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光伏研报06:人均光伏世界冠军列支敦士登凭什么超越德国

2020-10-29 16:50
何继江
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四、光伏完全建在建筑上的国家

作为国土面积仅相当于北京三环内面积大小的国家,列支敦士登是怎么做到发展光伏的呢?答案就是这个国家所有光伏项目都在建筑上。

截至目前为止,当地最大的建筑上光伏是建在Gründenmoos网球场上的112kWh的项目。

在列支敦士登光照资源条件下,面积为40至50平方米的现代光伏系统可大致满足四口之家的用电量,可以持续发电约25年。

以下为一些列支敦士登的典型光伏建筑案例:

列支敦士登的屋顶太阳能普及率很高。利用当地的可视化工具(稍后有具体介绍),任意寻找一个街区就可以看到大量建筑的屋顶都有已完成的太阳能组件(深蓝方格图样代表实际的屋顶太阳能组件)。

除了这种传统的光伏系统依附建筑的BAPV, 建筑集成光伏领域,或光伏建筑一体化(简称BIPV)的最新发展使太阳能系统既可以集成到立面中,也可以集成到窗户和遮阳棚中。这种设计从结构上讲创造了很多余地,优雅的外观带来的更多的附加值也随之产生。

现有的技术可以将设计和功能很好地结合在一起以同时达到美观和实用。例如,用现代化的光伏玻璃代替中空玻璃作为防晒材料,彩色且晶圆薄的太阳能电池可以使建筑外墙具有光伏功能,可印刷的光伏组件也可以成为一种选择。

立面的BIPV比传统的屋顶光伏造价高,立面光伏在列支敦士登的成功推行依靠于国家繁荣的经济发展和较高的人均收入。随着技术的不断进步,相信立面光伏能够广泛帮助光伏建筑的推广。

4.1 列支敦士登辅助光伏建筑设计工具:

列支敦士登政府为帮助居民更便捷地进行光伏规划,政府能源部门的官方网站提供了非常详细便捷的自动可视化工具帮助普通民众分析境内任一建筑的光伏潜力。

下图蓝色框表示屋顶。

红框部分的深蓝方格图样代表实际的屋顶太阳能组件:

当开始进行分析时,任意选取一个区域远景,可以看到如下图一样五彩斑斓的标识:

不同颜色代表屋顶太阳能潜力的不同:

深红色代表最佳

红色代表很好

橙色代表好

黄色代表中等

蓝色代表可利用率较低

可以看到,深红色区域一般表示方向正南,或正南向的斜坡屋顶,此处有效光伏发电单位面积最多;红色,橙色,黄色标识区域一般是平顶型屋顶;而蓝色标识一般为朝北的坡面型屋顶。

网站支持近远景的切换,运转速度很快,下图是远景→中景:

中景→近景:

通过近景,在随意选择的这栋建筑中可以看到标红位置(即代表光伏潜力很好的建筑位置)确实是有太阳能光伏组件的安装的。

对这个平台进行了一定的尝试以后,我们可以得出结论:

该辅助工具是非常有效且便捷的;

列支敦士登的建筑光伏资源潜力还很大。

4.2 光伏在多大程度上帮助列支敦士登完成电力自给和能源自给?

我们对前文展示过的一个在建建筑进行数据分析。

这栋正在建设中的生态建筑位于列支敦士登首都瓦杜兹以北的沙恩(Schaan)。该建筑物中的光伏系统不仅拥有常规发电的作用,还承担了屋顶的功能。

整幢建筑采用木制结构,这样建材更低碳。光伏组件留了一定透明度,日光穿透光伏组件,与木结构结合在一起创造了奇妙的光线。屋顶的透明性还节省了人造光源,从而进一步减少能耗。由于光伏组件是作为屋顶安装的,必须满足各种安全标准,需由特殊的安全玻璃制成。这导致重量增加,使得整个木结构重约29吨。

在约900平方米的面积上,有261个光伏组件组成了屋顶功能,并产生了约80,000 kWh的功率,安装输出功率为96 kWp。这相当于约16个平均单户住宅的年用电量。

由此推算,光伏能够帮助列支敦士登居民用电实现自给自足,并能够向工业提供一部分电力。

五、光伏鼓励政策

列支敦士登政府于2008年推出了光伏发电上网电价法。根据该法令,政府规定了光伏发电的投资补助和上网电价,并鼓励建筑物的所有者在屋顶上增加光伏设施。这项法律保障了光伏电力以固定电价上网,持续十年。

列支敦士登的光伏补贴政策比德国的更加稳定,是该国人均光伏超过德国的关键因素之一。

Sources:Federal Ministry for Economic Affairs and Energy,

Energiestatistik 2019,Amtes für Statistik Fürstentum Liechtenstein

德国的光伏上网电价政策补贴始于2000年《可再生能源法》(EEG)。2004年1月,为了响应联邦政府的“十万屋顶计划”,德国实行了新的《可再生能源法》,其中规定了“优先并网,全额接纳”的新能源电力政策,不仅上调了补贴力度,还细分了各种类型发电装置的上网电价。这次政策激励了德国光伏的快速增长。德国光伏的累计装机量从2004年的1.1吉瓦迅速攀升到2012年的34吉瓦,8年翻了约三十倍。这种超速增长,造成的补贴金额远超预期,给德国财政政策和光伏政策造成巨大压力。2012年4月开始实行以月为单位的光伏退补新政策,补贴量大幅下滑,这导致了2013年以后几年,德国光伏新增装机量暴跌。

2012年德国光伏装机量达到创纪录的8.1吉瓦,相当于同年德国人均增加了约100瓦的光伏,但由于光伏补贴政策的大幅调整,2013年光伏装机比2012年下降了60%以上,2014年再一次又比2013年下跌了一半以上。列支敦士登的光伏政策相对稳健,这也反映在每年新增光伏装机的变化 上。列支敦士登2013年的光伏新增装机量高于2012年,与德国形成明显反差,2014年列支敦士登的新增装机虽然比上年有下跌,但下跌幅度小很多。

正是在这一年底列支敦士登的人均光伏超过了德国。

列支敦士登经济办公室官网网站有详细的光伏资助计划。

政府对自发自用光伏投资给予补贴支持;

电网运营商有义务购买和补偿所产生的能源。用户可以选择以0.1瑞士法郎每千瓦时的固定上网电价将多余的电力馈入公共电网,这个价格约合0.7元人民币。

自2018年6月15日起,光伏拥有者可以选择得到更高的补贴,条件上他选择不使用固定上网电价并网的话。此外,对于垂直排列的光伏系统,如外墙系统等,可能会有更高的投资补贴和固定的上网电价。

1选项1:400瑞士法郎/ kWp + 10Rp / kWh,持续10年。

每千瓦的已安装直流电功率400.- CHF 1

尽可能自己用电。进入公共电网的电费在前10年为0.1瑞士法郎每千瓦时。要获得固定的并网电价,该系统必须最迟在2020年12月31日之前并网。

2选项2:650 瑞士法郎 / kWp

尽可能自己用电。

馈入公共电网的电费基于市场价格(EEX)而不是固定电价。

3选项3:750瑞士法郎/ kWp + 10Rp / kWh,持续10年

建筑外立面的光伏系统享受每千瓦750瑞士法郎的补贴,汇入电网的光伏电力按10Rp每千瓦时的固定结算价格,持续10年。

享受该项政策要求光伏项目最迟在2020年12月31日之前将系统连接到电网。

另外,用户还享受所在城市地方政府即社区的资助,具体由各个市政府来规定。电站可以作为“其他系统”获得资金。不过目前,列支敦士登还没有过这么大的光伏电站项目。

案例:某家庭的安装光伏6kWp,选用选项1加上社区资助,可以获得4800瑞士法郎,相当于人民币约35520元的补贴。需要注意的是,列支敦士登当地人工费非常高,光伏装机价格和各项成本相应也高,不可与国内成本直接比较。

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