校園光伏發(fā)電（如何優(yōu)化校園光伏發(fā)電布局）

荊州加固設(shè)計(jì)公司 1天前 ( 12-19 12:34 ) 1 搶沙發(fā)

摘要：隨著可再生能源的興起，校園光伏發(fā)電作為一種清潔能源解決方案，越來越受到重視。本文旨在探討如何優(yōu)化校園光伏發(fā)電布局以提高能源效率和降低運(yùn)營成本。通過分析現(xiàn)有校園光伏系統(tǒng)的布局現(xiàn)狀，識(shí)別了存在的問題，如光照資源不足、安裝位置不合理等。提出了基于太陽能輻射角度和太陽軌跡的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以最大化光伏系統(tǒng)的能量產(chǎn)出。還考慮了光伏組件的選型、儲(chǔ)能技術(shù)和智能管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的高效運(yùn)行。通過案例分析驗(yàn)證了優(yōu)化策略的有效性，為校園光伏系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供了理論指導(dǎo)和實(shí)踐參考。

一、校園光伏發(fā)電的基礎(chǔ)設(shè)施

校園光伏發(fā)電的基礎(chǔ)設(shè)施主要包括以下部分：

太陽能板：這是光伏發(fā)電的核心部件，用于吸收太陽能并將其轉(zhuǎn)化為直流電。在校園中，太陽能板通常安裝在校園建筑的屋頂上，如教學(xué)樓、宿舍樓頂?shù)?，其布置需遵循一定原則，例如方陣的布置要保證當(dāng)?shù)貢r(shí)間上午9點(diǎn)到下午3點(diǎn)時(shí)段內(nèi)前、后、左、右互不遮擋，并且沿著屋面坡面平鋪布置，這樣可以最大程度地接收陽光照射，提高發(fā)電效率。
逆變器：它的作用是將太陽能板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，以便將電能輸送到電網(wǎng)中，供應(yīng)給周圍用戶。在校園光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器為組串式逆變器，分散布置在各項(xiàng)目點(diǎn)屋面或停車棚上，固定安裝在各項(xiàng)目點(diǎn)光伏支架上。
電網(wǎng)連接器：主要用于連接光伏發(fā)電系統(tǒng)與校園電網(wǎng)，確保電能的順利傳輸和接入。
電池（可選）：電池是用于儲(chǔ)存電能的設(shè)備。在有儲(chǔ)能需求的校園光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能電板晴天時(shí)發(fā)電，可以將電能儲(chǔ)存在電池中，以備在陰天或夜間使用。

二、校園光伏發(fā)電的好處

（一）能源與經(jīng)濟(jì)方面

提供綠色能源：
- 光伏電站是一種利用太陽能發(fā)電的方式，不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳和其他污染物，是一種清潔的能源形式。校園安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，可以減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，積極響應(yīng)國家的碳中和目標(biāo)，為環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。
- 例如，上海浦東的七所學(xué)校建設(shè)光伏電站后，每年可發(fā)電221.03萬度，這些綠色電能能夠滿足學(xué)校的部分用電需求，減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源發(fā)電的依賴。
節(jié)約能源費(fèi)用：
- 光伏電站可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能供學(xué)校使用，減少對(duì)電網(wǎng)的依賴。學(xué)校可以節(jié)約能源費(fèi)用，將省下的資金用于其他教育和學(xué)生發(fā)展項(xiàng)目。比如，西南石油大學(xué)首個(gè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目 - 圖書館200KW光伏電站，在2024年1月28日發(fā)電量達(dá)到1.54萬度，發(fā)電收益達(dá)到6319.79元，這表明學(xué)校通過光伏發(fā)電可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，降低用電成本。

（二）教育與實(shí)踐方面

提供實(shí)踐學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)：
- 學(xué)校建設(shè)光伏電站可以為學(xué)生提供實(shí)踐學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。他們可以了解到太陽能發(fā)電的原理和應(yīng)用，在設(shè)計(jì)、建設(shè)和維護(hù)光伏電站的過程中培養(yǎng)創(chuàng)新和解決問題的能力。例如，在黃河科技學(xué)院的100KW光儲(chǔ)一體化項(xiàng)目，學(xué)院專注于新能源發(fā)電與微電網(wǎng)方向研究的學(xué)生們，可以在這里親身參與到光伏發(fā)電站的運(yùn)維管理中，深入了解光伏儲(chǔ)能技術(shù)的原理和應(yīng)用，這種理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，大大提升了學(xué)生的專業(yè)技能，也為他們未來的職業(yè)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
培養(yǎng)生態(tài)意識(shí)：
- 校園光伏發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)施，能夠充分利用可再生能源，通過在閑置屋頂安裝分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，并采用自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的模式，有助于削峰填谷，還能引導(dǎo)學(xué)生樹立生態(tài)意識(shí)，主動(dòng)踐行生態(tài)行為，讓學(xué)生對(duì)新能源有更加直接的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生研究新能源的熱情。

（三）學(xué)校建設(shè)與發(fā)展方面

符合政策要求：
- 近年來，國家出臺(tái)了多項(xiàng)政策推動(dòng)校園光伏發(fā)電的發(fā)展。例如，2021年6月，國家能源局正式發(fā)布了《關(guān)于報(bào)送整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知》，其中明確指出，參與試點(diǎn)的縣（市、區(qū)）的學(xué)校建筑屋頂需確保光伏發(fā)電的安裝比例不低于40%；2022年11月，蘇州市人民政府關(guān)于印發(fā)《蘇州市教育系統(tǒng)屋頂分布式光伏發(fā)電開發(fā)利用實(shí)施方案》的通知，要求全市新建和改擴(kuò)建學(xué)校建筑應(yīng)執(zhí)行二星級(jí)及以上綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，除建筑屋頂規(guī)劃設(shè)計(jì)有特殊用途外，應(yīng)同步安裝分布式光伏發(fā)電設(shè)施，要求到2025年底，全市教育系統(tǒng)建筑屋頂建設(shè)光伏設(shè)施，安裝比例不低于可安裝光伏屋頂面積的60%；2022年10月，教育部印發(fā)關(guān)于《綠色低碳發(fā)展國民教育體系建設(shè)實(shí)施方案》的通知，提到將加快推動(dòng)學(xué)校建筑用能電氣化和低碳化，深入推進(jìn)可再生能源在學(xué)校建設(shè)領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用。
學(xué)校運(yùn)營穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)：
- 學(xué)校運(yùn)營穩(wěn)定，一般不會(huì)有較大幅度改造，幾乎不存在分布式光伏電站的存續(xù)風(fēng)險(xiǎn)問題。而且學(xué)校擁有較為廣闊的屋頂，結(jié)構(gòu)好，用電量穩(wěn)定；學(xué)校的光伏發(fā)電環(huán)境好，所處地區(qū)相對(duì)周邊環(huán)境而言擁有更多的太陽能資源，日照穩(wěn)定，并且學(xué)校也有足夠多的教室或?qū)嬍易鳛閮?chǔ)能蓄電池室和控制室，相比于一些家庭和企業(yè)來說有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)；學(xué)校作為政府的教育機(jī)構(gòu)，有良好的信譽(yù)度，土地產(chǎn)權(quán)明確，融資相對(duì)容易。

三、校園光伏發(fā)電的實(shí)例

大學(xué)實(shí)例：
- 西南石油大學(xué)：其首個(gè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目 - 圖書館200KW光伏電站于2023年12月建成，2024年1月28日發(fā)電量達(dá)到1.54萬度，發(fā)電收益達(dá)到6319.79元，這表明在成都市一年中光照最差的一個(gè)月中，該光伏電站運(yùn)行狀態(tài)依然良好，是西南石油大學(xué)打造零碳能源示范區(qū)、構(gòu)建低碳校園的重要組成部分。
- 上海電力大學(xué)：光伏裝機(jī)容量為2061千瓦、光伏板遍布校園23幢建筑屋頂，總面積達(dá)到2萬平方米，每小時(shí)能夠發(fā)電2000度，全年發(fā)電量約49萬度電。
中學(xué)實(shí)例：
- 濟(jì)南回民中學(xué)：建成了30KW太陽能光伏電站，年保守發(fā)電量為4萬度，所發(fā)電直接并入學(xué)校電網(wǎng)，供學(xué)校使用，約可承擔(dān)回中總用電的百分之十。學(xué)校把電站的發(fā)電狀況由安裝在教學(xué)樓大廳的一塊顯示器實(shí)時(shí)顯示，把綠色低碳的知識(shí)與技能變?yōu)閹熒|手可及、實(shí)時(shí)可看、無處不在，起到了潛移默化的作用。
- 南開中學(xué)：擁有屋頂光伏項(xiàng)目，通過光伏發(fā)電實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，為校園提供綠色能源的同時(shí)，也為學(xué)生提供了一個(gè)直觀的新能源利用案例，有助于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和對(duì)新能源的認(rèn)知。
小學(xué)實(shí)例：
- 南京工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)小學(xué)：2024年年初其分布式光伏工程正式竣工，光伏發(fā)電不僅可供校園使用，寒暑假期間的余電還能上網(wǎng)，預(yù)計(jì)每年可自發(fā)自用11萬度電，平均每天300度左右，陰雨天可發(fā)電100度，陽光充足的情況下能達(dá)到500多度，解決學(xué)校超一半的用電量，每年可減少二氧化碳排放82.06噸。
- 根據(jù)《海鹽縣整縣光伏開發(fā)試點(diǎn)工作方案》，海鹽縣各鎮(zhèn)（街道）中小學(xué)及幼兒園共計(jì)48所計(jì)劃安裝屋頂光伏，總裝機(jī)容量達(dá)到6MW，估算年發(fā)電量達(dá)到630萬度電，相當(dāng)于節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤1905噸，二氧化碳減排量達(dá)5241噸。