基于城鄉低碳發展的屋頂分布式光伏電站建設問題探討

許祖祥 鄧朝義 劉瑞豐 施旭

摘 要：屋頂分布式光伏發電是一種利用建筑物屋頂空間進行光伏發電的新型綠色能源技術，具備節約土地資源、減少線損、提高能源利用率和可持續性等諸多優勢，與集中式光伏發電相比，其更適合在城鄉規劃中推廣應用。從城鄉規劃角度出發，基于城鄉低碳發展路徑，系統分析了屋頂分布式光伏發電在提高城鄉能源供給安全性、促進綠色低碳轉型、改善環境質量和促進社會經濟發展等方面的作用和影響，深入探討了屋頂分布式光伏電站在建設過程中面臨的屋頂資源獲取、電網接入和消納、政策支持和市場推廣等難題和挑戰，并提出了相應的對策和建議。

關鍵詞：屋頂分布式光伏發電；分布式光伏電站；城鄉規劃；低碳發展

中圖分類號：TU981-01/TM615 文獻標志碼：A

0? 引言

光伏發電作為一種新型的綠色能源利用技術，不僅可以提供清潔的電力，還可以減少傳統發電技術對化石能源的依賴，從而有效降低溫室氣體排放，緩解全球變暖的壓力[1-2]。屋頂分布式光伏發電是一種以建筑物屋頂為空間載體的光伏發電方式，具備節約土地資源、減少線損、提高能源利用率和可持續性等諸多優勢。近年來，中國分布式光伏電站發展迅速，2021年，中國光伏發電新增裝機容量為54.88 GW，其中分布式光伏發電新增裝機容量為29 GW，約占全部新增光伏發電裝機容量的53.4%，分布式光伏發電裝機容量的占比首次超過集中式光伏發電裝機容量的占比[3]。

屋頂分布式光伏電站主要建設于戶用、工商業建筑屋頂，具有投資小、建設快、占地面積小和市場規模大等特點。屋頂分布式光伏發電有助于提升城鄉碳管理水平，推動城鄉在能源結構、產業結構、消費結構等方面實現低碳轉型，促進城鄉可持續發展。因此，未來在低碳發展領域，屋頂分布式光伏發電將發揮更大的作用和影響。

從城鄉規劃的專業角度出發，建設屋頂分布式光伏電站可提高城鄉能源供給安全性、促進城鄉綠色低碳轉型及改善城鄉環境質量；尤其在農村規劃建設中，建設屋頂分布式光伏電站可增加農村住戶的收入來源、緩解農村電力短缺及促進農村新能源產業發展。相較于集中式光伏發電，屋頂分布式光伏發電還具有節約耕地資源、避免占用生態敏感區域等優勢[4]。

然而，現階段屋頂分布式光伏電站在建設過程中仍面臨著建筑屋頂資源權屬不明、電網接入和消納困難、政策支持不足，以及市場推廣緩慢等現實問題。因此，本文旨在通過論述屋頂分布式光伏發電在城鄉低碳發展中的作用和影響，探討此類光伏電站在建設過程中所面臨的難題和挑戰，分析并提出相應的對策和建議。

1? 屋頂分布式光伏發電的優勢

1.1? 提高能源供給安全性

由于屋頂分布式光伏發電屬于就地消納，對遠程輸電網的依賴較少，因此降低了線損和電壓波動等風險，可提高電網的穩定性和安全性。

1.2? 促進綠色低碳轉型

屋頂分布式光伏發電還可增加城鄉能源供給的多樣性，減少對化石能源的依賴，有效緩解能源緊張的局面。光伏電站將太陽輻射轉換為電能，光伏發電系統運行期間無CO2等溫室氣體排放，可有效減少碳足跡。據統計，屋頂分布式光伏電站每千瓦時發電量可節約標準煤0.4 kg左右[4]。

1.3? 改善環境質量

屋頂分布式光伏電站運行期間無廢水、廢氣和廢渣等污染物排放，可減少對水資源和大氣資源的污染負荷。此外，屋頂分布式光伏發電可改善城鄉微氣候環境，由于屋頂的光伏組件會反射部分太陽輻射，并將太陽輻射轉換為電能而非熱能，因此降低了建筑物表面溫度和周圍空氣溫度。

有些情況下，屋頂分布式光伏電站可提高建筑物的美觀性和功能性，由于光伏組件可根據建筑物的形狀、朝向和材質等要求進行靈活設計和安裝，因此可與建筑物形成協調統一的風格，增強建筑物的視覺效果。同時，安裝于屋頂的光伏組件也可為建筑物增強遮陽、隔熱和隔音等功能，提高建筑的使用舒適度和節能效率。

1.4? 促進社會經濟發展

屋頂分布式光伏電站產出綠色清潔電力供用戶使用，其運行期間用戶可享受國家或者地方政府提供的補貼、稅收優惠等政策支持，降低用戶的電費支出，增加用戶的經濟收益。此外，屋頂分布式光伏發電項目的建設將帶動相關產業鏈的發展，比如：光伏組件制造、安裝及光伏電站運維等環節需要多種崗位，可創造更多的就業機會和經濟效益。

2? 屋頂分布式光伏電站建設面臨的挑戰

2.1? 屋頂資源

優質的屋頂資源是屋頂分布式光伏電站建設的基礎，其獲取、利用和協調是屋頂分布式光伏發電項目推進的首要難題。目前，中國屋頂資源的獲取和利用存在一些問題，比如：屋頂的權屬不明（涉及政府、企業、個人等多方利益主體）、屋頂的結構不適合或無法安裝光伏組件、屋頂使用壽命與光伏組件壽命不匹配，以及戶主認可度不高等。這些問題導致了優質屋頂資源的供需矛盾，限制了屋頂分布式光伏發電項目的規?；l展[5-7]。

2.2? 電網接入

電網接入和消納是屋頂分布式光伏發電項目實施的關鍵環節，涉及到電網規劃、并網標準、電網改造等多方面的問題。由于屋頂分布式光伏發電項目中光伏組件的分布分散、單體規模小，需要與配電網進行多點并網，這些問題給配電網的運行和管理帶來了新的挑戰。同時，配電網的承載能力有限，為接入光伏電力極大可能需要進行技術改造和投資建設。一些地區還存在電網容量不足、并網標準不統一、并網流程不規范且不便利等問題，導致部分項目無法順利并網或者出現限電情況。這些困難和風險增加了屋頂分布式光伏發電項目的投資成本和不確定性，影響了項目的經濟性和可靠性[8-9]。

2.3? 市場推進

政策支持不足是影響屋頂分布式光伏市場發展的主要因素，涉及到補貼政策、稅收政策、價格政策等多方面的問題。目前，中國對屋頂分布式光伏發電項目的補貼政策逐步退坡，導致項目收益下降、行業投資降溫。此外，部分地方政府對屋頂分布式光伏發電項目的審批、備案、并網等環節的配合還存在不規范、不透明、不便利等現象；一些地區還存在對屋頂分布式光伏發電項目的上網電價缺乏明確規定或者對價格政策執行力度不夠等問題。因此，在當前的市場環境下如何提高屋頂分布式光伏發電項目的投資回報率，在未來市場環境下如何保持行業競爭力，在各級市場環境下如何形成健康良好的機制都是需要解決的關鍵問題[10-11]。

3? 對策和建議

3.1? 針對屋頂資源難題的對策

1）加強屋頂權屬的核查和登記，明確各方的權利和義務，建立屋頂資源信息平臺，方便屋頂分布式光伏發電項目投資方與戶主之間的對接和協調。

2）對于建筑結構不適合或使用壽命與光伏組件不匹配的建筑屋頂，可以采用光伏建筑一體化（BIPV）的方式，將光伏組件作為建筑構件集成到建筑自身，從而可提高光伏發電系統的穩定性和建筑的美觀性。

3）對于戶主認可度不高的情況，可以通過宣傳教育、政策激勵、合同管理等方式，提高戶主對屋頂分布式光伏發電項目的認知和參與度。例如：可以向戶主提供優惠電價、減免屋頂租賃費、一次性獎勵或收益分成等形式的補貼；也可以通過第三方機構或平臺提供融資、設計、安裝、運維等服務，降低戶主的投資成本和風險。

4）加強及優化項目管理，優先選擇太陽輻照量高、消納能力強、政策扶持好、企業實力強等條件優越的地區或企業開展屋頂分布式光伏發電項目試點工作。在項目開發前期要進行詳細的勘察評估，考慮當地太陽能資源、建筑屋頂、配電設施及并網點、用戶用電量及用電價格等因素。

5）選擇適合的開發模式和技術方案，根據不同類型和規模的屋頂資源選擇相應的光伏組件（單晶硅、多晶硅或薄膜）、逆變器（并網型或混合型）、支架系統（平面屋頂式或斜面屋頂式）、儲能系統（鉛酸電池或鋰電池）等主要設備，并考慮各類設備的性能、價格、壽命等因素。

3.2? 針對電網接入難題的對策

1）改造升級配電網，提高配電網容量和靈活性。例如：增加配電變壓器的容量和調壓范圍；增設無功補償裝置和分布式儲能裝置；提高配電網的短路容量、穩壓能力和調節能力。

2）實施差別化的電價政策，鼓勵屋頂分布式光伏發電項目與儲能、電力需求響應等新能源技術相結合。例如：可以實行分時或峰谷電價制度，使屋頂分布式光伏發電項目在負荷低谷時段或電價高峰時段多發電少用電或存儲多余電量；實行綠色證書或碳權交易制度，使屋頂分布式光伏發電項目獲得額外收益。

3）建立、健全光伏發電消納監測統計管理辦法。例如：可以利用現代信息技術開展光伏發電消納監測工作，按月監測、按季評估各區域光伏發電消納情況；規范和完善光伏發電系統運行消納的指標統計工作；建立、健全光伏發電消納監測體系和信息發布制度。

3.3? 針對市場推進難題的建議

1）加強與國家能源局和地方政府的溝通協調，積極申報整縣（市、區）屋頂分布式光伏開發試點工作，爭取享受更多的政策優惠和補貼資金。

2）利用市場化機制，探索屋頂分布式光伏發電項目的多元化融資渠道和收益模式。例如：可以通過綠色債券、綠色信貸、綠色基金等方式吸引社會資本參與項目投資；也可以通過電力市場交易、綠色電力證書、碳排放權交易等方式提高項目的收益水平。

3）加強行業自律和規范管理，提高屋頂分布式光伏發電項目的質量和效益。例如：可以建立、健全屋頂分布式光伏發電項目的規劃、設計、建設、并網、運維等標準體系；也可以加強對屋頂分布式光伏發電項目的監測評估和數據公開透明。

4）強化技術創新和應用推廣，降低屋頂分布式光伏發電項目的成本和風險。例如：可以采用更高效率、更長壽命、更低價格的光伏組件和逆變器等主要設備；也可以利用數字化手段優化屋頂分布式光伏發電系統的設計、運行和維護。

4? 結論

本文從屋頂分布式光伏發電項目建設出發，結合城鄉規劃的實際需求，探討了城鄉實現低碳發展的一種新路徑。從多個維度介紹了屋頂分布式光伏發電的優勢、特點和發展現狀，論述了屋頂分布式光伏發電在城鄉低碳發展中的作用和影響，其可以提高能源供給安全性、促進綠色低碳轉型、改善環境質量和促進社會經濟發展等；探討了屋頂分布式光伏電站在建設過程中面臨的屋頂資源、電網接入、市場推進等方面的難題和挑戰，并提出了相應的對策和建議，比如：完善屋頂資源管理制度、加強電網規劃和改造、增加政策支持力度和擴大市場推廣渠道等。

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