上海屋顶光伏电站最佳倾角是多少？这位老专家每天在家测数百组数据

太阳能

在自家屋顶装发电系统每月能省多少电费?上海的屋顶太阳能板倾斜多少度才能获得最高的发电效能?

光伏

一位退休多年的上海市民，已经自筹资金在自家进行了长达12年的家庭发电系统安装实验，采集到了第一手的实验数据。而从2017年开始，他又把研究重点放在了太阳能余电利用新途径和上海地区太阳能电池板安装最佳倾角这两件事上。

该家庭光伏实验室的主人叫赵春江，他告诉记者，从目前的实验数据来看，在上海地区安装太阳能电池板的最佳倾角应该是10-15度之间，而非此前外界认为的理论值(20-25度)。

赵春江家屋顶的南侧安装了40平方米的太阳能电池板

近一年仅购置实验设备就花掉11万元

4月19日上午，申城阳光明媚，在松江一处郊区别墅的屋顶上，40平方米的单晶硅太阳能电池板以25度倾角面向阳光，发出幽蓝的光。小院门口，挂着一块“上海电力学院太阳能研究所实习基地”的牌子。这里，就是上海电力学院太阳能研究所名誉所长赵春江的家。

“我已经退休四年多了，现在每天的时间基本上都花在自己做实验上，就是想摸索出上海屋顶搭建太阳能电池板的最佳数值，为未来居民家庭光伏发电积累一些经验。”65岁的赵春江说着，把记者迎进一楼朝南的一个小房间——房间中间是一张长条形的实验桌，上面摆放着赵春江花了约4.8万元人民币从日本购回的制氢机，还有他从其他地方买来的储氢罐、燃料电池、锂电池，组成了一个“家庭PV发电、储电、供电系统”。

赵春江说，他正在给家里太阳能发电系统用不完的余电，寻找一个并入国家电网出售之外的新途径——制成氢气存在储氢罐里，需要用电时再把氢气从储氢罐里导出来，通过燃料电池转换成电能和水。

一边说着话，赵春江一边打开了储氢罐的阀门，转瞬间，燃料电池转换出的电能就带动了四只小风扇快速转动，另一侧的导管内则滴下氢气转换电能后的产物——水。他说，2017年6月至今，自己做这个家庭微电网实验已经花掉11万元，还不包括小型超级电容实验的花费。

其实，赵春江最为人所知的，是他“中国大陆地区安装家庭光伏发电系统第一人”的身份。

逆变器

早在2006年12月，当时还住在闵行区莘庄镇的他就在自家小高层屋顶自费安装了国内第一套家庭光伏发电系统，22块太阳能电池板、、电表、交流保护开关和一套记录系统全部由他自己设计、采购并请安装公司上门安装，当时总价超过14万元。

从2006年到2012年的6年间，这座发电功率约3000瓦的家庭式太阳能屋顶电站天天无故障运行，日均发电近9000瓦时(9度电)，除了供家里白天用电外，剩下的三分之一电量并入大电网，逆向“发”电。

2005年6月14日，上海出台了《上海市绿色电力认购营销试行办法》，鼓励单位和个人自愿认购绿色电力。但作为中国第一个吃螃蟹者，赵春江没有立即享受到家庭发电的甜头。

“刚开始，我家的太阳能屋顶发电不仅不赚钱，反而要多交电费。”赵春江苦笑着说，当时只有单相脉冲电表记录用户用电量。像他家这样逆向上网发电，脉冲电表照走不误，根本分不清用户是用了一度电，还是发了一度电。

2011年4月，上海市电力公司得知赵春江家的太阳能屋顶“好心发电”却被误收电费后，专程上门为他家更换了全上海第一只智能双向电表，才终止了这一尴尬局面。

这也成为上海家庭绿电上网出售的一个“转折点”。赵春江向记者回忆说，他至今还清楚地记得，第一次收到“卖电”的补贴电费是2011年，那一次，市南供电局专门来人到家里告诉他，供电局向他的工行卡打入1600元电费，请他查收。

赵春江在家打开储氢罐阀门，进行“家庭PV发电、储电、供电系统”实验

“2016年7月14日，收到国网上海市电力公司跨行汇款的电费505.72元;2016年9月22日，收到上海电力公司电费700.68元;2017年3月30日，收到电费539.05元……”赵春江指着电脑屏幕上的一个收支统计表告诉记者，这些年每笔“卖电”收入他都详细记录下来，目前，家庭自发的绿电已可享受国家和上海的双重补贴，其中，国家电网对可再生能源上网补贴价是每度电0.32元(注：税前每度0.37元，此前最高时曾达到过0.42元)，上海再给予每度绿电0.4元的地方补贴，是全国所有省份中补贴力度最大的。“这7角2分的补贴不管你是发电自用还是卖给国家都能享受到，如果是卖给国家，另外还有每度0.47元标杆煤费用的国家补贴。”赵春江说。

2012年，赵春江把家从莘庄搬到了松江，在改善居住条件的同时，他的屋顶太阳能电池覆盖面积也扩大到40平方米，发电功率达到3700瓦，平均年发电量在3900度左右。

每隔5分钟测一次倾角对比数值

如今，赵春江又开始全身心投入到新研究当中。

登上赵春江家三楼屋顶，记者看到，除了朝南一侧的屋顶已全部被单晶硅太阳能板覆盖外，屋顶中央平台上还安装了两只银灰色的辐射仪。

擦拭着辐射仪镜头上的灰尘，赵春江说，两个辐射仪各有分工，一个用来测量水平面的太阳辐射值，一个测量10度倾角的太阳能辐射值。为了减少风沙、灰尘和雨滴对光辐射的影响，他几乎每天都会爬上屋顶擦拭。

在屋顶阁楼内，摆放着数据采集器、模数转换器和一台笔记本电脑，从0点到23点55分，系统每隔5分钟就会自动采集一组数据(温度、水平面、斜面辐射值)，并将每天测得的288组数据导入电脑。

“去年一年，我测了5度倾角太阳辐射值的变化数据，今年计划用一年时间测10度倾角的辐射值，明年再测15度的数据。”赵春江说，迄今为止他已积累了12年的家庭光伏发电系统实验数据，并在相关论坛和《光伏》杂志上分享了自己的实验成果。他的目标是利用这些数据，求出一个上海地区(北纬29-33度范围内)不同倾角太阳能面板与平面的系数，为今后全市推广普及家庭光伏发电系统提供实验参照。

赵春江在自家屋顶安装的两只辐射仪分别用来测量水平面和10度倾角的太阳辐射值

“从目前得到的实验数据来看，在上海屋顶安装太阳能面板最好的倾角并非是此前外界认为的20-25度(理论值)，而是10-15度，原本光伏界认为正南向阳光辐射值最高，但是实践发现，在上海偏西南方向的光伏发电效率更高。”赵春江说。

他进一步解释说，上海的最佳倾角为10-15度，原因是大气污染和雾霾对阳光产生了折射作用，以后如果大气洁净度提高了，最佳倾角也有可能逐渐恢复到20-25度。

顺着赵春江手指的方向记者看到，松江周边不少居民家的屋顶也戴上了“太阳帽”，其中有一户的太阳能电池板面积已超过了赵家。“这些年不少居民来我家取经，去年，我家周围的十几户邻居一窝蜂都装上了家庭光伏发电系统。”赵春江说，现在安装一套4000瓦功率的家庭光伏发电系统只需几万元，差不多5.86年就能收回投资，投资回报率在17%左右。除了家庭外，边防、山顶哨所、地质勘探队等也都适用这种光伏发电户用系统。

家用光伏

上海新能源行业协会有关人士向记者透露，截至目前，全国大约已有160万个系统(户用系统)投入使用，上海地区目前还没有确切的统计数据，但2017年金山地区安装了1600多户，全市累计已安装数量估计在12000户左右。专家表示，上海市屋顶面积大约占全市土地面积的3%左右，约为200平方公里，如果全部安装上光伏电池板，相当于建造了一个2000万千瓦的大型电厂。按人均年用电1000度计算，仅太阳能发出的电就可以基本满足上海市2000万人口全年的需求。