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发布日期:2024年3月16日
农村住房光伏发电取暖利弊
西安交通大学 王维岳
文章字数:1727
  十九大报告指出,农业农村农民问题是关系国计民生的根本性问题,必须始终把解决好“三农”问题作为全党工作的重中之重,实施乡村振兴战略。目前农村住房一大问题就是能源问题。能源的落后,导致乡村发电、取暖等浪费更多、污染更大,自身发展始终受限。因此,国家始终把农村建筑节能作为重点研究目标之一。
  光伏发电是利用半导体的光电效应将光能直接转变为电能的一种技术。太阳光照射到太阳能电池表面,生成光生电子和空穴,被内建电场调控形成光生电压。一旦接入负载,光生电压会驱动电子流动,完成电能的输出与利用。截至2023年6月底,中国太阳能发电装机容量约4.7亿千瓦,光伏发电已经是中国装机规模第二大电源,仅次于煤电。
  光伏发电的延伸、发展方向涉及各行各业,作为农村居民难题之一的取暖问题也在其中,且已有大量相关研究。张思亮等人研究了光伏发电对空气源热泵的辅助效能,发现光伏-空气源热泵系统降低了43.32%费用年值,974.24kgCO2排放和7.89kgSO2排放,经济及环保效益显著。段宗仁等人研究了“光伏+热源”系统的应用,高国帅研究了分布式光伏发电对农村家庭电采暖的优化,结果均展现了光伏发电的低能耗、高效益。
  光伏发电作为新兴的能源优化手段自有其利弊,分析如下:
  缺点
  初始投资高:安装光伏发电取暖系统需要较高的初始投资,包括太阳能电池板、逆变器、储能设备以及配套的电热取暖设施。这对于部分农村家庭来说是一笔较大的开销。
  受气候影响大:光伏发电量直接取决于光照强度,冬季尤其是阴雨雪天,太阳辐射减弱,可能导致发电量不足,不能满足取暖所需的电能,这时可能仍需依靠传统能源补充取暖。
  储能问题:由于太阳能发电具有间歇性和波动性,若没有合适的储能解决方案,夜晚或连续阴雨天将无法利用太阳能进行取暖,所以我们必须解决电力储存和调峰问题。
  维护管理:光伏发电系统的维护保养相对复杂,需要定期清理积雪、灰尘以保持面板的发电效率,并且可能出现故障维修的需求,这对农村居民的技术能力和维护意识有一定要求。
   取暖效果:相比直接燃烧燃料的取暖方式电热取暖效率虽高,但在极端寒冷条件下,如果没有足够的电力储备,可能会感到取暖效果不如传统的燃煤、燃气等方式明显。
  优点
  绿色低碳:
光伏取暖利用太阳能转化为电能,再通过电热设备实现供暖,整个过程不产生燃烧产物,无污染,有利于环境保护,符合全球节能减排趋势。
  节省能源费用:在日照充足的情况下,光伏发电可以免费获取能源,从而显著降低取暖成本,特别是在有余电上网政策支持的地方,如屋顶100平方米的农宅安装太阳能电池板大致花销在4万元左右,而每月这样的光伏发电装置给自家电网供电甚至可以达到2000度,以每月自用150度电来算,剩余1850度电可以出售来获得额外收益。
   独立供电能力:对于电网覆盖不全或电力供应不稳定的农村地区,光伏发电取暖可以提供一定程度上的独立供电,保证冬季取暖的基本需求不受外部因素影响。
  长期经济效益:虽然初期投入较大,但随着技术进步和设备使用寿命延长,长期来看,光伏发电系统的投资回报率逐渐提高,政府对这方面一直有补贴和优惠政策,在建立光伏设备的前些年,国家会有补助,如上述光伏设备,目前已经使用三年,出售电价0.69,而再过2年,电价变为0.44,但政策便利将一直持续。
  总之,农村住房采用光伏发电取暖是一个具备诸多优势但也面临挑战的选择,适合那些光照条件良好、经济条件允许并且希望采取清洁能源的家庭实际应用中,应当结合当地的气候条件、经济状况和技术可行性进行综合评估。

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