当高温遇上限电，家用光伏能让我实现空调自由吗？
本文来自微信公众号：智造前研（ID：zhizao-qianyan），作者：孟祥威，题图来自：视觉中国
今年入夏以来，极端高温天气席卷我国南方地区，四川、重庆一带气温罕见突破历史极值。受天气影响四川盆地多个水力发电枢纽被迫降低功率运行，许多城市只能通过限电来填补电力供应的缺口，这极大的影响了居民的日常生活。
面对40℃以上的气温，即便是拉上窗帘待在室内，温度也会超过30℃，这时失去了空调的加持所面临的困难是难以想象的，那么，假如我拥有一个属于自己的发电站，它能让我实现空调自由并顺利度过这个夏天吗？
分布式光伏东山再起
想拥有一个自己的发电站，最理想的方式就是在家里通过太阳能发电，也就是我们常说的分布式光伏系统。与集中式光伏相比，分布式光伏具有收益率高、可开发资源多、就地消纳、造价成本低等优势，通过对建筑屋顶或开阔地面进行简单的改造即可实现储能和并网发电，非常适合商超写字楼等的可再生能源项目以及普通家庭入户使用。
其实，分布式光伏并不是一个新鲜的概念，早在2013年国家就开始大力推广光伏发电，随后更是发布了一系列的补贴政策，早期的补贴多以集中式发电项目为主，后来逐步向分布式发电项目开放。2017~2018年是分布式光伏装机的巅峰时期，年度新增装机近20GW（2000万千瓦），这也壮大了一批中下游光伏企业。
从近10年光伏发电行业的融资情况可以看到，2015~2018年是光伏产业迎来的第一个高峰，虽说出现了诸如“光伏贷”骗补贴这类的恶性事件，导致消费者对光伏产品的信任降至冰点，但不可否认的是，资本的涌入还是极大的促进了光伏产业良性向好发展，催生出了隆基绿能、阳光电源、古瑞瓦特等一批优秀的光伏企业，为近两年的井喷式爆发奠定了先决条件。
随着5G和云计算技术的成熟，分布式光伏产品搭上了智能化的快车。户用光伏系统无感并网、自动储能、云上智能的架构基本形成，乘着“削峰减碳”的东风，打上“智能家居”标签的户用光伏开始向前狂奔。
贫穷限制了我的发电量
想要靠光伏发电实现空调自由，首先要知道你家的空调究竟会消耗掉多少电量。
一个1.5匹的普通家用空调，按26℃自动风量进行制冷时的功率约为1100W左右，也就是说开机1小时需要消耗1度电，根据大家的使用时间不同，每日的耗电量或高或低。当限电来临时，除了空调以外，冰箱、热水器等大功率用电器罢工也是我们不可接受的，为了让大家有更直观的感受，这里我以我家两居室2021年全年的用电量为例，规划与之匹配的户用光伏方案，看看实现电力自给自足需要付出多少成本。
已知我2021年全年用电量为2800度，夏季用电高峰时月度额度为500度，光伏系统的预估发电能力需要大于这个数值，才能保证没有市电入网时全屋不断电；这需要高转化率的光伏组件与优秀的逆变器紧密配合。光伏组件就是我们常说的太阳能板的最小组成单位，多个组件合并后产生的电能经过逆变器转换，就变成了直接可使用的交流电。在这个过程中，各个环节的损耗当然越低越好。
隆基Hi-MO4m光伏组件
隆基绿能的Hi-MO4m系列就是面向商用或户用推出的光伏组件，其单片组件的最大输出功率为460W，占地面积2㎡左右。假设后端逆变器可以实现98%的最大转换效率，那么实现每月发电500度的目标需要光伏系统的峰值功率大于7kW。这需要布置15片以上的光伏组件和至少30㎡的可用面积。我国城镇居民住宅多以楼房为主，想在寸土寸金的高层社区拿到这么大的空间可不是件容易的事，这样看来户用光伏最合适的场景应该是独栋别墅或者农家小院。
解决了安装位置的问题，接下来就是选购一套性价比合适的家庭光伏系统。
其中最知名的产品便是特斯拉的Powerwall，目前全球安装量已经超过30万且依旧积压了大量订单，虽然这款产品尚未引进国内，但它在海外的安装费用依然具有一定的参考价值。
Powerwall系统海外配置单
特斯拉美国官网Powerwall配置器显示，购买一套7.2kWp光伏储能一体化电站的价格为3万美元，即便是拿到政府补贴，实付价格也有2.1万美元；这实在算不上便宜，毕竟一辆Model3在美国的起售价格也才4万美元左右。据GlobalPetrolPrices公开可查最新数据，美国平均电价约为0.16美元，这套系统不间断运转每年可节省下1800美元的电费，想要收回成本需要22年。
当然，对于频繁停电的美国民众来说，这并不是个数学问题，毕竟保证电力供应是刚需，为此付出一定的溢价也是值得的。
没有对比就没有伤害，得益于国内完善的全产业供应链，我们可以将光伏产品的价格压低到令人发指的程度。目前国内在售的并网式家庭光伏系统价格在3.6元/W左右，如果有储能的需求，价格会上浮至4.5~5元/W。也就是说同样一套7.2kWp的系统，在国内仅需两三万人民币，是海外同类产品售价的20%。相对合理的价格显著降低了入门门槛，各位别墅的屋顶面积成了限制发电量的唯一因素，即便它看起来有些遥不可及。
刚需用电还是价值投资
家庭用户安装光伏系统，除了发电满足自身需求以外，还可以在城市电网用电高峰时将多余的电能反向卖给电网，有效降低电力系统压力的同时还能获得一笔额外的收入。根据国家能源局发布的数据，截至2020年底，全国户用光伏累计装机已超过20GW，安装户数预计超过150万户。其中，2020年纳入补贴规模的户用项目达10.1GW，创下历史新高。
户用光伏并网分为两种运行模式，上面讨论的属于“自发自用，余电上网”，另一种“全额上网”的模式是将发电产生的电能全部向电网出售，自家用电还是需要充值电表。两种模式适用的人群不同，各省市电网回购补贴的力度也不一样。
华为 FusionSolar系统监控平台
选择“自发自用，余电上网”模式的用户对电力稳定性的要求更高，他们一般都会安装“光储能一体化”系统，比如华为FusionSolar就包含至少1台10kWh级的储能器，可在夜间或上级电网停电的情况下保证家中正常供电；白天日光充足时，系统会优先保证家庭用电负载，剩余电能会流入储能器进行充电，其次才会并入市电网络出售。
对于用户而言，这种方式操作更加灵活，既能满足极端条件下的自身需求又能赚点零花钱，可以说是最理想的运行模式，但对于上级电力单位来说却是个不小的麻烦。“余电上网”就意味着几乎每家每户、每时每刻的输出功率都不一样，非常不利于区域配电站的整体调控，也不利于统计核算各家的发电量并支付费用，所以电力公司更喜欢“全额上网”的收购方式，通常也会给予这种模式的用户更高的电价补贴。
国家发改委关于2021年新能源上网电价政策有关事项（征求意见稿）显示，我国当前各省市光伏发电平均指导价为0.36元/千瓦时，基本与当地燃煤基准价一致。其中新建集中式光伏项目和工商用分布式光伏项目严格执行发电指导价，不再享受政府补贴；新建户用分布式光伏项目仍可享受补贴价格，2021年国家财政补贴预算额度为5亿元。
以北京市顺义区为例，光伏上网基础价格0.35元/千瓦时（随燃煤基准价波动），北京市户用光伏补贴0.3元/千瓦时，顺义区追加补贴0.3元/千瓦时，这样算下来1度电卖到了0.9元的高价。知名数码博主@硬哥曾在微博分享自家光伏系统的运行情况，这套13.9kWp的光伏系统每月发电量在1000度左右，市区补贴5年内有效，保守估计补贴期内将获得5万元的收益，基本可以收回成本。
可以预见的是，未来光伏补贴一定会逐步退坡并消失，当上网电价回落到一个合理的区间，“自发自用，余电上网”模式的隐性收益将越来越大，而且自身用电量越高省下的阶梯电费也就越多。到那时，户用光伏也许会摒弃掉投资属性，像个普通家电一样进入我们的生活。
结语
对于大多数像我一样的普通城市居民来说，户用光伏苛刻的安装条件注定了它只能成为少数人尝鲜的玩物，即便熟知它的运行原理也并不能让我在停电时获得一丝清凉，多年未曾经历过停电的我们似乎忘记了城市原本就是电力优先保障的目标，而户用光伏的主力市场在农村。
根据住建部最新公布的我国常住人口城镇化率，目前农村人口约6亿，以12个农村居民拥有一个可利用屋顶来算，全国乡村户用光伏可用屋顶达5000万个，假设户均装机容量20千瓦，乡村的户用光伏市场总容量可达1000吉瓦。基于碳达峰、碳中和目标与乡村振兴战略的良性驱动，既能有效填补电力缺口，保障村民日常生活，又能为偏远乡村脱贫致富贡献力量。
宜“商”宜家，灵活适配，这才是分布式光伏的真正意义吧。
本文来自微信公众号：智造前研（ID：zhizao-qianyan），作者：孟祥威