摘要：指出了分布式光伏發電是國家能源部鼓勵發展的新能源產業，城鎮污水廠具有占地大、能源需求大等特點，兩者結合具有較大的優勢，綜合闡述了城鎮污水處理廠與分布式光伏發電系統結合的可行性，并評估了其經濟效應，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“創新、協調、綠色、開放、共享”五大發展理念，創新和環保無疑是國家未來發展的重點，將創新理念引入環保產業，是作為每一個環境保護領域工作者的思考方向。

2 分布式光伏發電的前景

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

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。光伏發電被稱為無污染、可持續再生、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《關于分布式光伏發電項目管理暫行辦法的通知》，分布式光伏發電迎來了產業發展的春天。分布式光伏發電實行“自發自用、余電上網、就近消納、電網調節”的運營模式，鼓勵各類電力用戶投資建設和經營分布式光伏發電項目，國家和地方政府進行資金補貼。

3 分布式光伏發電與城鎮污水項目的結合

目前，我國城鎮污水廠項目大多采用A2/O、SBR、氧化溝等傳統污水處理工藝，污水處理流程的各建(構)筑物采用地上式分散布置為主，加上城鎮規劃對污水處理廠綠化率、容積率等指標的限制，城鎮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，使光伏發電項目與城鎮污水處理廠項目具備潛在的共生優勢。

3.1城鎮污水處理廠豐富的空間資源，造就光伏發電項目的規模效應

在城市里，土地資源是最珍貴的資源。城鎮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勢。以佛山市鎮安污水處理廠為例，該項目已建成3期共25萬t/d的污水處理規模，規劃占地面積共計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，污水處理廠將實現利用可再生清潔能源治理環境污染的愿景，同時通過污水池上土地2次開發利用，充分利用閑置空間。

3.2光伏發電就近消納，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合對全國1441座污水廠運行能耗進行統計分析，發現根據污水廠的設計規模、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。分布式光伏發電設施與城鎮污水處理廠項目的結合，正好營造“就近消納，優勢互補”的產業格局。污水處理廠內建設光伏發電站，利用自發自用的生產模式，為污水處理項目節能減排的一項創新應用。

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、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，國家發展改革委出臺了《關于發揮價格杠桿作用促進光伏產業健康發展的通知》，完善了光伏發電價格政策。通知明確對光伏電站實行分區域的標桿上網電價政策，根據各地太陽能資源條件和建設成本，將全國分為三類資源區。對分布式光伏發電項目，實行按照發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，是一種可行的增加營業收入的方式。

4 經濟效益評估

現以鎮安污水處理廠為例，對污水處理廠內建設分布式光伏發電項目的投資估算和財務測算進行分析，對項目的經濟效益進行評估。

4.1投資估算

在已建成的污水處理廠內安裝光伏發電設施，必須依附于現狀設施進行改造和加裝，根據安裝難度不同，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，若鎮安污水處理廠5000m2的建筑物屋面全部安裝光伏發電設施，總裝機容量為500kW。以發電單位計，目前每瓦裝機的分布式系統造價約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，經過平整后，可安裝光伏發電系統，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電系統，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，保持廠區綠化面積。假設鎮安污水廠有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場的條件進行設計，現初步將光伏系統的造價和支架部分的造價按1∶1進行估算，則鎮安污水廠約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據演算鎮安污水廠項目的預計效能。

佛山市天安數碼城科技大廈50kW分布式光伏發電項目于2014年3月29日并網發電，該項目占屋頂450m2，系統總裝機容量為50kW，從2016年3月16日現場實時數據顯示，系統總發電量為102855.36kW˙h，折算得出在佛山地區，系統裝機容量為50kW的分布式光伏發電系統，每年發電量約5.1萬kW˙h。以此推算年發電量如表1。

按照目前的國家鼓勵政策、以及佛山市和禪城區的相關補助政策測算：國家實行按照發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電價Ⅲ類資源區為0.98元/度;度電補貼按實際發電量補助0.15元/kw˙h，為期3年;禪城區按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。佛山市大工業用電電價為0.74元/度。由此，測算結果如表2。

根據已有項目的經驗，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。根據投資回報測算的結果，在已建成的污水廠內加裝光伏發電設置，利用屋頂天面、綠化用地和閑置用地較有經濟效益。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電設施，從經濟和技術角度上說，是切實可行的。但由于光伏發電系統受自然條件影響，是不連續運行的，因此要進一步完善光伏發電的不連續性與污水處理廠生產用電的穩定性的銜接問題。

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。

城鎮污水處理廠引入分布式光伏發電系統，形成環保產業與新能源產業的結合，可互惠互利、優勢互補，且符合國家和社會的整體利益，達到環境效益、經濟效益、社會效益的重大提升，值得推廣應用。