分布式光伏發(fā)電是國家能源部鼓勵發(fā)展的新能源產(chǎn)業(yè)，城鎮(zhèn)污水廠具有占地大、能源需求大等特點，兩者結合具有較大的優(yōu)勢，本文綜合闡述了城鎮(zhèn)污水處理廠與分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)結合的可行性，并評估了其經(jīng)濟效應，探討了進一步需解決的問題。


1引言

黨的十八屆五中全會提出“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”五大發(fā)展理念，創(chuàng)新和環(huán)保無疑是國家未來發(fā)展的重點，將創(chuàng)新理念引入環(huán)保產(chǎn)業(yè)，是作為每一個環(huán)境保護領域工作者的思考方向。

2分布式光伏發(fā)電的前景

隨著傳統(tǒng)能源可開發(fā)資源的日益減少，以及傳統(tǒng)能源在使用過程中對環(huán)境的污染加劇，近年來世界各國都在積極探索新能源的開發(fā)和利用。我國國務院在2012年10月24日發(fā)布了《中國的能源政策》白皮書，提出大力發(fā)展新能源和可再生能源的重要戰(zhàn)略。新能源，一般指核能、風能、太陽能等在新技術基礎上，可系統(tǒng)的開發(fā)利用的可再生能源。

20世紀80年代以來，我國在西藏、新疆、內蒙等日照時間長、幅員遼闊的西部地區(qū)建設大型的太陽能電站，利用光伏電板收集太陽光能，并將其轉化為電能。光伏發(fā)電被稱為無污染、可持續(xù)再生、運營風險低的新能源，但同時存在輸電距離長、占用土地資源的弊端。2013年11月，國家能源局印發(fā)《關于分布式光伏發(fā)電項目管理暫行辦法的通知》，分布式光伏發(fā)電迎來了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的春天。分布式光伏發(fā)電實行“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)、就近消納、電網(wǎng)調節(jié)”的運營模式，鼓勵各類電力用戶投資建設和經(jīng)營分布式光伏發(fā)電項目，國家和地方政府進行資金補貼。

3分布式光伏發(fā)電與城鎮(zhèn)污水項目的結合

目前，我國城鎮(zhèn)污水廠項目大多采用A2/O、SBR、氧化溝等傳統(tǒng)污水處理工藝，污水處理流程的各建(構)筑物采用地上式分散布置為主，加上城鎮(zhèn)規(guī)劃對污水處理廠綠化率、容積率等指標的限制，城鎮(zhèn)污水處理廠在平面布局上一般具有占地面積大、空間開闊的特點，使光伏發(fā)電項目與城鎮(zhèn)污水處理廠項目具備潛在的共生優(yōu)勢。

3.1城鎮(zhèn)污水處理廠豐富的空間資源，造就光伏發(fā)電項目的規(guī)模效應

在城市里，土地資源是最珍貴的資源。城鎮(zhèn)污水處理廠具有占地面積大、空間開闊的特點，建筑物的屋頂、構筑物的池面、綠化用地以及各類的閑置空間，在其上面加裝太陽能光伏板有著得天獨厚的空間優(yōu)勢。以佛山市鎮(zhèn)安污水處理廠為例，該項目已建成3期共25萬t/d的污水處理規(guī)模，規(guī)劃占地面積共計20萬m2，其中綜合樓、宿舍、鼓風機房等建筑物的屋頂面積約0.5萬m2，生物反應池、二沉池、消毒池等池面面積約4萬m2、綠化面積約8萬m2，道路及其他閑置用地約8萬m2。通過建設光伏電站，污水處理廠將實現(xiàn)利用可再生清潔能源治理環(huán)境污染的愿景，同時通過污水池上土地2次開發(fā)利用，充分利用閑置空間。

3.2光伏發(fā)電就近消納，大大降低污水處理廠的運營成本

北京城市排水集團和北京交通大學聯(lián)合對全國1441座污水廠運行能耗進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)根據(jù)污水廠的設計規(guī)模、處理工藝、進水水質和出水水質要求不同，污水處理廠單位耗氧污染物削減電耗分布在0.58～3.05kW˙h/m3，電耗成本是污水處理廠運行成本的主要構成部分，一般占總運行成本的50%～70%。而且隨著出水水質標準的提升，深度處理工藝的推廣應用，電耗成本占污水處理廠運行總成本的比重將進一步加大。分布式光伏發(fā)電設施與城鎮(zhèn)污水處理廠項目的結合，正好營造“就近消納，優(yōu)勢互補”的產(chǎn)業(yè)格局。污水處理廠內建設光伏發(fā)電站，利用自發(fā)自用的生產(chǎn)模式，為污水處理項目節(jié)能減排的一項創(chuàng)新應用。

3.3切合國家能源政策，享受政府資金補貼，提升盈利能力

2016年，國家出臺一系列推進光伏工業(yè)、鼓勵太陽能光電項目的政策方法，各省市也相繼呼應，形成國家+地方多層次補助的格局。2013年9月，國家發(fā)展改革委出臺了《關于發(fā)揮價格杠桿作用促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，完善了光伏發(fā)電價格政策。通知明確對光伏電站實行分區(qū)域的標桿上網(wǎng)電價政策，根據(jù)各地太陽能資源條件和建設成本，將全國分為三類資源區(qū)。對分布式光伏發(fā)電項目，實行按照發(fā)電量進行電價補貼的政策，電價補貼標準為0.42元/kW˙h。而廣東省沒有指定統(tǒng)一的補貼政策，而是由各市自行指定。以佛山市為例，度電補貼按實際發(fā)電量補助0.15元/kW˙h，為期3年。可見，污水處理廠內建設光伏發(fā)電站，除可降低電耗成本外，還可以獲得額外的政府補貼，若有剩余的電量，可按標桿電價上網(wǎng)，是一種可行的增加營業(yè)收入的方式。

4經(jīng)濟效益評估

現(xiàn)以鎮(zhèn)安污水處理廠為例，對污水處理廠內建設分布式光伏發(fā)電項目的投資估算和財務測算進行分析，對項目的經(jīng)濟效益進行評估。

4.1投資估算

在已建成的污水處理廠內安裝光伏發(fā)電設施，必須依附于現(xiàn)狀設施進行改造和加裝，根據(jù)安裝難度不同，單位造價也會有差異。

第一步：安裝難度最底位置為建筑物屋面。在平面屋面或斜屋面架設簡單的鋼制支架，就可以安裝光伏板及其他配件。一般取每平方米裝機容量為100W，若鎮(zhèn)安污水處理廠5000m2的建筑物屋面全部安裝光伏發(fā)電設施，總裝機容量為500kW。以發(fā)電單位計，目前每瓦裝機的分布式系統(tǒng)造價約8～12元，取其中值計算，則建筑物屋面部分的項目總投資為500萬元。

第二步：綠化用地和閑置用地，經(jīng)過平整后，可安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，以簡單鋼制支架支撐。地下管線少、地上為低矮植皮的綠化用地或閑置用地可用于安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，采用多晶硅太陽能板可以讓部分陽光穿透太陽能板，使地面維持原有植皮，保持廠區(qū)綠化面積。假設鎮(zhèn)安污水廠有2萬m2的綠化用地和閑置用地具有安裝條件，則總裝機容量為2000kW。單位裝機造價按12元估算，則綠化用地和閑置用地部分的項目總投資為2400萬元。

第三步：水池面和道路上空加裝光伏設備是安裝難度最高的部分，首先需要架設一定高度和強度的支架，并需要考慮材料防腐和日后維修的空間，具體的結構形式需要按照現(xiàn)場的條件進行設計，現(xiàn)初步將光伏系統(tǒng)的造價和支架部分的造價按1∶1進行估算，則鎮(zhèn)安污水廠約4萬m2的池面，總裝機容量為4000kW，該部分項目總投資估算為9600萬元。

4.2營收估算

光伏發(fā)電的實際效能，不可避免地受到所在地的氣象條件影響，日照時間的長短直接影響到項目的效益。因此，本文利用類似案例的數(shù)據(jù)演算鎮(zhèn)安污水廠項目的預計效能。

佛山市天安數(shù)碼城科技大廈50kW分布式光伏發(fā)電項目于2014年3月29日并網(wǎng)發(fā)電，該項目占屋頂450m2，系統(tǒng)總裝機容量為50kW，從2016年3月16日現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)總發(fā)電量為102855.36kW˙h，折算得出在佛山地區(qū)，系統(tǒng)裝機容量為50kW的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，每年發(fā)電量約5.1萬kW˙h。以此推算年發(fā)電量。

按照目前的國家鼓勵政策、以及佛山市和禪城區(qū)的相關補助政策測算：國家實行按照發(fā)電量進行電價補貼的政策，電價補貼標準為每千瓦時0.42元，2016年光伏電站標桿上網(wǎng)電價Ⅲ類資源區(qū)為0.98元/度;度電補貼按實際發(fā)電量補助0.15元/kw˙h，為期3年;禪城區(qū)按40萬/兆瓦的標準對項目投資者進行一次性補助，單個項目補助最高不超過100萬元。佛山市大工業(yè)用電電價為0.74元/度。由此，測算結果。


根據(jù)已有項目的經(jīng)驗，太陽能光伏板的使用壽命可達25年，年衰減率約1%，運營期間維護工作量不大，但要做好防風措施。根據(jù)投資回報測算的結果，在已建成的污水廠內加裝光伏發(fā)電設置，利用屋頂天面、綠化用地和閑置用地較有經(jīng)濟效益。池面加裝的施工難度大、維護難度大、建設造價高，不納入推薦方案。

5結語

已建成的污水處理廠局部增設光伏發(fā)電設施，從經(jīng)濟和技術角度上說，是切實可行的。但由于光伏發(fā)電系統(tǒng)受自然條件影響，是不連續(xù)運行的，因此要進一步完善光伏發(fā)電的不連續(xù)性與污水處理廠生產(chǎn)用電的穩(wěn)定性的銜接問題。

鑒于池面和道路占污水處理廠內大部分的面積，但在已建成項目中加裝光伏發(fā)電設施施工難度大、工程造價高。因此建議對于新建的項目，可考慮污水處理設施與光伏發(fā)電設施同時設計、綜合考慮，以降低造價，使兩個項目更科學合理的結合。

城鎮(zhèn)污水處理廠引入分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，形成環(huán)保產(chǎn)業(yè)與新能源產(chǎn)業(yè)的結合，可互惠互利、優(yōu)勢互補，且符合國家和社會的整體利益，達到環(huán)境效益、經(jīng)濟效益、社會效益的重大提升，值得推廣應用。