光伏发电系统应用于校园建筑的探究.docx

       光伏发电系统应用于校园建筑的探究                     [摘要]近些年国家持续扩大高校招生计划，在校生人数逐年增加，校园建筑规模逐渐增大水电气消耗量显著增长，特别是电能消耗成本本项目旨在利用光伏发电技术在环保性、节能性、经济性等方面的优势，利用PVsyst软件模拟光伏建筑系统的逐月发电量，计算电力贡献率和投资回收期[关键词]光伏发电；光伏阵列；PVsyst；低碳生活一、引言随着社会的进步，能源与环境的压力将越来越大，节能减排的呼声也越来越高，可再生能源的发展必然称为人类的选择[1]每年太阳辐射到地球的能源是地球自身能量消耗的1200倍，太阳能资源合理的开发是解决问题的关键[2]本项目旨在利用光伏发电系统在绿色和节能方面的作用，以学校即将建设的产教融合大楼工程为对象展开模拟分析应用太阳能光伏发电技术，对校园倡导绿色建筑、低碳生活具有很大的经济价值和环境效益二、杭州地区太阳能资源分布情况杭州地处长江三角洲南沿和钱塘江流域，地理坐标为东经118°21′-120°30′，北纬29°11′-30°33′处于亚热带季风区，属于亚热带季风气候，全面平均气温17.8℃，年日照小时数1765小时，日照条件较为充足，在我国属于太阳能资源较丰富地区。

三、拟建产教融合大楼项目概况本次拟建设的产教融合大楼位于主校区东南角，风雨操场以南，南临滨文路，东临火炬大道包括主楼与裙楼二部分项目位置处于滨江高教园区东向西入口处,地理位置优越，应用光伏发电系统可以大大提升园区关于节能减排的引领示范作用初步估计产教融合大楼屋顶面积约为6498㎡，所处位置东面、西面、南面没有高层建筑光线遮挡，结合Ecotect软件日照、投影与阴影遮挡分析功能计算全年太阳高度角最低值冬至日9:00~15:00时间段的屋顶光伏系统有效面积为3202㎡四、模拟计算发电量根据PVsyst软件模拟杭州滨江区光伏阵列发电的最佳方位和倾斜角在屋顶平台安装100㎡透气性多晶硅光伏阵列模拟一个标准气象年不同方位角（-35°~35°）和倾斜角（0°~45°）的发电量模拟结果如表1所示表1 杭州市滨江区100㎡光伏阵列年发电量模拟倾斜角方位角45°40°35°30°25°20°15°10°5°0°35°1504215342155831574515837158541579715668154661518830°1511115416156531580915898159061584015698154811518825°1516515476157101586815948159491587815723154951518820°1521115522157561591415990159881590715744155061518815°1524515553157921594716020160171592915761155151518810°152651557915816159711604416036159451577315521151885°152781559315830159831605716046159531578015524151880°15281155921583115987160601604915955157821552515188-5°15274155891582615979160541604415952157781552315188-10°15256155701580815963160371603115940157701551915118-15°15231155401577915936160091600915922157561551215188-20°15192155051573915898159771597615899157381550315188-25°15142154531569015850159321593515867157161549115188-30°15083153911562815787158801589015827156891547715188-35°15009153191555415720158151583515782156591546015188通过对模拟结果数据分析，滨江区光伏阵列倾斜角20°~30°，方位角-15°~15°时，发电量比较集中，进一步调整数值精确模拟，可以发现当光伏电池组正向朝南，倾斜角22.5°，能获得最大太阳能辐射量。

将方位角0°，最佳倾斜角22.5°输入PVsyst软件，以冬至日9时至15时光伏阵列无阴影遮挡为前提，计算光伏电池板面积与屋顶有效面积的比值通过PVsyst软件操作界面设置全部参数，完成以后选择result，软件会自动模拟计算出逐月发电量和年发电量计算结果如图1所示图1 光伏阵列逐月发电量及年发电量由以上模拟数据分析可知，屋顶光伏首年发电量505584KWh,光伏系统按照0.8%的衰减率计算在25年全命命周期内总发电量 为：全生命周期年平均发电量M为五、屋顶光伏系统的电力贡献率分析浙江商业职业技术学院滨江校区2018~2020近三年用电量及电费统计如下表2.表2滨江校区近三年用电量统计表时 间用电量（kwh）电费（万）时 间用电量（kwh）电费（万）时 间用电量（kwh）电费（万）2018.0148440026.062019.0152896028.462020.0162515033.632018.021814009.762019.0222972012.362020.021575508.482018.0330004016.142019.0338472020.702020.031494008.372018.0431088016.732019.0431572016.982020.041698509.142018.0538396020.662019.0534591018.612020.0527110014.592018.0643708023.512019.0649190026.462020.0658220031.322018.0741008022.062019.0737020019.922020.0730650016.492018.0828824015.512019.0843165023.222020.0833680018.122018.0940864021.982019.0950570027.212020.0939880021.452018.1030988016.672019.1041590022.382020.1041250022.192018.1135080018.872019.1140815021.962020.1143470023.382018.1253216028.632019.1246335024.932020.1242702022.97年汇总4397560236.58年汇总4891880263.18年汇总4271570230.13通过对学校近三年用电量数据分析，发现用电量基本呈现稳步上升的趋势。

用电量的增长受到两个因素影响，其一，学校响应国家高职院校扩招100万计划，2019年起逐步扩大招生计划，全日制在校生人数逐年稳步增加；其二，2019年学校人文艺术教学实训楼开工建设，施工用电引自学校4#高压配电室由于2020年初爆发新冠疫情，全校师生推迟到5月中旬才逐步有序恢复工作和学习，该时间段用电量较往年明显偏少因此计算光伏系统对全校的电力贡献率选择2019年用电量为参考对象计算分析结果如图2所示 图2 光伏系统电力贡献率六、投资回收期光伏发电系统的成本主要由组件、逆变器、支架、工程建设等成本构成，其中组件和逆变器成本最高，近几年随着技术进步、原材料降价等因素的推动，组件及逆变器的价格和安装成本降低了一半以上，一套完整的解决方案价格在3Wp/元左右依据PVsyst软件模拟出来的结果，产教融合大楼屋顶光伏系统项目装机总量484KWp估算投资回收期N，需要计算光伏系统总投资V和年节省电费Y（杭州市滨江区当前电价0.538KWh/元）年节省电费：Y=当前电价*年均用电量=0.538元/KWh*459898KWh=24.74万元总投资：V=装机总量*系统单价=484KWp*3Wp/元=145.2万元投资回收期：N=V/Y=145.2/24.74=5.86年七、结语低碳经济、绿色节能的理念逐渐深入人心，开展高校光伏建筑一体化应用研究，充分利用学校闲置的大量屋顶资源，针对自身学校所处的地理位置特点，有计划实施，对高校在高教园区倡导节能减排方面起到引领示范作用。

[参 考 文 献][1]董春利.绿色住宅建设的可再生能源技术[J].住宅科技,2008,5(11):42-46.[2]韩利,艾芊.光伏技术在节能建筑的应用[J].低压电器, 2009,11(2):4-8. -全文完-。