光伏投资成本分析
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光伏投资成本分析范文第1篇
关键词：集中式市电互补；太阳能光伏照明系统，系统配置；运行成本分析；投资回收期；
中图分类号：TK511文献标识码： A
一、前言
面对人类的可持续发展，从现有常规能源向清洁、可再生新能源过渡已提到议事上来了；因为新能源是依托高新技术的发展，开辟持久可再生能源的道路，以满足人类不断增长的能源需求，并保护地球的洁净；太阳能光伏发电是国际上公认并倡导的绿色发电方式，由于其既不需要燃料，也不存在烟尘和灰渣，不污染环境，不会产生二氧化碳，对大气不存在任何影响，非常清洁。具有性能稳定，安全可靠，维护费用低，无安全隐患等特点。
二、太阳能光伏照明系统原理及特点
1、系统原理
太阳能光伏发电是国际上公认并倡导的绿色发电方式，它具有节约能源、减少污染的特点。太阳能电池组件把太阳能转化为电能，经过大功率二极管及控制系统给蓄电池充电。充电到一定程度时，控制器内的自保系统动作，切断充电电源。晚间，太阳能电池组件充当了光电控制器，启动控制器，蓄电池给照明灯供电，点燃照明灯；凌晨，太阳能电池组件又充当了光电控制器，启动控制器，切断照明灯电源，重新开始进行转化太阳能为电能的工作。在太阳能路灯点亮时，还能够根据设置进行调光。
2、系统特点
①太阳能独立电站系统使用寿命25年；
②全封闭免维护铅酸蓄电池500AH/2V，寿命5年以上；
③太阳能电池组件：单/多晶硅太阳能电池组件效率15％以上，功率110W，寿命25年以上；
④控制系统：采用均衡维护充电，大电流快速充电，涓流巩固充电方式进行充电，其中充电过程采用PWM调制方式，具备延长蓄电池寿命的负脉冲缓冲充电过程，使用寿命达到10年以上；
⑤使用温度：摄氏-40至50度，具有低温工作功能；
⑥照明时间：每天工作14小时，可连续工作3个阴雨天；
⑦功耗低：LED灯具功耗是一般高压钠灯的50-60%左右，具有显著的节能效果；
⑧显色指数高：LED灯具色温3000-7000K可选，显色指数80以上，LED灯具发出的光线更接近自然光，对颜色的显现更真实、鲜艳、辨识性强。
⑨寿命长：LED灯具是固体冷光源，使用寿命10万小时；
⑩绿色光源：LED灯光线稳定，无频闪，无紫外线和红外线、无不良眩光，无光污染，消除了不良眩光所引起的刺眼、视觉疲劳与视线干扰，提高驾驶的安全性，减少交通事故的发生；
三、服务区太阳能路灯系统、收费站雨棚灯照明系统设计
(一)项目概况
辽宁省海城析木服务区、析木收费站位于丹东至锡林浩特高速公路东港至海城段。析木收费站车道总数为5个，进2出3，收费站出口指向正南方向。每个车道安装3盏，共15盏照明灯。雨棚棚顶高7米，灯头采用120W/220V LED灯。收费雨棚为平顶设计，适合以太阳能电站的形式给照明灯供电。收费站照明灯工作时间14小时（光控整夜亮灯），按3个连阴天设计太阳能供电系统。析木服务区在高速公路两侧对称分布，其中南北两区路灯各23盏，灯杆高8m，灯头采用80W/220V LED灯。本服务区采用集中太阳能路灯供电系统,以太阳能电站的形式给路灯供电。南北服务区路灯供电采用分离方式，南北服务区各安装太阳能电站系统，供服务区路灯照明使用。服务区路灯工作时间14小时（光控整夜亮灯），按3个连阴天设计太阳能供电系统。太阳能光伏照明系统建设时原常规供电系统仍然建设，采用市电作为补充电源，提高系统运行可靠性。考虑到供电距离较远，负载采用DC220V供电系统，以减少电压损失，避免由于超过3天连阴天造成照明灯熄灭的情况发生。
(二)系统配置方案
1、析木收费站系统配置
表1-1 析木收费站系统配置表
负载数量 材料 数量
15盏 太阳能电池板110W/17V 90
铅酸蓄电池500Ah/2V（带电池柜） 110
控制器60A/220V 1
LED灯头120W/220V 15
太阳能电池板支架9900W 1套
市电切换、汇流及配电等装置 1套
2、析木服务区系统配置
表1-2单侧服务区系统配置表
负载数量 材料 数量
23盏 太阳能电池板110W/17V 90
铅酸蓄电池500Ah/2V（带电池柜） 110
控制器220V/60A 1
LED灯头220V/80W 23
太阳能电池板支架9360 1套
汇流、配电及市电切换装置 1套
四、系统实际应用效益
(一)经济效益
以太阳能光伏照明系统全生命周期25年为基础，进行成本分析计算。
1、收费站雨棚照明运行成本分析。
（1）使用传统高压钠灯照明系统的运行成本
析木收费站收费雨棚共需15盏250W高压钠灯对收费车道进行照明，平均每天照明时间为12小时，目前用电电价0.9元/kWh，考虑电价平均每年上涨0.05元/ kWh，高压钠灯镇流器损耗20%，夜晚电压过高浪费电能10%，则使用高压钠灯照明每年实际耗电量为：
0.25[kWh]×1.2×1.1×12[h] ×365[天] ×15[盏]=21681[kWh]
即：第一年用电费用为：
21681[kWh]×0.9[元/kWh]=1.95万元
每年因电价上调而增加的费用额为：
21681[kWh]×0.05[元/kWh]=0.1084万元；
高压钠灯系统25年消耗的电费Sn为等差数列求和，计算过程如下：
Sn= a1×n＋n(n－1)d/2=1.95×25＋25×24×0.1084÷2=81.27万元；
式中：a1为第一年用电电费；
n为系统全生命周期25年；
d为每年因电价上调而增加的费用。
即平均每年需要电费为81.27÷25=3.25万元；
高压钠灯灯泡寿命1.5年，更换一次100元/支，镇流器寿命2年，更换一次150元/个，加上灯高为7m照明灯，需要升降车等设备运输及安装，因此考虑50%安装费用，电力照明灯年运行成本统计如下表：
表1-3收费站传统高压钠灯照明系统年平均运行成本统计表
项目 25年内更换次数 总投入（万元） 年均投入（万元）
更换钠灯灯泡 16 3.6 0.144
更换镇流器 12 4.05 0.162
年用电费用 ―― ―― 3.250
合计 3.556
（2）使用太阳能光伏照明系统的运行成本
太阳能光伏照明系统无电费费用，运行成本主要为设备的更换费用。由太阳能光伏照明系统的特点可知，LED整体灯具寿命为12.5年，25年寿命期内需更换一次，更换20元/W，每盏灯更换一次需2400元，全部更换一次需要5.4万元（含50%安装费用）；2V铅酸蓄电池寿命为8.5年，寿命期内需更换2次，更换两次共需15.84万元（电池回收价值可抵消安装费用）。即太阳能照明灯系统的运行成本为为5.4+15.84=21.24万元，平均每年运行成本为21.24÷25=0.8496万元。
（3）投资回收期
太阳能光伏照明系统与高压钠灯照明系统相比的投资回收期N为：
N=(C1B1)/(B-C)=(48.56-5.425)/(3.556-0.8496)=15.9年
式中：B为高压钠灯照明系统您平均运行成本；
C为太阳能照明系统年平均运行成本；
B1为高压钠灯照明系统初投资费用；
C1为太阳能照明系统初投资费用；
则寿命期内节约费用为3.556×（25－15.9）=31.54万元。
2、服务区路灯照明系统运行成本分析。
（1）使用传统高压钠灯照明系统的运行成本
析木服务区两侧共需46盏250W高压钠灯对服务区广场进行照明，平均每天照明时间为12小时，目前用电电价0.9元/kWh，考虑电价平均每年上涨0.05元/ kWh，高压钠灯镇流器损耗20%，夜晚电压过高浪费电能10%，则使用高压钠灯照明每年实际耗电量为：
0.25[kWh]×1.2×1.1×12[h] ×365[天] ×46[盏]=66488.4[kWh]
即：第一年用电费用为：
66488.6[kWh]×0.9[元/kWh]=5.983万元
每年因电价上调而增加的费用额为：
5.983[kWh]×0.05[元/kWh]=0.2991万元；
高压钠灯系统25年消耗的电费Sn为等差数列求和，计算过程如下：
Sn= a1×n＋n(n－1)d/2=5.983×25＋25×24×0.2991÷2=239.305万元；
式中：a1为第一年用电电费；
n为系统全生命周期25年；
d为每年因电价上调而增加的费用。
即平均每年电费为239.305÷25=9.5722万元；
高压钠灯灯泡寿命1.5年，更换一次100元/支，镇流器寿命2年，更换一次150元/个，加上灯高为10m照明灯，需要升降车等设备运输及安装，因此考虑50%安装费用，电力照明灯年运行成本统计如下表：
表1-4服务区传统高压钠灯照明系统年平均运行成本统计表
项目 25年内更换次数 总投入（万元） 年均投入（万元）
更换钠灯灯泡 16 9.6 0.384
更换镇流器 12 10.8 0.432
年用电费用 ―― ―― 9.5722
合计 10.3882
（2）使用太阳能光伏照明灯系统的运行成本
太阳能光伏照明系统无电费费用，运行成本主要为设备的更换费用。由太阳能光伏照明系统的特点可知，运行成本主要为系统部件更换费用。LED整体灯具寿命为12.5年，25年寿命期内需更换一次，更换20元/W，每盏灯80 W更换一次需1600元，46盏全部更换一次需要11.04万元（含50%安装费用）；铅酸蓄电池寿命为8.5年，寿命期内需更换2次，更换两次共需31.68万元（电池回收价值可抵消安装费用）。即太阳能光伏照明系统的追加投资为8.28+31.68=42.72万元，平均每年运行成本为42.72÷25=1.7088万元。
（3）投资回收期
太阳能光伏照明系统与高压钠灯照明系统相比的投资回收期N为：
N=(C1-B1)/(B-C)=110.54-23.2)/(10.3882-1.7088)=10.06年
式中：B为高压钠灯照明系统年平均运行成本；
C为太阳能照明系统年平均运行成本；
B1为高压钠灯照明系统初投资费用；
C1为太阳能照明系统初投资费用；
则寿命期内节约费用为10.3882×（25－10.06）=155.1997万元。
3、整个系统的实际应用效益
通过三个月来对本系统的跟踪测试及用户的反馈信息，得到了以下结论：
（1）整个海城析木高速公路工程的太阳能发电系统平均每天总共能够发电约134.28度。整个工程的负载每天消耗68.64度电。假设应用常规的市电高压钠灯，平均一个高压钠灯功率在250W~400W ，一天平均按12小时计算，64盏高压钠灯的总共可以发电192~307.2度。按照系统的负载用电量而言，该系统每天至少可为用户节省约130~240度市电，一年便可节省下47450~86400度电。如果按照一度电0.9元计算一年下来单单负载耗电量的节省成本就为42705~77760元。其中并不包括高压钠灯的镇流器耗电量以及线损的耗电量。如果算上镇流器和线损的耗电量，起码最少节省成本约5万到8万元之间。如果按照系统的总节能计算该系统能够为用户节省每天节省电能260.64~375.64度，全年节省成本约为10~13万之间。
（2）本系统每天总发电量为134.28度电，而负载的耗电量为68.64度，可见发电量为耗电的1.9倍，其中还有很大的使用空间，如果把整个系统的发电量充分利用，还能节省现有成本的1.9倍，节省成本最少在19~24.7万之间。
(二)环境效益
太阳能光伏照明系统是利用太阳能光伏发电系统原理来工作的，不消耗化石燃料，无二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，清洁干净，环境效益良好。太阳能光伏照明系统每年提供的电量为21681[kWh]，即电力照明灯系统年消耗电量。根据相关部门的数据，煤燃料火力发电每生产1 kWh电，将产生0.92千克的CO2。假设电力照明灯系统电能来源为煤燃料火电，则收费站太阳能照明灯系统年减少CO2排放量为21681[kWh]×0.92 [千克 CO2 /kWh]= 19947[千克 CO2]，服务区太阳能路灯系统年减少CO2排放量为57816[kWh]×0.92 [千克 CO2 /kWh]= 53191[千克 CO2]，。
(三)社会效益
太阳能光伏照明系统在高速公路收费站及服务区的应用，充分的利用收费站及服务区基础设施实现了节能环保的理念，同时通过双电源切换装置与现有电力供电系统实现互补，极大提高了系统供电的科学性与可靠性，对于带动人们观念更新、环保意识增强及科技文化进步发展意义重大，它也是社会稳定、经济繁荣的重要标志，其社会效益显著。
五、结论
集中式市电互补太阳能路灯及雨棚灯供电系统每天总发电量为134.28度电，如果全部把整个系统的发电量充分利用，还能节省现有成本的1.9倍，节省成本最少在19~24.7万之间。上述将收费站、服务区高压钠灯照明系统与太阳能光伏照明系统从运行成本、投资回收期等2个方面进行了分析，其收益显著，在寿命期回收初始投资成本的同时，仍可节约大量的电费。
[参考文献]
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光伏投资成本分析范文第2篇
关键词：电网末端 光伏发电 可行性研究
中图分类号： U665 文献标识码： A 文章编号：
青冈县位于黑龙江省中南部，地理坐标为北纬46º28´~47°07´，东经125°19´~126°22´，隶属绥化市。是黑龙江省省级贫困县，距离电网负荷较远，太阳辐射在黑龙江属一类地区，如果研究光伏发电可行性，不仅对当地缺电状况起到很大缓解作用，还可以增大地方投资，增加税收，推动当地经济发展。根据对全国太阳能资源分类，依据国家能源局太阳能十二五规划，结合黑龙江省太阳能十二五规划，再结合黑龙江及青冈县具体资源条件，对项目初步可行性分析如下。
一、我国太阳能资源总体情况：
表1 我国太阳能资源分布
二、黑龙江省太阳能资源概况（根据黑龙江省气候中心研究成果）
黑龙江省属于太阳能资源丰富区，年太阳总辐射量为4400～5028MJ/m2（相当于1222～1397KWh/m2），其总辐射的空间分布趋势为西南部太阳总辐射值最大，中东部和北部地区太阳总辐射相对较少。齐齐哈尔、大庆、绥化以及黑河、哈尔滨的部分地区年太阳总辐射值最大，在4800 MJ/m2以上，其中齐齐哈尔市和泰来县太阳总辐射在5000 MJ/m2以上，大兴安岭大部分地区、伊春和我省的东部地区太阳总辐射低于4600 MJ/m2，其它地区太阳能总辐射在4600～4800 MJ/m2。
太阳能发电主要利用的是太阳直接辐射资源。我省太阳直接辐射年总量为2526～3162 MJ/m2，直接辐射在总辐射中所占比例较大，在0.57～0.63之间，其空间分布与总辐射的空间分布相近，我省大部分地区太阳直接辐射都在2800 MJ/m2以上。其中，西部地区齐齐哈尔、大庆、黑河、绥化的大部分地区以及宾县太阳直接辐射在3000 MJ/m2以上。我省太阳直接辐射资源丰富，有利于太阳能光伏发电和热利用。
我省年日照时数在2242～2842小时之间，日照时间较长，利用太阳能资源的条件较好，其空间分布与太阳能总辐射分布基本一致，自西向东减少。年平均日照时数最大值主要分布在我省的西部地区，其中年平均日照时数大于2600小时的地区主要分布在齐齐哈尔、大庆、绥化、黑河和哈尔滨的部分地区；日照时数最少的地区在大兴安岭、佳木斯东部、伊春中部和鸡西的大部分地区，日照时数在2242～2400小时之间。黑龙江省的春、夏季日照时数较多。
黑龙江省太阳能资源丰富，年平均太阳辐射量为1316千瓦时/平方米，全省太阳能资源总储量约为2.3×106亿千瓦时（含加格达奇区和松岭区），相当于750亿吨标准煤。年平均太阳总辐射量大于5000兆焦/平方米（1389千瓦时/平方米）的面积为0.2263万平方公里，总储能11.6×103亿千瓦时，主要分布于泰来县和齐齐哈尔市；年平均太阳总辐射在4800～5000兆焦/平方米（1333～1389千瓦时/平方米）的面积为14.12万平方公里，对应总储能709.1×103亿千瓦时，主要分布于黑龙江省西南的大部分地区，包括大庆、齐齐哈尔、绥化、黑河和哈尔滨的部分地区以及牡丹江市；年平均太阳总辐射在4600～4800兆焦/平方米（1278～1333千瓦时/平方米）的面积为22.43万平方公里，对应总储能1080.5×103亿千瓦时，主要分布于黑龙江省中部地区，包括牡丹江、鹤岗、七台河以及佳木斯、双鸭山、伊春、黑河和哈尔滨的大部分地区。年平均太阳总辐射在4400～4600兆焦/平方米（1222～1333千瓦时/平方米）的面积为10.52万km2，对应总储能485.2×103亿千瓦时，主要分布在黑龙江省东部地区、大兴安岭和伊春北部。
如果按1％可利用面积、转换效率20％计算，全省太阳能可获得量见表2。
表2 黑龙江省太阳能资源总储量及可获得量
综合全省各地区年太阳辐射总量、直接辐射和日照时数，我省西南部地区，包括齐齐哈尔、大庆、绥化和哈尔滨南部等地，太阳能资源最为丰富，同时该地区为平原地带，草场和盐碱地、沙漠化地多，适合集中建设大型太阳能电站（包括风光互补电站等）；哈尔滨、大庆、齐齐哈尔、绥化、黑河和牡丹江等大中城市适合发展屋顶太阳能发电等太阳能利用。
黑龙江省太阳能资利用现状
黑龙江大规模利用太阳能刚刚起步。我省目前已经核准的太阳能发电项目一共有五个，总装机容量50.622 MWp，均在建。穆棱市金跃集团穆棱金太阳示范项目,建设规模为10MWp；鸡西市绅港能源开发有限公司0.622 MWp光伏发电项目，建设规模为0.622MWp；双鸭山汉能光伏发电项目，建设规模为10MWp；绥化宝利光伏发电项目，建设规模为20MWp；黑河东方绿洲光伏发电项目，建设规模为10MWp。
三、青冈县光伏项目
依据国家能源局太阳能发展十二五规划，“在河北北部、山西北部、四川高原地区、辽宁西北部、吉林西部、黑龙江西部和山东部分地区，稳步推进太阳能电站建设，在确保资源条件与建设条件可行的基础上，统筹安排部分太阳能光伏电站项目。”绥化市青冈县处于黑龙江西部，符合国家能源局规划。
1．绥化市总体规划
绥化市规划大型太阳能发电项目2个，规划容量为30MWp。
肇东光伏发电项目，位于肇东市宣化乡，规划容量为20MWp，计划2012年开工。该区域主要为松嫩平原，有大面积的盐碱地可以用于开发太阳能发电资源。
绥化市区光伏发电项目，位于绥化郊区，规划容量为10MWp，计划2012年开工。该区域主要为松嫩平原，有大面积的盐碱地可以用于开发太阳能发电资源。
2．青冈地区太阳能资源情况
年平均太阳总辐射在4800～5000兆焦/平方米（1333～1389千瓦时/平方米），全年日照小时数为，年可利用小时数，年发电量为。涞源气象站的年均太阳辐射约为5763.82MJ /m2,日均辐射量为15.79 MJ /m2。
与河北两项目太阳能资源比较
3．青冈地区建设条件
拟建设太阳能光伏发电项目处于青冈县永丰镇，地貌为草原，建设条件较好。
4．青冈县太阳能光伏发电项目接入条件分析
国家能源局2012年9月14日下发的《关于申报分布式光伏发电规模化应用示范项目的通知》要求，“示范区的分布式光伏发电项目应具备长期稳定的用电负荷需求和安装条件，所发电量主要满足自发自用。优先选择电力用户用电价格高、自用电量的区域及工商企业集中开展应用示范。”，拟建设太阳能光伏发电项目距离青冈县新建工业园区15公里，所发电量在青冈县境内消纳。
接入系统方案拟以一回10千米10千伏线路或35千伏线路接入永丰35千伏变电站，或接入规划建设的永丰220千伏变电站。为永丰镇、迎春乡、兴华镇、青冈镇及新建工业园区供电，实现就地消纳。
5.投资成本分析
10MW项目预计投资1.36亿元人民币，由于光伏组件大幅下降，目前价格月在5元/瓦左右，因此总造价比去年和前年项目大幅度降低。用地成本10MW项目约占地500-600亩，根据大庆、绥化风电项目草甸征地成本核算，一亩地在2万左右，保守起见按4万元计算。
10MW光伏发电项目主要成本
综上所述，在黑龙江电网末端发展太阳能发电项目具有技术可行，经济合理性。不仅对当地缺电状况起到很大缓解作用，还可以增大地方投资，增加税收，推动当地经济发展。
参考文献
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