关于在小区和政企事业单位建设太阳能绿色能源充电车棚的建议

关于在小区和政企事业单位建设太阳能绿色能源充电车棚的建议

（南京江北新区高新实验小学 五（3）钱煌呈  辅导教师：徐静、赵明明）

一、 研究的背景

• 电动车自行车

《江苏省住宅物业消防安全管理规定》将于3月1日起正式施行，其中对住宅物业区域内电动自行车的消防安全管理提出明确要求，并从法规层面赋予物业公司一定的管理权限。

新规已经正式施行，小区内是否还有电动自行车乱停乱放、私拉电线充电等现象？我对此进行了实地探访。

物业的爷爷告诉我，以前会有居民把电动自行车推进楼道，现在小区设置了专门的充电处，大家都自觉停放在停车点。“新规施行后，禁止电动自行车在楼道里充电，消除了消防隐患，减少了卫生死角，楼道也变的宽敞整洁了。”

同时邻居阿姨也提出几个存在问题，我整理了一下如下表。

附件1

1.  物业合作的第三方公司安装了充电桩，但是雨天我现场观察了一下。遇到邻居的小妹妹说每当下雨我做妈妈的电动车上下学时都是把裤子坐湿了，坐垫上全是水。我不禁想到上次上学我也是这个情况，虽然妈妈已经用毛巾擦了表面的，但是水已经渗透到坐垫里面，我一座上去就是用力压海绵的水一样，瞬间就是湿身了。（听物业说，社区已经在规划做雨棚。）
2.  存在如下安全隐患 （1） 充电器用于室内，应注意防潮，防震动。充电时严禁覆盖，应放在通风散热的地方。充电环境要保持干燥整洁，充电器不要用塑料袋或塑料瓶包裹住，因为当充电器无法透气时极易烧毁。 （2） 暴晒下的电动车电源箱、电池的温度会急剧上升，加速电动车内电源线路老化、损坏，而暴晒后的电池，充电容易导致车辆自燃。 （3） 电池进水会导致电池正负极短路，大幅度降低电池的使用寿命，严重时电池直接报废，一旦用户在不知道车辆进水的前提下对车辆进行充电，将直接导致电池烧掉甚至爆炸。 （4） 冬天天气寒冷，会加速对电池的损耗。 （5） 冬夏季的引起塑料老化，坐垫太热等问题。

我们是要彻底的解决问题，而不是简单的把火灾隐患从室内搬到了室外。

突然想起年前出游看到有居民安装太阳能的屋顶的事，后来请教了科学老师才知道，太阳能能够安装屋顶起到隔热和并网发电创造经济效益的作用，我们可以把这个思路用在车棚上啊。

于是困扰我很长时间的问题，终于有了思路。我有了一个大胆的想法就是建一种新型的太阳能的车棚，把既有普通车棚的功能，又能解决电动车充电的问题。

二、 研究过程与结果

（一）首先我根据查阅统计数据对需求的意义进行了分析。

从人口规模来看，2012-2019年，江苏省常住人口规模变动幅度不大，整体上呈现缓慢增长态势，年增幅均在0.4%以下。2019年，江苏省常住人口实现8070万人，较2018年增长0.24%。常住人口排名位列全国第五。

从电动助动车密度来看，2018年江苏省每百户人口电动助动车拥有量为122辆，是全国水平的两倍有余。根据江苏省电动助动车拥有量变化情况初步测算，2019年江苏省电动助动车拥有量为125辆/百户。

综上所述，可以电动车充电的确是一个不容忽视的问题，他关乎到我们每个江苏人的日常生活和出行。

数量如此庞大，充分说明如果太阳能车能够棚普及对居民的使用、环保都能带来积极的意义，并产生巨大的商业价值。

（二）验证太阳能发电原理。

我做了简单模型来模拟一下，太阳能的充电、放电过程。随时无法做出真正的电动车充电车棚，但是它验证了原理是没有问题的。

（三）能源来源可靠性。

于是我通过互联网查阅太阳能以及实现太阳能进行发电充电的资料，对该方案的可行性进行分析。

江苏省太阳能资源丰富，光照时间充足，光照时数年均2200小时以上，发展户用光伏具备得天独厚的资源优势。

一般情况下每千瓦在江苏地区大约平均每天发电4—5度，合1平方米平均每天发电0.4—0.5度左右，一年的话就是140――180度电左右。

（四）下面我们来做一个对比造价成本对比。

计算一下100平方的车棚，如果采用常见的膜结构车棚大概是600-700元/平方米，每100平方米的车棚的大概需要6-7万元。

 

同样，我们来计算一下100平方的太阳能车棚的成本，现在一块分布式光伏多晶硅板组件250w的规格一般是1640*991mm，按80平方米算可以安装约12kw，现在包安装价格一般是6.5-8元左右一瓦，80平米满铺约7.8-9.6万。

通过对比我们发现每100平方米太阳能车棚比普通车棚仅高出2.6万。

（五）能源效益。

100平方的太阳能车棚，一天平均可以发48kwh，一年可发17520kwh。

民用电价格计算：17520*0.55(电费)=9636元

商用电价阶段：17520*1.1(电费)=19272元

而我们一般充电属于商业用电，也就是每年我们可以节约电费约1.9万元。这就意味着我们使用太阳能车棚2年就可以抵消高出普通车棚的造价的部分，而太阳能车棚使用年限为25年。这个足可以说明，使用太阳能车棚的优于平台车棚的。

我来再来评估一下每100平方的车棚，可以配套可充电电动车数量。

在你充电的时候，用的充电器的效率和功率是多大的，包括充电器内的整流器。

接下来我就列出常用的几种电动车规格，完全充满一次电，需要耗多少度电。

48V14AH=672VAH，→672/1000/0.8=0.84度

48V20AH=960VAH，→960/1000/0.8=1.2度

60V20AH=1200VAH，→1200/1000/0.8=1.5度

72V20AH=1440VAH,→1440/1000/0.8=1.8度

我们考虑充电损耗，计算系数为0.8，理论值是这样的，但一般都不是完全放电后充电的，假如你目前还有20%的电，然后再去充满一次电，那你就再乘以80%就能算出充满一次电需要耗多少度的电了。根据以上的数据你会发现其实充满一次电根本不需要用到一度电。

（六）我们测算了非机动车停车位面积：

1、如果是单排的，30°角度停车，停车带宽度为1米，车辆横向间距0.50米，单位停车面积2.20平方米；

2、单排，45°角度停车，停车带宽度为1.4米，车辆横向间距0.50米，单位停车面积1.84平方米；

3、单排，60°角度停车，停车带宽度为1.70米，车辆横向间距0.50米，单位停车面积1.85平方米；

4、垂直式单排停车带宽度为2米，车辆横向间距停0.60米，单位停车面积2.1平方米；

（五）结论。

1、也就是说每100平方的车棚可以停放电动自行车50辆，根据我们的观察每天充电大概在60-70%，意外着每天需要的电量大概30-40度，而每100平方的太阳能电动车棚可以发电48kwh时可以满足这个需求的。

2、夏天日照时间长，太阳能资源充足，我们可以并网发电，可享受国家及省市各级的电费补贴。

3、冬天或阴雨天气太阳能发电电量不足，我们可以使用小型的储电设备来维持日常电动车充电的电压稳定；采用ATS双电源自动切换来补充冬天或阴雨天气的太阳能发电量的缺口。

4、建设和费用 （1）低碳出行一直是政府在大力鼓励和支持的民生工程，它应该是继公交地铁等长距离政策扶持外的短距离出行的政策倾向；（2）小区，政府一直是为老城改造中配套自行车车棚，所以我们只是将普通车棚需求，在稍增加15%成本下改建成能让居民长期收益的太阳能车棚，一定会得到有关部门的支持。（3）这是一项不需要太多额外投入的民生工程，对于居民充电我们建议可以象征性收取费用或者尝试垃圾分类积分的来兑换的形式，来鼓励全民参与全民环保的活动，形成低碳环保的闭环。

5、对于政企事业单位 （1）土建规划要求配套必须配置足够数量的机动车和非机动车停车场，我们可以很好的利用这些资源。（2）大部门单位本身就会配套普通车棚，稍加一点费用配套太阳能车棚也是响应低碳环保的政策。（3）给员工免费给电动车出行的员工充电，也是增加员工的归属感。（4）对于单位来说，大规模建设太阳能车棚，冗余电量是很大的，并网发电，可享受国家及省市各级的电费补贴。

（六）针对这个方案我们进行了思路拓展。

目前我们大部分政企事业单位的停车场是这样的。

2011年起，国家生态文明试验区、大气污染防治重点区域新增或更新公交、出租等车辆，新能源汽车比例不低于80%。

发展可再生能源、新能源汽车，都是实现碳减排承诺的重要手段。太阳能车棚，可以将可再生能源与新能源汽车进行深度结合。

用煤炭发的电的新能源汽车，只不过将烧油变成了烧煤，而且多了一个能量转换环节；

用上可再生能源的车，才是真正意义的新能源汽车！

三、建议的具体内容

我们根据需求结合资料可以参考下列样式。

太阳能光伏车棚是一个静态的刚性框架，与常规的地面光伏发电系统区别在于土地的适用，地面太阳能光伏安装系统一般较矮，这使得它下面的土地很难进行其他利用。但是太阳能光伏车棚可以产生相同的功率，同时还可以为车辆等提供遮阳。

我们推荐政企事业单位使用太阳能光伏发电车棚，首先可以解决自己企业所需要的用电量问题，而且政府为鼓励新能源，也出台一系列激励政策，这样企业也可以获得政府补贴，而且也会赢得节能企业的荣誉等，最后太阳能光伏车棚还可以提供列阵供电充电的机会，对任何企业员工都具有重要的附加福利。

太阳能车棚有诸多优点：

1、实用美观。光伏板替代了传统车棚的膜结构钢顶，不仅能防止车子被日晒雨淋，吸热性好，能为车子吸收热量，营造阴凉的环境，与普通膜结构车棚相比，更加凉爽，解决夏天车内温度高的问题。

2、能源可持续性。太阳能取之不尽，用之不竭，地球表面接受的太阳辐射能，能够满足全球能源需求的1万倍！只要在全球4%沙漠上安装太阳能光伏系统，所发电力就可以满足全球的需要！太阳能发电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击；

3、能源损耗。太阳能随处可取，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路的损失；

4、维护简单。太阳能发电没有运动部件，不易用损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下使用；

5、节能环保。利用太阳能发电，无排放、无噪音、无污染，是绿色环保的清洁能源。

6、地域限制。只要有阳光太阳能车棚几乎没有地域限制，安装便捷，运用非常灵活方便。建设规模因地制宜、可大可小，大可以做汽车的车棚，小可以做电动自行车车棚。

7、成本较低。成本低廉，充分利用原有场地，无需另外占用土地资源。每平方米成本较低，包含钢结构、光伏系统等全部工程每平方米与普通膜结构车棚相比每平方米仅增加了三四百元。而所增加的成本，则可以通过国家及省市各级的电费补贴进行回收。

8、长期收益。利用太阳能创造出清洁绿色的电能，供电动车自行车、新能源汽车充电，供给企业用电，甚至能并网赚钱。太阳能车棚系统持续25年发电，收回成本后就可以享受太阳能车棚所带来的纯收益。

任何事物都有其两面性，太阳能光伏发电虽然具有上述的诸多优点，但是也有其缺点：

1、地理分布、季节变化、昼夜交替会严重影响其发电量，当没有太阳的时候就不能发电或者发电量很小，这就会影响用电设备的正常使用。

2、能量的密度低，当大规模使用的时候，占用的面积会比较大，而且会受到太阳辐射强度的影响；

3、光伏系统的造价还比较高；

4、精准预测系统发电量比较困难。

我们可以设置ATS双电源切换作为对太阳能的补充，毕竟我们本身就需要车棚，而且我们后期的收益时长期稳定的。最重要的是他可以把我们电动车变成真正的绿色出行根据，不是把简单的把喝汽油，变成吃煤炭。

假如我们江苏省4000万辆电动自行车平均每2天充电一次消耗1度电，如50%使用太阳能充电棚，每年将节约36,5000万度电，就相当于节省了14，6000万千克煤的能耗和146，0000万千克净水，同时还减少了36，5000万千克二氧化碳和1，1000万千克二氧化硫的排放。这只是电动车自行车部分，电动汽车将是一个更庞大的数据，由于篇幅限制，就不再赘述。

参考资料

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2. 分布式光伏发电解决方案．AAB国际[引用日期2013-08-22]
3. 【涨知识】如何保养太阳能光伏发电系统？．太阳能光伏网．2016-11-11[引用日期2016-11-17]
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5. 光热发电将成太阳能发展“十三五”规划重头戏．新浪地产．2014-12-25[引用日期2016-11-17]
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7. 喜报！世界最大清洁能源走廊成型．光明网[引用日期2021-11-22]
8. 中华人民共和国2021年国民经济和社会发展统计公报．国家统计局[引用日期2022-03-02]