效方式之一。并且现阶段，光伏发电可以被分成集中式与分布式两种，相比较而言集中式光伏发电具备发电规模大的优点，而分布式光伏发电尽管发电规模较小，但其部署方式相较于集中式光伏发电更为灵活。
2 在城乡电力供应过程中应用光伏发电的方法2.1 光伏发电在城乡电力供应中的具体应用
光伏发电作为一种新兴的电力供应方式，不但符合我国新时代对能源发展的需求，也符合世界对于能源发展的需要，同时，现阶段我国正处于社会经济高速发展的时期，面对社会对资源需求逐年增长的情况，电力作为社会发展的基础能源，如何提升电能的生成量成为一项极为重要的任务。从中国电力企业联合会报告数据中可以看出，得益于近年来我国脱贫攻坚政策的深入推进、以及农村电网改造升级的力度不断加大，几年来城乡电气化水平不断提升，城乡居民的用电量也在逐年上涨。为降低城乡
电网供电的压力，光伏发电被广泛应用于城乡电力供应中，其形式主要是将光伏组件与建筑的屋顶或者墙壁结合的方式，进行并网发电，或者采用离网发电的方式，为一些景观路灯、交通信号灯供电。同时，受并网发电技术发展速度较快的影响，大部分城市大多采用并网光伏发电的方式，就地消耗光伏发电产生的电力资源，并且，在电力资源较多无法完全消耗的情况下，还能够将其供给国家电网获取一定的补贴。具体来说，为了促进光伏发电更好地发展，一些地区通过给予光伏并网发电一定补贴的方式，达到节能减排的目标。比方说，上海就曾在2020发布的公告《上海市可再生能源和新能源发展专项资金扶持办法（2020版）》中指出，2019年上海地区每产生1 kWh的电力资源，分布式光伏（含用户光伏）奖励0.15元，学校光伏奖励0.36元，2020、2021年投产的光伏项目奖励将会比2019年的奖励标准分别降低三分之一与三分之二。但需要注意的是，尽管近年来我国在应用光伏发电方面取得了一定的成果，但受我国国土面积广阔，考虑到不同地区光照时长、范围、强度等因素存在差别的情况，为保证光伏发电组件能够正常工作，在构建光伏发电系统的过程中，工作人员首先需要明确光伏发电系统的指标体系；其次对需要建立发电系统的区域进行实地考察，明确
作者简介：张帆（1985- ），男，河北保定人，本科，工程师，主要从事新能源发电方面研究。
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产业科技创新 2020，2（5）：68~69Industrial Technology Innovation
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该区域历年的光照情况；再次通过组合计算的方式，得出太阳光能年候时辰函数方程式，并依据计算数据，构建出光伏发电模型，分析光伏系统建立的可靠性；最后在明确系统可靠性后开展系统安装工作，确保系统在运行后能够稳定持续的为用户供应电能。
2.1.1 建筑中的光伏发电
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现阶段，我国的很多地方都实施了以光伏组件与建筑结合发电为内容之一的智能微电网项目，这种发电方式主要可以分成两种，一种是将光伏电池组件直接安装在已有的建筑表面，这种安装方式被称作Building Attached Photovoltaic，简称为BAPV，现阶段我国京沪高铁上海虹桥站光伏发电项目使用的就是这种光伏发电方式，光伏发电组件被安装在建筑物两侧的遮雨棚上，发电量为630万kWh/年，每年减少CO
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的排放量超过6 600 t。而另一种是将光伏电池组件作为建筑屋顶或者墙壁的一部分，这种安装方式被称作Building Integrated Photo voltaic，简称为BIPV，现阶段我国河北省晶龙“金太阳”光伏发电站项目采用的就是这种发电方式，由光伏电池组成的玻璃幕墙已经成为建筑不可分割的一部分，发电量约为261万kWh/年，每年减少CO2的排放量超过了2 368 t。此外，经统计发现，我国全国建筑总耗能的80%以上为城市建筑耗能，若能将光伏发电技术与城市建筑加以结合，可以有效降低城市建筑对于电
力资源的消耗量。并且，当前我国现有建筑屋顶可利用面积约为3.16亿m2，若将光伏发电组件安装在建筑屋顶，那么按照每平方米发电量为100 W，组件的年运行时间为1 000 h来计算，仅建筑屋顶每年提供的电量就将超过316亿kW·h，若能将建筑的墙壁充分利用起来，建筑每年提供的电能还能够大幅度增长。
2.1.2 景观路灯与交通信号灯的光伏发电
在一些地区的景观园林区域或者乡村道路上，光伏发电被运用于路灯照明、指示灯警示等方面，由于采用光伏发电进行供电的灯具安装方式简单，不需要接入电网系统，避免了因电缆线或者电缆沟施工产生的成本，受到了人们的广泛欢迎。同时，由于光伏发电组件在为景观路灯或者交通信号灯发电的应用方式大多为离网发电，并且光伏组件的功率有限，因此，照明灯具大多为耗电量较低的LED灯。
2.2 光伏发电在城乡供应中的缺点
光伏发电技术主要是借助能源转化系统将太阳能转化为电能，并通过配电网将电力资源运送到用户方面，能够满足当前新形势对于新能源的需求。对当前我国城乡发电中光伏发电的具体情况进行分析可以了解到，尽管现阶段将这种发电方式引入城乡电力供应系统可以在一定程度上缓解城乡地区对电力资源日益增长的需求，也可以减少火力发电对二氧化碳、粉尘等废弃物的排放，但需要注意的是，尽管光伏发电在一定程度上得到了政府政策的支持，但相对而言，光伏发电的成本远高于火力发电的成
本，若没有政府的大力支持，光伏发电产业将无法得到有效的发展。同时，这种发电方式主要依靠太阳能，在天气变化的过程中，能源极有可能收集不足，降低能源供应的可靠性。并且，在昼夜交替的过程中，光伏发电组件也有可能会出现白天发电量极高、夜晚能源供应不足，影响配电网系统稳定性的情况。因此，现阶段，对光伏发电技术加以改良，降低光伏发电成本已经成为一项极为紧迫的任务。具体来说，现阶段对光伏发电系统可靠性进行评估的方法主要为解析法与模拟法。其中解析法指的是工作人员利用数学模型计算光伏发电系统投入使用后可能出现的问题概率，并依据计算结果制定相应的应急预案，确保系统在施工过程中出现相应问题，工作人员能够参照预案，及时对其进行处理，提升系统供电的稳定性。但需要注意的是，现阶段，我国光伏发电系统的面积不断扩大，需要考虑的问题数目不断增加，需要解析的问题量不断加大，解析难度也不断提升，此时解析法无法充分发挥自身的效用。而模拟法指的是工作人员借助计算机技术对光伏发电系统加以模拟，或者将系统中的某一部分进行抽样模拟，进而考察系统运行的可靠性。随着科学技术的不断发展，这种借助计算机对系统加以模拟的工作方式具有极强的可靠性，但需要注意的是，模拟法仅仅是一种实验模拟方式，模拟结果无法全面反映系统实际运行情况，因此在实际工作过程中，对光伏系统的运行研究加以深入，仍是一项极为重要的工作。
3 结语
综上所述，社会经济的发展离不开电能的支持，当前城乡主要依靠电网系统进行供电，将光伏发电系
统纳入电网系统中，不仅可以缓解城乡地区日益增加的电力需求，还可以充当后备能源，为一些重要的场所正常供电提供保障，符合当前智慧城市低碳建设的要求。
参考文献：
[1] 肖宏伟. 2018年电力形势分析与2019年展望[J]. 中国物
价，2019，32（2）：13-16.
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