1、太陽能光伏發電系統的經濟性分析光伏發電系統在缺電、無電地區得到了一定應用，而目前進一步大規模推廣的主要障礙是光伏發電系統高昂的價格。光伏系統經濟性研究十分復雜，它不僅涉及系統本身的初投資及技術可靠性，而且還涉及到應用地區的生態環境、資源條件、人員素質、交通狀況等，特別是它與隨機性很大的太陽能資源和用戶需求密切相關，因而使其研究工作更加困難。目前，國內外大都采用實驗示范研究、工程計算以及理論分析相結合的方法。定量地分析太陽能光伏發電系統的經濟性，不僅要考慮發電系統的靜態成本的效益，而且還必須注意其動態效益，全面反映太陽能光伏發電系統的經濟話動情況，將有助于小型太陽能光伏發電系統的推廣應用。我們根

2、據能源分析的基本原理，借鑒常規能源系統經濟分析方法，結合太陽能光伏利用系統的特點和性能參數，采用年現金流程分析法53，即把太陽能光伏發電系統總投資折算成系統壽命年限內的年等值費用，計算小型光伏發電系統的單位供電成本，并與常規能源系統進行比較，研究太陽能光伏系統提高經濟性的途徑和適用范圍，分析光伏發電系統的前景。太陽能光伏發電系統單位供電成本53,54,55,56太陽能光伏發電系統的關鍵部件是光伏電池，它們是利用光伏效應，將光能轉換成電能。然后通過控制器、蓄電池及逆變器等送入負載。太陽能光伏發電系統主要由光伏電池、控制器、逆變器及蓄電池等組成。因此，光伏發電系統成本由以下幾頂組成：初投資：光伏電

3、池陣列、控制器和逆變器、蓄電池、支承系統和配電系統（包括安裝調試、電纜等費用）、其它費用（運輸費用及其它零星費用等）；運行費：維修清洗費、管理費、人工工資等。太陽能光伏發電系統的成本由初投資和運行費二部分組成。由于太陽能光伏發電系統運行比較簡單，運行費用相對不高，系統的主要費用之一是光伏電池，其價格較貴。工廠生產的光伏電池組件，通常只給定某一標準測試條件下的輸出功率數，而實際應用，光伏電池的輸出功率是變化的，同投射到光伏電池陣列表面的輻射量有關。我們知道，太陽輻射是隨使用地點、季節、一天中的時間以及天氣狀況等多因素而變，因此，要確定光伏電池每年的實際發電量是一個十分復雜的問題。太陽光伏電池的年

4、發電量不但與輻射能量有關，而且與日照時數有關。但是，氣象臺站給出的實測日照時數是不同輻射強度下累加值，而光伏電池陣列輸出功率峰瓦是在AM1.5，光伏電池溫度25，日照強度1000W/m2條件下的測試結果。因此，要把年實測日照時數換算成年峰值日照時數。太陽能光伏電池陣列的總功率是由輻射參數和負裁確定的。但是，實際輸出功率還與陣列表面的灰塵及長期使用后性能的衰減系數f、蓄電池庫侖效率b及逆變器的效率i有關。在綜合考慮上面因素的情況下，太陽能光伏發電系統的年發電量為：  （6.1） 式中：Hy年有效發電量（kW.h年）；W太陽能光伏發電系統總的峰值功率（Wp）；n有效使用年限（年

5、），n =20年；b蓄電池庫侖效率，b0.80.92；i逆變器的效率，i = 0.90.96；f衰減及灰塵等性能參數衰減系數，f = 0.80.98；太陽能陣列輸出的峰瓦功率轉換成交流功率的總效率；0.60.87；DT(y)年峰值日照時數（h年）。 光伏發電系統的總投資為：  （6.2） 式中：W光伏電池陣列的峰值功率(Wp)；C0光伏電池每蜂瓦價格（元Wp）；A1蓄電池相對于光伏電池陣列的投資系數，A1=0.150.7；A2控制器、逆變器相對于光伏電池陣列的投資系數，A2=0.150.5；A3支架、電纜等輔助設施相對于光伏電池陣列的投資系數，A3=0.050.2

6、5；A4其它費用（施工、運輸等）相對于光伏電池陣列的投資系數，A4=0.050.15；A光伏電池陣列以外的總投資系數，A=A1+A2+A3+A4，A=0.41.6。 光伏發電系統的單位（電量）運行費用：  （6.3） 式中：OM光伏發電系統的單位（電量）運行費用，元kW.h；相對于光伏電池陣列的運行費用系數，0.0050.015。 為了便于與常規能源及其它能源進行對比，將發電成本用相對于光伏發電系統年等值費用的單位（電量）供電成本來表示，其關系式為：  （6.4） 式中：E單位（電量）供電成本，元kW.h；F每年固定的分擔費率；，i為

7、貼現率，i = 512。 由方程（6.4）表明，單位供電成本是一項重要的技術經濟分析指標，與光伏電池的價格、系統效率和輻射條件有關。它綜臺反映了各項主要因素對供電成本的影響，而且，也考慮了資金的時間因素。顯然，單位供電成本越小，經濟效益則越好。而且，可與火電、水電、風電及柴油發電系統相比較，分折不同供電系統的經濟效益，評價其經濟性。由方程（6.4）所計算繪制的一組曲線見圖6-1。由圖中曲線可知，太陽能發電系統價格越高，年峰值日照時數越少則供電成本越高。 圖6-1 供電成本與太陽能發電系統價格、氣象條件的關系 火電及其它發電系統單位供電成本目前在我國關于各類發電系統

8、的經濟比較還沒有統一的標準，而且，各類發電系統的情況也不盡相同，影響發電系統經濟性的因素很多。例如，火電燃料的價格，運行、維修費用，設備效率，運行時間，使用壽命，稅收標準，貸款利率等等；而水電還要考慮地形、地質、水文、庫容以及大壩、引水渠道，淹沒損失等。所以，評價各類發電系統的經濟效果，應盡可能地考慮常規發電及配電系統諸因素的影響。對于太陽能光伏發電系統，需要與常規的發電系統以及核能、風能、柴油等發電系統進行比較。作為技術經濟比較的對象，應符合下列條件：1. 1.           

9、    滿足相同的用電需要；（2）具有相同(或相當)的供電能力；（3）用電量或用電時數相同。 常規供電方式，一船指水電和火電，其供電成本由兩部分組成：即發電成本與輸電成本之和  （6.5）式中：Hg供電成電，元kW.h；Hf發電成本，元kW.h；Hs輸電成本，元kW.h。發電成本全國各地不一，為了便于比較，以全國中、小型火力發電的平均值為基準進行討論。當然，具體項目可結合實際分析。輸電成本包括系統投資，每年的維護、遠行、管理等項費用之和。如果考慮輸電效率，輸電成本為：  （6.6） 式中：G輸電線年供電量(kW.h年)L輸電

10、線路長度(m)；K每公里輸電線路投資(包括變電站)，見表256,57，萬元km；s輸電效率，s0.880.95。N有效使用年限，N20年；r線路或變電站的直接和間接維護費用系數，r0.020.03；Fr每年固定的分擔費率；，I為貼現率，I = 512。 將(6)代人(5)式得：  （6.7） 表6-1 每公里輸電線路投資額定線電壓（kV）線路結構形式輸送距離（km）投資費用（萬元km）6架空1050.810架空1581.135架空50151.2160架空70301.58110架空150501.96 根據表6-1中的數據和公式(6.7)，可算出不同容量、不

11、同供電距離情況下供電成本，并繪成圖6-2。從圖中曲線的變化來看，供電容量對供電成本的影響很大，即輸電距離越長，輸電容量越小則供電成本越高。 圖6-2 供電成本與輸電容量、供電距離的關系 目前，國內也常用單位千瓦的總投資對各種發電裝置進行比較。表6-251,52,56給出了各類發電裝置的單位千瓦投資情況，火電千瓦投資中包括煤礦和環境投資；水電千瓦投資中包括其它部門分攤的投資；光伏發電千瓦投資中包括電池、支架、控制、安裝等費用；風電千瓦投資中包括風機、支架、儲能設備及其它投資。 表6-2 我國各類發電裝置的單位千瓦投資表（元kW）火電水電風力發電光伏發電國產機組進口機

12、組大水電小水電4500630072008200700010000300040004000750023萬 從表2中看出，目前太陽能光伏發電是無法與大中型火電、水電相比較的。但是，對于獨立的小容量的供電系統，太陽能光伏發電又有它的用武之地，況且，太陽能是一種無污染、無需運輸的潔凈能源，它有著與水電、火電不可比擬的優越性。分析結果在我國的山區及邊遠地區、尚有許多鄉、村沒有電，這些地區一般都較為貧因，用電特點是小型、分散。因地制宜的發展這些地區的光伏發電事業，對于活躍經濟，增加收益，提高當地人民的生活、文化水平都具有重要的意義。小型、分散的太陽能光伏發電系統正好與這些地區的用電特點相吻合。由

13、于太陽能取之不盡，用之不竭，隨處可得，加之光發電不需照料，不留廢物，無污染，系統無傳動部件，使用、維護、管理方便，不需架設長距離輸電線路，建設周期短，組裝后便可送電；更重要的是太陽光隨地可取，無須運輸免費供應，這更適合干旱、沙漠、丘陵、山區和遠離電網的地區使用。目前，中小型獨立太陽能光伏發電系統的單位供電成本主要受光伏電池組件和蓄電池價格的影響，單、多晶電池組件的峰瓦價格約為3035元，非晶電池的峰瓦價格約為26元，蓄電池價格約為電池組件價格的1570左右。再加上控制器、逆變器等其它費用，光伏發電系統成本大約是單（多）晶5070元Wp，非晶4060元Wp。對于大型光伏發電系統，由于其土建和安裝

14、費用較大，因而成本會更高。若將不同的氣象參數、系統成本代入(6.4)式，便可得到一組曲線，見圖6-2。圖6-2表明，太陽能光伏發電系統的供電成本隨著日照時效的增加，起初下降較快，當日照時數超過2200小時，供電成本趨于平緩。但是，隨著光伏發電系統成本增加，曲線向上平移，單位供電成本增加。若以我國I類光照地區即西北地區的年峰值日照時數2200小時為例：目前，單晶硅光伏發電系統每峰瓦成本約為2832元，每千瓦時供電成本在1.31.5元之間；非晶硅光伏發電系統每峰瓦約在2030元左右，其供電成本在1.01.3元之間；對于一些要求比較高的光伏發電系統，每峰瓦成本在60元左右，其單位供電成本在3.7元左

15、右。對于常規的水電或火電，大容量集中供電，其單位供電成本遠低于光伏發電供電系統。但是，若采用大電網給分散居住的農牧區供電，由于輸電成本急劇上升，其供電成本大幅度上升。由圖2可知，不同輸電距離，不同輸電容量，其單位供電成本隨輸電距離的增加而上升。如5千瓦的輸電線路，若輸電距離40公里，則供電成本約3.4元kWh左右；若輸電距離50公里，則供電成本約4.2元kWh左右。此時用大電網供電的單位供電成本已高于光伏發電系統。雖然太陽能光伏發電已成為全球發展最快的能源之一，然而與風力發電相比，光伏發電成本仍較高。在我國，風力發電的成本為0.6元kWh左右，上網電價為0.70.95元kWh，是現今在各種可再生能源中，發電成本最接火電等常規能源發電成本的。但風能發電受地域的限制比太陽能發電更加明顯，風力發電對環境也有一定的影響。實踐證明，采用風、光互補發電系統是彌補各自不足發揮各自所長的好辦法。對于那些交通不便、經濟落后的邊遠山區，遠距離輸電不僅線損失大，由于氣候等的影響