美国的太阳能电池板朝西而非朝南安装

　在美国得克萨斯州奥斯汀实施的“山核桃街项目”（Pecan Street Project）发布了一篇很有意思的关于太阳能电池板的报告。其内容是，安装在住宅屋顶的太阳能电池板朝向西方时，对系统电网造成的负担要比朝向南方时更小，可以有效提高系统可靠性。

　　山核桃街项目从2011年2月开始在奥斯汀的穆勒（Mueller）地区进行现场试验，以积累住宅中的用电数据。穆勒地区将机场重新开发成住宅地，约250栋住宅参与了该项目。其中约200栋住宅在屋顶上安装了太阳能电池板，其余约50栋住宅拥有纯电动汽车。2013年12月，笔者来到了穆勒地区，就该项目的最新成果进行了采访。

　　对于奥斯汀的52栋屋顶装有太阳能电池板的住宅的数据进行分析，结果显示，朝西的太阳能电池板与朝南的电池板相比，对系统电网造成的负担要小。

　　比如，在夏季的电力需求高峰时段——下午3点至下午7点之间，朝西的太阳能电池板的发电量比朝南的电池板多49％，发电量曲线与住宅用电量曲线十分接近（图1）。高峰时段由电网供应的电力可以相应地减少。

　　1 朝西的太阳能电池板的发电量与朝南的电池板相比，更接近家庭用电高峰时段的电量


　　蓝线表示朝南的太阳能电池板发电量，黄线表示朝西的电池板发电量，灰线为家庭用电量。这是夏季的数据（出处：美国Pecan Street公司）

　　该项目负责人、Pecan Street公司首席执行官Brewster McCracken说：“我们发现，在住宅设备中，安装在屋顶的太阳能电池板在提高电力服务的可靠性方面最有效。无需让消费者改变生活方式或牺牲舒适性，就能实现夏季电力削峰。”

　　关于对电力需求的削峰率，朝西的太阳能电池板同样更有利，电池板朝南的住宅为54％，而朝西的为65％。尽管光伏发电只提供约三分之一的住宅用电，但朝西安装电池板可以提高效果。

　　McCracken称，“这一结论适用于得克萨斯州，但不一定适用于其他地区。”在更靠北的地区，也许还有风力及生物质等比太阳光更合适的可再生能源，估计用电高峰时段也不同。重要的是分析消费者的行为，找到符合当地特点的节能方法。

　　分析2500多次EV充电行为

　　该项目还取得了另一项值得深思的成果，那就是，EV充电行为因“分时定价”（TOU：Time Of Use）而转向用电量少的夜间。

　　穆勒地区在约1.3平方公里内聚集了50户拥有EV的家庭，是美国有名的EV高密度地区。该项目随机选择了穆勒地区30户拥有EV的家庭，分析了从2013年6月1日到8月31日中的2500多次充电行为。

　　实证试验将这些家庭分为导入TOU的家庭和未导入TOU的家庭，分析了一天内EV充电产生的用电量走势，结果发现，TOU会让EV用户转向夜间充电（图2）。在高峰时段——下午3点到7点之间，导入TOU的家庭的用电需求低于未导入TOU的家庭，但从夜里零点开始，二者的用电需求发生逆转，直到凌晨5点，导入TOU的家庭的用电需求均大于未导入TOU的家庭。

　　2工作日EV充电所产生的电力需求

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　　蓝线为使用TOU（分时定价）服务的家庭的EV电力需求，绿线为未签署TOU协议的家庭的EV电力需求。红线为充电行为产生的预计电力需求（出处：美国Pecan Street公司）

　　未导入TOU（采用普通电价）的家庭中，22％的EV充电是在高峰时段（下午3点至7点）进行。而导入TOU的家庭中，只有12％的充电是在高峰时段进行。从中可以看出，如果导入TOU并提高高峰时段的电价，就会有很多EV用户避开高峰期充电。

　　McCracken表示，“在拥有EV的家庭中，EV充电在用电量中占很大比重。但是，这一点能够控制，可以避开高峰期转向夜间充电。”

　　科罗拉多州也参与该项目，在三个州获得数据

　　除了穆勒地区，奥斯汀市还有的约250栋住宅参与了山核桃街项目。也就是说，奥斯汀共有约500栋住宅参与。除了奥斯汀之外，还有德克萨斯州其他城市的约400栋住宅，以及加利福尼亚州圣地亚哥的约50栋住宅参与了该项目，住宅总数达到了约1000栋。

　　另外，科罗拉多州也决定在2014年加入，这样，该项目就可以收集并分析更多地区的数据，包括住宅用电量、太阳能电池板的发电量，以及消费者的EV充电动向等。

　　该项目收集的数据已与全世界15个国家的50所大学和研究机构共享，包括西班牙马德里大学、澳大利亚南昆士兰大学、印度孟买大学及印度技术研究所等。每年还召开两次会议，与各大学的研究人员进行信息交流和讨论。

　　亚洲方面，除了印度之外，台湾的大学与机构也参与了该项目。目前还没有日本的大学参与，但McCracken表示十分欢迎，称“希望日本的大学务必参与进来。”