光伏发电在智慧园区的建设现状与问题研究

光伏发电在智慧园区的建设现状与问题研究

张晓

中国通信建设集团设计院有限公司第二分公司

摘要：随着科学的进步，技术水平的提高，人类社会对于自然环境的影响日趋严重，已经开始危及到人类的生存和发展。目前，节能减排已经在全球范围内达成共识。2020年，我国在第七十五届联合国大会上宣布，中国力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标。在这一背景下，每个人、每个企事业单位都成了实现这一目标的主体，同时，光伏作为我国较为成熟的新能源产业，也成为节能减排的重要产业。智慧园区占地面积大、能源消耗多，是节能减排、实现双碳目标的一个重要主体。在这个背景下，智慧园区的绿色发展和低碳化转型就被迅速提上了日常，已经成为我国完成产业结构优化、打造高效循环体系、实现双碳目标的重要事项。本文详细描述了在智慧园区建设过程中的发展现状和具体问题，希望对智慧园区的绿色发展提供一些参考。

关键词：光伏发电 智慧园区 问题分析

现代社会的到来，人类社会对于各类能源的消耗呈现高速增长的态势，能源危机成为了世界各国普遍关心和迫切需要解决的问题。供应不平衡、消耗量大、环境污染等问题，都迫使各国共同寻求更清洁、更稳定、更高效、更环保、可再生的能源供应方式。

在此背景下，能源转型问题受到了世界各国的广泛关注，各国在传统能源（煤、石油、天然气等）之外，纷纷积极发展新能源，如太阳能、风能、核能、生物质能、海洋能等。利用太阳能的光伏产业作为新能源产业体系中较为成熟的产业，在国家碳达峰碳中和这一时代背景下产业规模将进一步扩大，成为实现双碳目标的一个有利保证措施。

智慧园区充分利用物联网、大数据、云计算、AI智能等高新区技术，将产业园区内的各系统打通基础，最终目标是进一步实现更高层次的信息资源共享和业务流程协同。在“十四五”规划和双碳背景下，各行各业都在推动清洁能源的低碳安全高效利用，重点行业不喝重要领域都在着手进行绿色化改造。在此趋势下，建设更加绿色更加符合环保要求的绿色智慧中心是目前的发展方向。

一、光伏发电产业发展现状

可再生能源署（IRENA）发布的《可再生能源装机容量数据2021》数据显示，2020年全球光伏新增装机127GW，比前一年度增长30.2%，在新冠疫情肆虐之下能有如此成绩，与各国政府对可再生能源领域的支持密不可分。其中我国光伏新增装机位列世界第一，表现亮眼。同时，2020年全部可再生能源新增装机量约为260GW，光伏占比接近50%，展示出光伏产业的强劲发展势头。

数据显示，截至2021年10月底，我国可再生能源发电累计装机容量超10亿千瓦，达到10.02亿千瓦，相当于40多个三峡电站的装机容量，比2015年底实现翻番，占全国发电总装机容量的比重达到43.5%，比2015年底提高10.2个百分点。其中，水电、风电、太阳能发电和生物质发电装机容量分别达到3.85亿千瓦、2.99亿千瓦、2.82亿千瓦和3534万千瓦，可以看出，太阳能发电已经占我国新能源整体装机容量的近1/3。

2021年我国新增光伏并网装机容量为5488万千瓦，达到历史新高。与此同时，2021年我国光伏累计装机达3.06亿千瓦，首次超过3亿千瓦。

二、智慧园区的能耗压力

目前，在全球范围内，产业园区作为促进区域经济发展、产业调整和升级的重要空间聚集载体，担负着聚集科技人才、孵化新兴产业、汇聚高新技术、推动时代进步的重要使命。

在我国，产业园区经济占据着重要的地位。2021年，全国GDP超过四分之一来自于产业园区经济，超过百分之九十的创新在园区内产生。可以说，产业园区的建设和发展是我国改革开放成效的基础，同时，也在同步加速我国工业化、和城镇化的进程。

随着新科技新技术的应用，产业园区已经逐步发展到智慧园区阶段，其信息化水平有了跨越式的提高，但是其能耗问题也日益突出，主要体现在以下方面：

（1）电能占比持续走高

随着工业电气化的持续发展以及科技研发类园区占比的持续增高，工业园区中的设备电能消耗以及新兴研发类园区的建筑电能消耗，都呈现迅猛增长势头。

（2）供电方式不符合低碳要求

受制于我国电能生产格局，现有园区电力能耗近三分之二依靠传统能源，与国家发展绿色产业园区的理念不符。

（3）智慧园区建设中未考虑能耗问题

在智慧园区建设中，引入了大量服务器、摄像头等用能终端以及各类信息系统，这些在提升产业园区精细化水平的同时，也带来了一定的能耗问题。

另外，很多新建智慧园区中的信息系统多为各自孤岛运行的独立系统，信息流通存在障碍，无法通过数据交互实现系统之间的调控和优化。

总之，智慧园区作为排碳大户，其用能方式具有多元性和复杂性，如果不重视用能规划和能源规划，长此以往，各类问题就浮现出来，比如安全隐患多、用能成本高、客户投诉多等，影响智慧园区的整体服务能力。另外，在国家双碳战略框架下，作为智慧园区，如果缺乏相关低碳环保规划以及成体系的清洁可再生能源建设方案，将严重制约智慧园区的可持续性发展。

三、光伏发电在智慧园区的建设现状

结合光伏发电的技术成熟性以及智慧园区绿色发展方向，光伏发电与智慧园区的结合已经不仅是一种发展趋势，更是一种现实实践。光伏发电在智慧园区的建设现状，主要有以下几点：

（1）智慧园区中已广泛应用分布式光伏发电站

智慧园区所涵盖的园区类型多样，建筑类型众多。通常情况下，工业园区、物流园区、产业园区等类型天然具有大量闲置屋顶，这些屋顶不仅面积巨大而且平坦，是安装分布式光伏电站的理想场所，安装过程简单易操作。另外，对这类型的园区来说，大多数选址在市郊等处，其周围空旷无遮挡，光照资源丰富，光伏系统日均工作时间更多，光伏发电效果更好。在物流行业，阿里菜鸟、京东、顺丰、唯品会等物流企业等纷纷在其物流仓储智慧园区建设分布式光伏发电站，并取得了良好的效果。

（2）智慧园区中的光伏发电电能一般以自发自用为主

智慧园区作为用能大户，正常运营过程中，用电量巨大，电费压力大。安装光伏发电系统，其发电能力通常低于园区用电需求量，因此，智慧园区中建设光伏发电系统一般采用自发自用形式。通过这种方式，一方面可以节省高额工业用电费用，在一些区域如果能符合国家政策要求或者是区域相关政策，还可以享受光伏发电补贴，降低了园区的整体用能成本，同时对于入驻商家来说，其日常运营成本也有一定程度降低，降低了其运营压力。

（3）光伏发电能源综合管控平台已成为智慧园区的发展趋势

在智慧园区建设中，基于科学、绿色、数字化、可视化的理念，光伏发电能源综合管控平台能够根据智慧园区的实际情况，能源消耗现状、管理特点等，充分考虑对各种能源的整合和管理，为智慧园区提供一个全面感知、实时高效的能源监测可视化平台。

四、光伏发电在智慧园区建设中的问题研究

光伏发电应用在智慧园区建设的过程，不可避免的会存在一些问题，如下所示：

（1）发电量受外界因素影响大，必须引入市电供应

光伏发电系统受到季节、天气、光伏组件安装角度、阴影、温度等多种因素的影响，发电量会受到很大影响。而智慧园区不仅是用能大户，更需要稳定的店电力来源，保证业务的连贯性。在实际智慧园区建设过程中，即便采用了光伏发电系统，也必须同时已引入市电供应，光伏发电只是作为节能减排、降低园区电力成本的一种有效手段。

（2）受制于当地政策，并网难度大

在智慧园区规划建设之初，优先采纳“自发自用、余电上网”的模式。但是受制于智慧园区所在地的相关政策，很多地方基于各种考虑，不愿意接受光伏发电电力并入现有电力网。在这种情况下，可以通过自建相关储能系统（比如少量高倍率高循环锂电储能系统）用于平衡光伏发电的不稳定性，这样可以进一步提高光伏发电系统的能源利用率。

结语：光伏发电是一种清洁的能源利用形式，技术成熟，应用广泛。在双碳发展目标的背景下，在智慧园区必将朝着绿色低碳的方向发展。因此，在智慧园区建设中引入光伏发电系统，产能用能合二为一，必将有极大的发展空间。

参考文献：

【1】高虎，李俊峰，许洪华，太阳能光伏发电技术发展状况与趋势分析，《进展：科学视界》，2022；

【2】刘胜利，建筑屋顶光伏发电系统的应用研究，《经济技术协作信息》，2022；

【3】寇小军，风力和太阳能光伏发电现状及发展趋势探讨，《智能城市》，2018；