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營成本。通過分析現(xiàn)有校園光伏系統(tǒng)的布局現(xiàn)狀，識別了存在的問題，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、儲能技術(shù)和智能管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)光伏發(fā)電的高效運行。通過案例分析驗證了優(yōu)化策略的有效性，為校園光伏系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供了理論指導和實踐參考。

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?shù)貢r間上午9點到下午3點時段內(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，分散布置在各項目點屋面或停車棚上，固定安裝在各項目點光伏支架上。
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）：電池是用于儲存電能的設(shè)備。在有儲能需求的校園光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能電板晴天時發(fā)電，可以將電能儲存在電池中，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)，可以減少對傳統(tǒng)能源的依賴，積極響應國家的碳中和目標，為環(huán)境保護做出貢獻。
- 例如，上海浦東的七所學校建設(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校的部分用電需求，減少對傳統(tǒng)化石能源發(fā)電的依賴。
節(jié)約能源費用：
- 光伏電站可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能供學校使用，減少對電網(wǎng)的依賴。學?？梢怨?jié)約能源費用，將省下的資金用于其他教育和學生發(fā)展項目。比如，西南石油大學首個分布式光伏發(fā)電項目 - 圖書館200KW光伏電站，在2024年1月28日發(fā)電量達到1.54萬度，發(fā)電收益達到6319.79元，這表明學校通過光伏發(fā)電可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益，降低用電成本。

（二）教育與實踐方面

提供實踐學習機會：
- 學校建設(shè)光伏電站可以為學生提供實踐學習的機會。他們可以了解到太陽能發(fā)電的原理和應用，在設(shè)計、建設(shè)和維護光伏電站的過程中培養(yǎng)創(chuàng)新和解決問題的能力。例如，在黃河科技學院的100KW光儲一體化項目，學院專注于新能源發(fā)電與微電網(wǎng)方向研究的學生們，可以在這里親身參與到光伏發(fā)電站的運維管理中，深入了解光伏儲能技術(shù)的原理和應用，這種理論與實踐相結(jié)合的教學模式，大大提升了學生的專業(yè)技能，也為他們未來的職業(yè)發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。
培養(yǎng)生態(tài)意識：
- 校園光伏發(fā)電項目的實施，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，還能引導學生樹立生態(tài)意識，主動踐行生態(tài)行為，讓學生對新能源有更加直接的認識，激發(fā)學生研究新能源的熱情。

（三）學校建設(shè)與發(fā)展方面

符合政策要求：
- 近年來，國家出臺了多項政策推動校園光伏發(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)于報送整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點方案的通知》，其中明確指出，參與試點的縣（市、區(qū)）的學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)利用實施方案》的通知，要求全市新建和改擴建學校建筑應執(zhí)行二星級及以上綠色建筑標準，除建筑屋頂規(guī)劃設(shè)計有特殊用途外，應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)實施方案》的通知，提到將加快推動學校建筑用能電氣化和低碳化，深入推進可再生能源在學校建設(shè)領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?。
學校運營穩(wěn)定優(yōu)勢：
- 學校運營穩(wěn)定，一般不會有較大幅度改造，幾乎不存在分布式光伏電站的存續(xù)風險問題。而且學校擁有較為廣闊的屋頂，結(jié)構(gòu)好，用電量穩(wěn)定；學校的光伏發(fā)電環(huán)境好，所處地區(qū)相對周邊環(huán)境而言擁有更多的太陽能資源，日照穩(wěn)定，并且學校也有足夠多的教室或?qū)嬍易鳛閮δ苄铍姵厥液涂刂剖?，相比于一些家庭和企業(yè)來說有得天獨厚的優(yōu)勢；學校作為政府的教育機構(gòu)，有良好的信譽度，土地產(chǎn)權(quán)明確，融資相對容易。

三、校園光伏發(fā)電的實例

大學實例：
- 西南石油大學：其首個分布式光伏發(fā)電項目 - 圖書館200KW光伏電站于2023年12月建成，2024年1月28日發(fā)電量達到1.54萬度，發(fā)電收益達到6319.79元，這表明在成都市一年中光照最差的一個月中，該光伏電站運行狀態(tài)依然良好，是西南石油大學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：光伏裝機容量為2061千瓦、光伏板遍布校園23幢建筑屋頂，總面積達到2萬平方米，每小時能夠發(fā)電2000度，全年發(fā)電量約49萬度電。
中學實例：
- 濟南回民中學：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)電直接并入學校電網(wǎng)，供學校使用，約可承擔回中總用電的百分之十。學校把電站的發(fā)電狀況由安裝在教學樓大廳的一塊顯示器實時顯示，把綠色低碳的知識與技能變?yōu)閹熒|手可及、實時可看、無處不在，起到了潛移默化的作用。
- 南開中學：擁有屋頂光伏項目，通過光伏發(fā)電實現(xiàn)節(jié)能減排，為校園提供綠色能源的同時，也為學生提供了一個直觀的新能源利用案例，有助于培養(yǎng)學生的環(huán)保意識和對新能源的認知。
小學實例：
- 南京工業(yè)大學實驗小學：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)，預計每年可自發(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到500多度，解決學校超一半的用電量，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)試點工作方案》，海鹽縣各鎮(zhèn)（街道）中小學及幼兒園共計48所計劃安裝屋頂光伏，總裝機容量達到6MW，估算年發(fā)電量達到630萬度電，相當于節(jié)省標準煤1905噸，二氧化碳減排量達5241噸。