近期，筑波大学的 Keiichi Okajima 团队在 Sustainable Horizons 发表研究文章，分析了在教学楼楼顶安装太阳能板以推动马来西亚可持续能源发展的可行性。研究发现，在教学楼屋顶安装太阳能板可有效节约能源，帮助教育机构减少能源支出，并降低碳排放。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.horiz.2022.100032
- 文章亮点 -
◇ Rooftop with steep angle possibly have more extra space available for solar PV.
◇ The use of RE technology can be extended to nearby communities through educational buildings.
◇ More clean energy can be used effectively with rooftop solar PV at the educational building.
◇ Rooftop solar PV at the educational building has better effectiveness in terms of specific yield.
- 研究背景 -
在全球气候变化的大背景下，为减少温室气体排放，能源供应模式需要做出调整。目前，马来西亚电力供应大部分仍依赖天然气和煤炭发电厂，所排放的二氧化碳占排放总量的比重较大。
为促进可再生能源在非居住区的应用，马来西亚政府发布了相关指导意见，以期减少教育机构高额的能源支出。本研究关注了在教育机构教学楼顶安装无电池储能的太阳能板的可行性，并分析该项目的益处（节约电费、减少二氧化碳排放以及剩余电量可供临近社区使用等），旨在推动太阳能在马来西亚的可持续发展。
- 研究方法 -
马来西亚地理位置靠近赤道，拥有丰富的太阳能资源。研究使用了来自 Solcast 公司的年度太阳辐射数据，具体如图一所示。数据表明，相比南部和西部地区，马来西亚北部和东部地区拥有较高的辐照度。
Fig 1. (a) Global horizontal irradiance for various months at the eight IKTBN/IKBN. (b) Solar irradiance level at different locations of the IKTBN/IKBN in Malaysia.
与高纬度地区不同，马来西亚屋顶太阳能板的朝向对太阳能利用率的影响较小。之前的研究表明，倾斜角在30°以内的太阳能电池板能在南北两个方向接收到较多的太阳能。因此，本研究不考虑建筑的位置和朝向。不同的教学楼屋顶面积、角度不尽相同，表1展示了不同教育机构的屋顶面积情况。
Table 1. Rooftop area estimation for solar PV at each education institute based on existing rooftop tilted angle.
Fig 2. The technical potential for solar PV is based on two PV module technologies compared to rooftop areas and annual electricity demand.
值得一提的是，太阳能24小时发电曲线与教学楼电力需求曲线相似，均在白天出现峰值。由于教学活动的需要，教学楼白天的用电量较大，这与太阳能板的发电规律相符。图3分别将太阳能板发电曲线与教学楼、居住区用电需求曲线进行对比。教学楼能够充分利用太阳能板所产生的电能，而居住区由于用电高峰与发电高峰时间不同，需要通过电池储能。因此，相比于居住区，在教学楼区域安装储能电池并不十分重要。
同时，在教学楼顶安装太阳能电池板还有许多优点，包括为周边的居民区提供清洁能源，控制太阳能板的安装成本，有效减少教育机构的能源支出和二氧化碳排放，促进能源结构转型等。
Fig. 3. (a) Daily load profile compared to PV generation curve for educational building and (b) residential.
- 总结与展望 -
本研究以马来西亚的八个教育机构为例，量化分析了不同情况下屋顶太阳能板的产能价值，所使用的方法亦可以为同纬度的其他国家提供参考。
研究帮助政策制定者更好地了解太阳能板在教学楼顶应用的潜力与优点，促进马来西亚可持续能源的发展,同时建议未来的研究应关注铺设太阳能板成本，设备生命周期和环境影响等问题。
作者简介
Nor Hazlina Md Khairi received her BEng. and MSc. degrees from the Universiti Kebangsaan Malaysia and Loughborough University in 1999 and 2010, respectively. She is currently a Ph.D. candidate at the University of Tsukuba. Her research work focuses on the solar PV assessment including Life Cycle Assessment.
Yutaro Akimoto received Doctor of Engineering from University of Tsukuba in 2016, and is presently an assistant professor at University of Tsukuba. His-research interests are fuel cell, FCHV, and Life Cycle Assessment.
Keiichi Okajima received the Ph.D. degree in chemical engineering from the University of Tokyo, in 1999. After his graduation, he joined the Faculty of Engineering, Shizuoka University as a Research Associate, and then joined the Systems and Information Engineering, University of Tsukuba as a Lecturer in 2005. He was promoted to an Associate Professor in 2012 and a Full Professor in 2017. He has studied on analysis of energy systems.
单位简介
筑波大学（University of Tsukuba），简称筑波大，本部位于日本茨城县筑波市，日本国立大学之一。该校是日本超级国际化大学计划(A类)、学术研究恳谈会、卓越研究生院计划、研究大学强化促进事业、指定国立大学、日本海洋创新联盟、核能人才培养联盟、大学宇宙工学联盟、日欧JANET、国际大学协会和东亚研究型大学协会等组织成员。
引用格式：Khairi, N.H.M., Akimoto, Y., Okajima, K., 2022. Suitability of rooftop solar photovoltaic at educational building towards energy sustainability in Malaysia. Sustainable Horizons 4, 100032.
期刊官网（英文）：https://journals.elsevier.com/sustainable-horizons
期刊官网（中文）：https://www.sustainable-horizons.com/
Linkedin Page：Sustainable Horizons
投稿链接：https://www.editorialmanager.com/horiz/default1.aspx
版权声明：
本文由 Sustainable Horizons 负责发布，欢迎转发分享至朋友圈，如需转载，应声明出处。Sustainable Horizons 为英文开源学术期刊，以上中文标题、内容仅供参考，具体内容请以英文原文为准。投稿、合作、转载请发送邮件至sush_journal@sustech.edu.cn，我们将在第一时间回复您的信息。
