基于分布式光伏发电的农村家庭电采暖方式优化研究

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冬季燃煤采暖排放的大量污染物是造成雾霾现象的主要原因之一,给人们生活带来了极大困扰。为减轻燃煤引起的空气污染,提高空气质量,国家开始实施“煤改电”工程,提倡采用蓄热电锅炉、空气源热泵等电采暖设备来取代传统燃煤方式进行取暖。然而蓄热电锅炉、空气源热泵等电采暖设备存在耗电量大、用户采暖费用高、推广主要依赖政府补贴等诸多问题,导致煤改电工程无法顺利推进。为解决上述问题,贯彻党和国家坚持清洁低碳、绿色发展的能源发展方针,加快推动我国能源体系向清洁低碳模式转变,提高我国可再生能源的利用率,本文提出利用光伏发电对当前农村家庭电采暖方式进行优化的方式。首先,本文梳理了当前农村地区能源消费现状、冬季取暖散煤治理现状、分布式光伏发展现状以及国内外关于煤改电工作和光伏发电的研究现状,介绍电采暖系统和光伏发电系统的工作原理以及经济和环境效益分析有关理论。其次,针对电采暖方式(蓄热电锅炉、空气源热泵)存在的问题,提出利用分布式光伏对现有电采暖系统进行优化的方法,即“光伏+电采暖”的采暖方式。并对“光伏+电采暖”方式的优化原理及该方式中光伏系统的仿真设计流程进行介绍。再其次,结合有关理论知识,提出“光伏+电采暖”方式的经济性和环境效益分析方法,并选择合适的指标用来评价该方式的经济和环境效益。最后,以两户农村家庭为例,利用PVsyst软件对案例中“光伏+电采暖”方式中的光伏系统进行仿真设计,根据仿真结果计算案例中采暖方式的经济性和环境效益,并对影响经济性的不确定因素进行敏感性分析,得出:“光伏+电采暖”方式具有良好的经济和环境效益,分布式光伏项目的国家补贴及光伏系统装机成本两种因素对优化后采暖方式的经济效益具有显著影响。然而在不享受国家补贴政策的情况下,降低光伏系统装机价格在一定程度上能够增加系统的经济效益,却无法保证用户能够回收投资成本。基于以上研究结果,本文认为虽然在享受国家对分布式光伏补贴政策条件下,经过优化后的采暖方式投资回收期较长,但从经济效益和环境效益综合分析,该方式仍然是值得大力推广的。同时为更好地推动农村生活用能清洁化和分布式可再生能源的发展,本文还从政府补贴、完善市场机制等多方面提出有关建议。
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