北方农村实施太阳能屋顶的可行性探讨

文 孙嘉兴 龙源（北京）风电工程设计咨询有限公司

北方农村实施太阳能屋顶的可行性探讨

文/孙嘉兴 龙源（北京）风电工程设计咨询有限公司

太阳能屋顶就是可分别安装在每座独立住宅建筑上的并网光伏发电系统。发展太阳能既符合国家产业政策，又能调整电源结构，改善环境治理，实施屋顶光伏发电工程的意义不言而喻。目前，城市中太阳能屋顶尚有经验可以借鉴，而农村太阳能屋顶在我国还非常少，如何大面积推广，值得进一步研究和探讨。

我国华北地区农村人口密集，用电需求大，地区光照时间长、强度高。房屋建造者属于改革开放后中国第三、四代农民，多数房屋质量比较好，房屋居住面积比较大。随着农村生活水平的改善，其用电量水平逐年增加，而太阳能技术的不断提高，建设成本的不断下降，为实施太阳能工程提供了必备的条件。如果与农村居住者达成可靠的合作方式，极有可能成为这一地区太阳能新的发展方向。

1 可利用面积估算

从我国北方农村典型院落式民居基本为平房，面积宽广，房顶大多采用传统的斜坡式房顶。每家每户的宅基地为集体用地，宅基地面积由村委统一丈量，面积稍有差异。房屋墙体多采用砖混结构，承载力较好。屋顶采用瓦式结构，其承压能力可放置大型太阳能热水器。房屋的使用年限一般都超过20年以上。院落当中也有相当部分闲置面积可以利用。

(1)房顶面积

农村院落的正房一般为4～5间平房，长约12～20米，宽约6米，因此房顶阳面面积大约48～60平方米，平均值为54平方米。以一个自然村100户（实地调查平均）计算，屋顶可利用面积为5400平方米。

(2)院落内的闲散面积

假定每户院落内另有10平方米的闲置面积，一个自然村可增加1000平方米的面积，因此一个自然村的总的可利用装机面积约为6400平方米。

假定建设一座装机总容量10兆瓦的太阳能光伏电场，需要42600平方米，那么就可以覆盖到6～8个自然村。实际上，这些村落村村相连，村与村之间的距离非常短，为太阳能屋顶建设提供了方便。

2 自然村的密集度

我国华北地区包括河南、河北、山东、山西等省份，居住着3～4亿农村人口，大约8000万户家庭，光伏屋顶可利用面积大约40亿平方米，太阳能屋顶工程具有广阔的空间。华北地区各乡镇的周围散布着大量的农村村落。这些村不但密集，而且随着人口的增长，村与村逐渐成相连的趋势，村落的密集发展意味着有更多的太阳能屋顶可以利用。自然村的密集度成为农村太阳能屋顶工程的先天条件。

3 辐射资源的评估

按接受太阳能辐射量的多少，我国太阳能辐射量的区域分类大致上可分为五类。其中，一、二、三类地区年日照时数大于2000小时，年辐射总量高于586 千焦／平方厘米，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，且面积较大，约占全国总面积的2／3以上，具有利用太阳能的良好条件，适宜使用光伏发电系统。

华北地区属于我国太阳能资源较丰富的二、三类地区。

4 基础结构及施工问题

华北地区农业发达，基本实现村村通，混凝土路面与乡镇公路相连接，大型农机都可以顺利通行，房屋前后之间有足够的距离供大型吊装车辆通过。工程用的主要建筑物材料如钢材、水泥、沙料等均就近采购运输，当地货源充足、采购方便。所有建筑材料均可通过公路运至工程现场。

调查发现，农村房屋质量有保证，使用年限长，有较好的光伏改造承载力。但在施工当中应当注意以下问题：

（1）不宜改变结构(如屋顶的防水、电气管线等)，应根据房屋的结构和特点合理施工。

（2）在不影响居住的前提下，尽可能多安装组件。

（3）最大限度降低屋顶的承重。

（4）方便安装施工维修。

（5）充分利用空闲面积，使经济效益最大化。

由于是农村民居，遇到一些特殊问题应特殊对待。施工区域内因地制宜，不能照搬集中式太阳能电场的模式经验。

5 农村太阳能屋顶的接入

国家电网公司2012年10月26日召开服务分布式光伏发电并网新闻发布会，正式发布了《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》。分布式光伏发电分散接入低压配电网，允许富余电力上网，电网企业按国家政策全额收购富余电力；由分布式光伏接入引起的公共电网改造，以及接入公共电网的接网工程全部由电网企业投资。

根据《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》精神，6兆瓦以下免收接入费用，分布式光伏发电免收系统备用费，支持分布式并网，并将并网权限下放到地市一级，分布式光伏接入公共电网的改造及接网工程由电网公司负责，全额收购富余电力。因此说，光伏产业不仅有国家政策的支持，还将得到国家电网的实际支持，对整个光伏产业是一个非常好的发展机遇。农村太阳能屋顶具有分布式光伏发电的特征，既可分散接入低压配电网，又可做成类似于集中太阳能电场分块发电、集中并网的光伏发电站接入系统方案。可以说农村太阳能屋顶工程既符合当前光伏产业面临的形势，又符合当前国家电网关于分布式光伏发电并网的精神，可谓有很大的发展空间。

6 相比集中式太阳能光伏的优势

（1）节约土地资源。

（2）农村有大量的劳动力，熟悉环境，可充分调动农业人员的积极性，形成良好的协作关系。

（3）农村太阳能屋顶设施少，后期运营维护简单，比城市屋顶更加节约成本。

（4）类似于分布式电站，接入灵活。

（5）更容易争取到财政补贴。

（6）有利于扩大规模。

7 合作模式的探讨

农村太阳能屋顶的实施与农村用电合作模式密不可分，要涉及到农民的切身利益，在利益上要做到均衡。既要考虑企业的效益，也要考虑农民的利益和积极性，利益上不能均衡必然导致太阳能屋顶工程的难以实施。利益分配主要考虑以下3种模式。

（1）直接补贴。相当于从农民手中一次性买断若干年的使用权。这种方式较为被动，问题复杂，且不容易被推广，后期工作难度大。

（2）入股合作。通过给予村里面一定的股份，可以自然年分红。

（3）根据每户实际安装面积给予相应的用电标准。

笔者更倾向于第三种模式，这是能否顺利实施农村太阳能屋顶工程的关键。其核心是利用农村广大的太阳能资源上网发电，从企业的收益中，拿出部分收益补贴农民用电，补贴标准与每户家庭的装机面积挂钩。从而免去直接从光伏电站用电，既维护了光伏电站的安全，降低投资，农民又可以直接得到实惠，更能激发农民安装太阳能光伏屋顶的积极性。

8 经济性分析

农村太阳能屋顶发电主要由光伏组件、集电线路、配电设备、交通工程、施工辅助工程等组成。目前，光伏组件主要有晶体硅太阳能电池组件和非晶薄膜电池组件两种。以多晶硅太阳能电池组件为例，假设投建总装机容量为10兆瓦的农村太阳能光伏屋顶工程项目，则需要单板容量为235瓦的多晶硅光伏组件42600多块，根据农村的实际情况，估算需要建设直流电缆约250千米、交流电缆约10千米左右。根据测算，建设期内静态总投资14076.4万元。基本概算情况详见表1。

表 1单位:万元

表 2

项目收益分析根据国家现行财税制度和价格体系，从项目角度出发，计算项目范围内的财务效益和费用，分析项目的盈利能力和清偿能力，评价项目在财务上的可行性。假定项目运行期为25年，在计算期内，各工程及设备不考虑更新。初步按经营期1.15元的上网电价计算，项目具有比较好的盈利能力和偿债能力。详见表2。

9 结语

为落实可再生能源发展“十二五”规划，促进太阳能发电产业可持续发展，国家能源局颁布国能新能〔2012〕298号《关于分布式光伏发电应用示范区建设的通知》，要求对具有太阳能资源优势、用电需求大和建设条件好的城镇区域，提出分布式光伏发电规模化应用示范区的建设方案，鼓励创新，并对示范区的光伏发电项目实行单位电量定额补贴政策，对自发自用电量和多余上网电量实行统一补贴标准。项目的总发电量、上网电量由电网企业计量和代发补贴，电网企业要配合落实示范区分布式光伏发电项目接入方案并提供相关服务，积极推进分布式光伏发电的规模化应用，鼓励各省(区、市)利用自有财政资金，在国家补贴政策基础上，以适当方式支持分布式光伏发电示范区建设。

财政部、科技部、国家能源局联合发布《关于做好2012年金太阳示范工作的通知》，明确了2012年用户侧光伏发电项目补助标准原则上为7元/瓦，而2011年补贴标准原则上由9元/瓦调整为8元/瓦。据财政部2011年年底发布的《关于组织实施2012年度太阳能光电建筑应用示范的通知》，建材型等与建筑物高度紧密结合的光电一体化项目在2012年的补助标准，暂定为9元/瓦，在2011年6元/瓦的基础上提高了3元。因此，在国家政策大利好的背景下，光伏太阳能将迎来广阔的发展前景。