社区装套 “光伏光热二合一” 系统，省电还赚钱？上海这个项目实测数据来了

一、为啥要搞 PVT 社区用能一体化系统？最近几年传统能源越来越少，烧煤烧油还污染环境，所以大家都在想办法提高能源利用率，多用电能、太阳能这种清洁能源。社区里的能源浪费其实挺严重的，比如空调、热水、照明各自用不同的系统，效率低还费钱。后来就有人搞出了 “社区能源站”，简单说就是在社区里建个小型能源中心，把太阳能、空气能这些清洁能源转换成电、冷量、热量，直接供居民用。今天要聊的这个 “PVT 社区用能一体化系统”，就是社区能源站里的佼佼者，它把光伏板和产热结合到一起，既能发电又能产热，比传统系统划算多了。

二、 PVT 系统的优势和适用场景先跟你说下 PVT 系统到底好在哪。普通光伏板晒太阳的时候，大部分太阳能都变成热量浪费了，板温一高，发电效率还会下降 —— 大概每升高 1℃，效率就降 0.4% 到 0.5%。而 PVT 系统在光伏板下面加了微流道，里面有工质循环，能把板温降下来，既提高了发电效率，还能把收集到的热量用来产热水、供暖气，一举两得。而且这个系统就建在社区里，离用户近，不用像大电厂那样远距离输电，减少了能量损耗和输送成本，用电也更安全。它的规模不算大，主要满足社区里的冷、热、电需求，像住宅、学校、办公楼都能用，尤其适合需要大量热水、屋顶面积又够大的建筑。

三、上海佘山社区 PVT 项目实测情况我们拿上海松江区佘山北一个社区的项目来具体说，这个项目是一栋 3 层的公共建筑，装了一套 PVT 一体化系统，负责一、二层的空调制冷和采暖，还有办公洗手、保安淋浴的热水，另外设备和照明用电也靠它。
1 项目设计关键数据先给你报组关键数据：这套系统的空调总冷负荷是 45.76kW，总热负荷 30.62kW，算到每平方米的话，冷负荷是 120W，热负荷是 80W。里面装了 1 台涡旋式风冷热泵机组，考虑到不是所有房间都同时用空调，实际选的机组制冷量是 38.2kW—— 夏天供回水温度是 7℃到 12℃，冬天采暖是 45℃到 40℃。空调风系统用的是风机盘管，风从上面送进来，再从上面吸回去；每个房间的温度靠回水管上的阀门控制，还能手动调风机的三档风速。水系统是一次泵定流量，用的是两管制，水泵能根据负荷变流量运行；系统定压靠一个高位膨胀水箱，冷凝水就排到卫生间的水井里。循环水泵选了 2 台，流量都是 8m³/h，扬程 20mH₂O，一用一备；高位膨胀水箱的有效容积是 0.5m³。最核心的是 PVT 板，一共装了 56 片，总装机容量 15.12kW，每片标准功率 270Wp，尺寸是 1640mm×992mm×40mm。发电方面，PVT 板发的电优先供社区自用，用不完的就并网卖给电网，不够的再从电网补。
2 系统性能测试结果为了测试这套系统的性能，我们按照国家标准做了不同工况的测试，装了传感器实时记录电流、电压、温度、流量这些数据，还找了和 PVT 板同型号的普通光伏板做对比，看看 PVT 系统到底好多少。测试主要看三件事：系统设计和各部分运行得怎么样、怎么优化控制参数、怎么改进系统，最后给推广提供数据支持。测试是在实际室外环境下做的，针对单块 PVT 板测了一整天，包括发电和制热性能，每 15 秒采集一次数据。为了保证结果准确，我们用了控制变量法，让系统里的水流量保持固定，再通过计算发电量、进出口温差，得出日发电量、发电效率、产热水量和制热效率。先看和普通光伏板（PV）的对比：当天的太阳辐照量是 23.91MJ，PVT 板发了 0.96kWh 电，普通 PV 板只发了 0.9kWh；全天电效率 PVT 是 14.48%，PV 是 13.48%。制热方面，PVT 板产热水量 6.13MJ，全天热效率 25.62%，综合效率（发电 + 制热）能到 40.1%，加权效率更是有 63.72%。再看整体系统效率：PVT 板的光电转换效率是 15.5%，普通光伏板是 13%，效率提高了约 19%；热效率 PVT 板能到 25%，普通光伏板完全没法利用热量；综合效率 PVT 板约 40.5%，普通光伏板只有 13%。热泵方面，这套系统用的双源热泵 COP（制热系数，数值越高越节能）约 6.5，而普通空气源热泵 COP 只有 4.2，节能效果很明显。简单说，就是 PVT 板通过微流道把热量带走，降低了板温，发电效率上去了，多余的热量还能当双源热泵的热源，让整个系统的利用率大大提高。
3 项目经济性分析：多久能回本？聊完性能，再说说大家最关心的钱的事。这套系统能同时供冷、供热、供电，冷和热可以计量收费，能赚一部分钱抵消运行成本；光伏发电能减少业主的电费开支，用不完的电卖给电网还能赚钱，加上国家补贴，慢慢就能收回成本。而且系统设计寿命有 25 年，长期来看收益很稳定。
四、投资和运行成本先算投资：系统总投资是 363466 元，项目建筑面积约 730 平方米，算下来每平方米投资 497.9 元。再算年均运行费用：总运行费用 51109.34 元，其中热水部分 18176.80 元，空调部分 32008.54 元，发电部分 924 元。2.4.2 收入和收益情况收入方面分前 5 年和 5 年后：前 5 年年总收入 88907.86 元，5 年后是 80710.63 元。细分下来，热水部分年收入 28032 元，空调部分 36440.93 元；发电部分前 5 年 24434.93 元，5 年后 16237.70 元（主要是补贴变化）。最后算收益：前 5 年每年总收益 37798.52 元，5 年后每年 29601.29 元。从这些数据能看出来，光靠热水和空调的收费，扣除运维成本后还有得赚；光伏发电部分的投资，5 年就能收回；整个系统的投资回收期稍长，大概 10 年能全部收回。虽然前期要投入，但系统能用 25 年，后续还有稳定收益，还是有投资价值的。

五、环境参数对系统的影响我们在测试中发现，环境参数对系统运行影响挺大，主要有两点。第一是太阳辐照量。在 PVT 板温能控制住的情况下，辐照量越大，发电量越多，收集到的热量也越多。夏天的时候，太阳辐射强，PVT 板比普通 PV 板的优势更明显 —— 因为普通 PV 板夏天板温更高，效率降得更多，而 PVT 板能及时降温，效率优势就体现出来了。第二是室外温度和风速。这两个因素主要影响系统散热。其他条件一样的时候，室外温度越高、风速越小，系统的热损失就越小，热效率也就越高。
六、系统的社会效益和环境效益现在国家一直鼓励用太阳能这种可再生能源，《可再生能源法》里也明确支持太阳能并网发电。装这套系统，一方面能减少煤炭等常规能源的消耗，另一方面不会排放有害气体，也不消耗水资源，对环境很友好。企业装这套系统，既能响应国家政策，用绿色电力，还能提升自己的社会形象。而且从长远看，它的节能和环境效益很可观。我们算了下这个佘山项目的年均环境效益：系统年发电量 18900kWh，年得热量 26426.23kWh，加起来相当于年产电量 45365.23kWh。换算成节煤量，是 18.15 吨；减少二氧化碳排放 45.37 吨，二氧化硫 1.36 吨，氮氧化物 0.09 吨，烟尘 1.23 吨。要知道，二氧化硫和氮氧化物会形成酸雨，危害植物和水生生物，这套系统能减少这些污染物，对保护生态挺有意义的。
七、总结：PVT 系统值得推广吗？总的来说，PVT 社区用能一体化系统把 PVT 和双源热泵结合得很好，能同时解决空调、用电、热水三大需求。里面的循环工质既能降低 PVT 板温、提高发电效率，又能当热泵热源、提高供水温度，让热泵的 COP 更高，整个系统的能效提升很明显。而且它能节约能源，经济性也不错，还能减少污染物排放，对环境友好。现在已经有上海佘山这个成功的示范项目了，后续完全可以在更多社区推广，让更多人享受到这种高效、环保的用能方式。