屋頂光伏：解可再生能源空間和接納之憂

中國要實(shí)現(xiàn)清潔低碳發(fā)展，根本在于改變能源結(jié)構(gòu)，從以化石能源為主轉(zhuǎn)變成以可再生能源為主。近年來，中國包括風(fēng)能、太陽能在內(nèi)的可再生能源發(fā)電的設(shè)備成本大幅下降。比如，光伏組件的成本已經(jīng)從2000年的50元/瓦，下降到現(xiàn)在的2元/瓦左右。雖然太陽能和風(fēng)能的年發(fā)電小時(shí)數(shù)分別僅為燃煤發(fā)電年利用小時(shí)數(shù)的約1/3和1/2，但發(fā)電成本已接近燃煤，遠(yuǎn)低于燃?xì)獍l(fā)電。同時(shí)，可再生能源發(fā)電成本還必須考慮安裝空間成本、接入成本、消納成本等。目前，發(fā)展可再生能源的瓶頸是安裝空間和接納能力。

首先是安裝空間的問題。光伏、風(fēng)電不像石油、天然氣、煤炭一樣蘊(yùn)藏于地底礦床，都屬于低密度能源，需要足夠大的安裝空間。到哪里去找適宜的安裝空間?建筑屋頂可以成為重要的光伏資源承載地。目前，我國城鄉(xiāng)建筑屋頂和可接受足夠太陽光的垂直表面超過100億平方米。如果這些建筑表面全部被開發(fā)利用，每年可發(fā)電2萬億千瓦時(shí)，約為我國目前全年總發(fā)電量的28%。

其次是接納能力的問題。目前對(duì)電網(wǎng)而言，缺乏足夠的靈活電源是難以接納更多的可再生能源電力的主要原因。面對(duì)電力系統(tǒng)需要瞬時(shí)平衡的特性，發(fā)展靈活電源(能夠根據(jù)需求側(cè)要求調(diào)節(jié)自身出力的電源)，將電能的剛性負(fù)載變成柔性負(fù)載是解決這一瓶頸的關(guān)鍵。

一方面，可以把新能源汽車智能充電樁和城市建筑結(jié)合起來，將其作為柔性負(fù)載，同時(shí)可接收外來的可再生能源電力;另一方面，城市建筑也可以通過虛擬電廠技術(shù)，成為靈活用電的負(fù)載，甚至起到靈活電源的作用。比如，將城市建筑的配電系統(tǒng)變成直流加光伏電池的直流蓄電、智能充放電系統(tǒng)，通過柔性直流輸電技術(shù)儲(chǔ)存釋放電能，既能有效應(yīng)對(duì)由于不規(guī)律用電導(dǎo)致的峰谷差，又可增加電網(wǎng)接納風(fēng)電、光伏的能力。

對(duì)于農(nóng)村地區(qū)，建設(shè)屋頂光伏系統(tǒng)，不僅可以解決農(nóng)民生產(chǎn)生活用電問題，而且將剩余的電量輸送給電網(wǎng)，會(huì)成為農(nóng)民增收的重要途徑。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村能源革命必須要通盤考慮、一體化布局，除了清潔取暖，還必須通過發(fā)展農(nóng)用車、農(nóng)用機(jī)具的電氣化，提高農(nóng)村電氣化水平和消納清潔可再生能源的能力，才能徹底實(shí)現(xiàn)農(nóng)村的能源革命。

后疫情時(shí)代，屋頂光伏系統(tǒng)可以作為“新基建”戰(zhàn)略的一部分。統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)、改造“光伏+直流+智能充電樁”的一體化建筑供配電系統(tǒng)，不僅會(huì)把電力成本降下來，而且能為“十五五”“十六五”發(fā)展高端制造業(yè)提供清潔能源，同時(shí)還能帶動(dòng)一批新興產(chǎn)業(yè)，如光伏電池、風(fēng)電發(fā)電設(shè)備、新型蓄電池，電動(dòng)汽車、充電樁、直流供配電、電氣化農(nóng)機(jī)等朝陽產(chǎn)業(yè)，使其居于領(lǐng)跑地位。