一种太阳能电池板的可行性研究报告

一种太阳能电池板可行性报告2014年2月目录一、技术领域及背景311技术相关312技术背景313意义及必要性4二、技术可行性分析521技术简介522设计原则523材料分类724太阳能电池板设计9241光伏阵设计9242倾斜角计算10243蓄电池容量设计1125关键技术及创新点12251提高光伏阵利用效率的方法13252电池板功率设计13三、市场分析及风险应对1431市场需求分析1432风险分析及应对15321风险分析15322风险对策16四、经济效益与社会效益分析1841经济效益分析1842社会效益分析18五、报告结论20一、技术领域及背景11技术相关技术名称太阳能电池板持有人12技术背景人类历史上的两次工业革命以后，给人们的生活带来了一次质的飞跃。特别是煤、石油、天然气等化石燃料相继被广泛应用到生活的各个方面。这也说明，伴随着社会经济不断发展和科学技术的不断进步，人们对能源的需求量将是不断飞速增长。但是，像煤、石油、天然气等这些化石燃料基本都是不可再生能源。随着社会的发展，人们生活水平的不断提高，人们对能源的需求无限的扩大，可是有限的存储量与无限的需求之间势必会造成不可调和的矛盾。并且像这些化石燃料燃烧后会产生大量的二氧化碳气体，造成温室效益，加速了全球气候变暖，还会带来环境污染、生态破坏等严重问题，使人类的生活及其他动物的生存都将面对着极大的挑战。所以，开发一种储量巨大、清洁、无污染的可在生生能源已经成为当今世界的人类的广泛共识。而与常规能源相比，太阳能的优势显而易见首先，太阳能是人类可以利用的最丰富的能源。2的消耗量是人类发展的今天为止，所能估算出的太阳对它自身能量的消耗。照这样的速度计算，人类在未来的几十亿年中对太阳的使用，可谓取之不尽、用之不竭。其次，人们都知道，地球上只要有光照的地方都有太阳能，方便了我们就地开发利用，不存在运输问题，特别是对于交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有使用价值。再次，太阳能是一种新型环保能源，清洁、无污染，在开发和利用的过程中，不会造成大气污染、影响生态平衡等环境问题。这一点在当今生活中显得尤为重要。所以说，研究、开发和利用太阳能，对于人类今后的生活乃至生存，都是具有极为重要的意义。13意义及必要性随着工业经济的发展，人们生活水平的不断提高，也带来了环境的不断恶化和能源的短缺。人类的生活需要一种新型可再生无污染能源，而太阳能的开发和利用正好可以实现这一点。太阳能节能、环保、低碳、可再生可持续。我国每年的能源消耗量中建筑能耗尤为巨大，而且呈现出逐年上升的趋势。特别以北方为重。我国能源消耗结构的不合理给环境带来巨大破坏。清洁环保可再生能源太阳能被广泛应用于建筑采暖当中，节省了大量的石化能源的同时也减少了不可再生能源的消耗。全民的生活质量被提高了。经济的发展和人们生活水平的逐步提高，人们对生活舒适度与质量的追求也越来越高，而太阳能的利用，使农村基本能源消费问题被解决的同时促进生物质能源的高效利用。在一定程度上提高了人们的生活质量。经济的效益。太阳能是发展较快的一种可再生能源。2004年国际市场上太阳能电池的价格大约为3美元、WP，发电成本为25美分KWH，与10美分KWH的经济盈利极限值比较接近了。在转换效率更高，成本更低的太阳能电池实验阶段中，砷化镓太阳能电池在实验室中的转化率已经达到3536。由此可见，太阳能电池大规模商业应用是必须的了。中国在2005年通过了可再生能源法，使太阳能等可再生能源开发利用的地位得以确立，随着可再生能源开发利用政策的相继出台和颁布，使太阳能等开再生能源的发展有了更好的机遇。二、技术可行性分析21技术简介绿色的设计理念在建筑业的发展中逐渐成为未来的发展方向，因为LEED标准及认证得到国内建筑业的引入与认可，所以光伏建筑以及光伏产业在我国已经成为未来发展的新型产业，所以在未来各个领域的发展中光伏发电系统会被广泛的应用。而作为光伏发电系统的重要部件太阳能电池板，其研发设计将会显得尤为的重要。22设计原则首先初步估算太阳阵尺寸。光伏发电系统电池板的设计过程要分为三个阶段；方案设计阶段初步设计阶段最终设计阶段。首先要通过对各种方案的概念性研究，从固定太阳能阵、定向太阳能阵、低压太阳能阵、高压太阳能阵中选择合适的太阳阵；其次是对太阳电池、基板、盖片和其他相关部件和材料的选定；最后要对太阳电池的线路图的确定，根据确定的线路图，确定要用的元件、部件和材料，还要精确地对最终设计的性能和特性进行估计。所以说，一个光伏发电系统设计光伏阵列是要经过对设计要求和限定条件的了解基础上，进行综合分析，确定方案，选型研制，最后试验调试。其次，太阳能电池板的设计原则。量化不定因素和优化设计是在太阳能电池板的设计过重中尤为注意的问题。下表中分别列出了设计光伏阵列时的设计要求和准则。设计的任务最终要达到的目的，并且要根据用户的要求满足的基本技术指标就是所谓的设计要求。而在有效的系统设计基础上制定的技术要求就是所谓的设计准则。光伏阵列的设计要求和设计原则表其中功率输出是固有指标，影响功率输出的条件有自身性能、设计借口、外界条件及运行环境。在整个过程中，会影响到光伏阵列的性能，以及整个设计的事设计准则的制定。功率调节系统、定向驱动装置和机械电气设备的实际连接要求也是光伏阵列设计时需要考虑的因素。光伏阵列设计时要注意与外部的关系问题表23材料分类太阳电池按照制作材料通常可以分为硅基半导体电池、染料敏电池、邮寄材料电池等等。凡是光照之后，能产生电能的，就是太阳电池寻找的材料。而太阳电池的材料种类很多，简单的说可以有非晶硅、多晶硅、碲化镉、铜铟硒等半导体的、或三五族、二六族的元素链结的材料。太阳能电池板的分类太阳能电池板可以分为晶体硅电池板、薄膜电池板、化学染料电池板按晶体硅电池板分多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池。按薄膜电池板划分非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池、铜铟硒太阳能电池板。按化学染料电池板划分染料敏化太阳能电池太阳能电池板薄膜电池板化学染料电池板板晶体硅电池板染料敏化太阳能电池碲化镉太阳能电池非晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池铜铟硒太阳能电池太阳能电池的对比类型转换效率主要缺点主要优点市场份额晶硅电池（单、多）1120不适合低日照水平地区、原料难获得转换效率高、较长、稳定性好、公害小848硅基薄膜非晶硅65153稳定性较差、存在光衰减特性原材料供应丰富、适合低日照水平48铜铟硒11195制造工艺难于控制成本最低、转换效率很高、利于12光伏建筑一体化碲化镉1016有毒性材料、回收困难成本低、技术较成熟、转换效率一般、利于光伏建筑一体化9324太阳能电池板的设计241光伏阵设计光伏阵列尺寸的计算决定了太阳能电池板的选择计算，光伏阵列的总面积和单片电池数的计算式按照光伏电池的物理、电气特性和实际需要输出的功率计算的。聚光式和平板式是太阳能电池方阵的两大类别。所谓的聚光式方阵，通常情况下根据平面反射镜、抛物面反射镜或菲涅尔透镜等装置来聚光，再加有汇聚阳光的搜集器，从而来提高入射光谱的辐照度。而平板式方阵，是把一定数量的太阳能电池按照电性能的要求串联、并联起来。非常简单，对于汇聚阳光的装置不需要，通常用在固定安装的场合。平板式方阵，要比相同输出功率的聚光式方阵多用一些单体太阳能电池，所以在使用中聚光式方阵的使用成本要比平板式方阵的成本少，但是相对的，聚光式方阵对于太阳能电池的可靠性有所降低。根据用户的要求和负载的用电量及技术条件，相对的计算太阳能电池组件的串联、并联数，就是太阳能电池方阵的设计。通常的情况下，太阳能电池方阵的工作电压决定串联数。，太阳能电池受蓄电池的浮充电压、线路损耗以及温度变化的等因素的影响。太阳能电池组件的并联数的确定是在太阳能电池组件串联数确定以后，根据太阳能年总辐射量或年日照数的10年平均值计算。组件的串联、并联数量是确定太阳能电池方阵的输出功率。以下的任何一个或多个组合性能指标可以用来衡量太阳能电池阵所需的发电量。太阳能电池阵的性能指标名称单位定义输出功率WH光伏阵列一天内负载提供的有效平均功率或峰值功率输出能量AH光伏阵列在一天内所产生的能量，即为功率对时间的积分输出安培小时能量的另一种表示方式，主要用于对蓄电池供电的光伏阵列功率效率光伏阵列功率输出与太阳能输入之比效率能量效率光伏阵列能量输出与太阳能输入之比重量（质量）KG表示该光伏阵列所含材料的多少成本元表示该光伏阵列的经济效应功率密度W表示该光伏阵列单位面积的功率能量密度WH表示该光伏阵列单位面积的能量质量密度KG表示该光伏阵列单位面积的质量单位成本元W表示该光伏阵列单位功率的成本242倾斜角计算方阵的垂直面与正南方向的夹角称为太阳能电池方阵的方位角。方位角（一天中负荷的峰值时刻（24小时制）12）15（经度116）通常情况下方阵设置场所会有很多条件的限制，而且不同季节，各个方面的日射量峰值产生的时刻是不一样的。太阳电池方阵平面与水平面的夹角称为倾斜角。当地的地理纬度公转到一年中的最佳倾斜角，纬度高，倾斜角大。但是在实践中还要考虑屋顶的倾斜角和积雪滑落的倾斜角等各方面条件的限制。如果具体设计某一个方阵的方位角和倾斜角要根据实际情况综合考虑。243蓄电池容量设计蓄电池容量的公式LAKNFQC蓄电池容量；最长无日照期间用电天数；蓄电池放电效率的CF修正系数,通常取；用户平均日用电量；蓄电池的维修保养率051L蓄电池放电深度。首先，初步的蓄电池容量等于每天负载需要的用电量乘A以最长无日照天数。其次，把所得的蓄电池容量除以蓄电池的允许最大放电深度。蓄电池和太阳能电池板设计的校核，蓄电池平均每天的放电深度校核公式设计蓄电池容量日放电量蓄电池日放电深度当所求的蓄电池日放电深度与蓄电池厂商提供的放电深度相比较，前者比后者小，蓄电池就可以安全工作。因为电池板对蓄电池的充电率不能太大，不然会损害蓄电池。太阳能电池板对蓄电池的最大充电效率公式如下设计电池板的峰值电流设计蓄电池容量最大充电率当蓄电池厂商将提供蓄电池的最大充电率，计算值如果比最大充电率校，那么设计安全，电池板对蓄电池的充电不会造成蓄电池的损坏。25关键技术及创新点251提高光伏阵利用效率的方法过高的发电成本是大规模推广光伏发电的主要问题，要想高效的利用光伏阵列，那么使光伏发电的成本降低显得尤为的重要。光伏阵列的利用效率的提高，首先通过聚光的方法是有效降低光伏成本的方法。通过减少给定功率所需的光伏阵列面积，用便宜的聚光器来代替部分昂贵的光伏阵列。高功率和高浓度的满足才能使聚光伏技术获得成功。其次，最佳倾斜角及追踪方法的运用光伏阵列各角度定义的地球剖面图光伏阵列的倾斜角纬度还有太阳能跟踪控制方法，匀速控制方法、光强控制方法以及时空控制方法是常用的太阳能跟踪控制方法。252电池板功率设计电池板功率设计通常需要考虑到本地区水平面上月平均日辐射量H、书评面上的直射辐射量、散射辐射量转换得出某一倾角鞋面上的总辐射量HT平均峰日照时数，太阳能总辐射量的不同会造成平均峰日照时数的不10TMH同电池板输出的最小电流321MTQI用户负载每日总耗电量；各月中斜面太阳能总辐射量最大的峰值QM日照时数，蓄电池充电效率；太阳电池板表面因脏物遮蔽或老化引12起的修正系数；电池板组合损失和对最大功率点偏离的修正系数。3电池板输出的最大电流321MMTQI各月中斜面太阳能总辐射量最小的峰值日照时数。MT工作电压中的电池板在任何季节必须满足IDFU蓄电池浮充电压；因阻塞二极管和线路直流损耗引起的压降；FUDU温度升高引起的压降。ITI25太阳能电池板温度系数,单晶硅和多晶硅电池，太阳能电池板U标称工作电压。所需太阳能电池板功率IP最佳工作电压最佳工作电流光强控制方式示意图三、市场分析及风险应对31市场需求分析08年以后该比例将下降，2012年将增至62左右。而非晶硅（ASI）型、串联型和CIGS型将分别增至12、8和7。32风险分析及应对321风险分析投资风险技术的投资风险是指投资者在投资活动中发生失误，以致投资活动失败的可能性，包括投资项目的流产、中止、撤消、延期、效益不足、亏本、因事故而放弃等。企业技术创新中的投资风险主要来自金融环境的变动，投资过程不规范，投资项目管理水平低，企业经营管理不善等原因。技术风险技术风险主要来自技术创新的构思和实施阶段。企业的技术包括物化技术和组织管理技术，以及准确和可靠地对创新技术对象、水平、结构、发展过程的预测和确定能力。由于技术创新的主体受技术水平和其他多方面因素的影响，不可能对创新技术的成果转化和投放市场的前景做出完全预测，从而产生技术风险。技术风险的种类很多，其主要类型是技术不足风险、技术开发风险、技术保护风险、技术使用风险、技术取得和转让风险。其成因一方面源于技术开发自身规律的影响，这些规律包括技术创新外部环境的不确定性，如国家产业政策、能源政策、生产力布局政策等的变化，社会经济环境的变化，替代技术的出现，消费者需求的变化，竞争对手的出现，企业生产条件的变化等。商务风险商务风险主要来自于创新的技术成果转让或转化阶段。即使是一项成熟的技术，要转化为实际的生产活动，也还有大量的组织工作要做。一是要检验技术的生产现实性，需要不断搜索和确定生产的环境参数、连续生产的设备参数，为调整工艺设计购置设备提供准确依据；二是要确定合理的原料、动力等消耗参数；三是要组织连续的、规模化生产。只有创新技术本身具有可行性、适用性、先进性、完备性、可靠性，再加上相应的配套技术，技术转化或者转让才是低风险的。市场风险市场风险包括两个方面技术性风险市场化，即由于产品技术本身的不成熟，使得新产品在市场推广过程中有被消费者拒绝或被竞争产品攻击的风险。这主要是由于在技术创新的构思和实施阶段未对技术的市场适应性、先进性和收益性作出科学的预测，从而把创新技术的技术风险带到了市场的商品化阶段。商业化风险，即技术开发是成功的，但新产品投放市场后未收到预期回报。决策风险技术创新决策风险实质是一种选择风险。决策风险是在不完全信息下，对可能出现某种风险障碍的经济和技术方向与目标的选择。技术创新中的非完全信息主要包括对投资估算的不准。实际投资大大超过预期投资是常见的一种现象；对国家宏观经济形势与产业经济政策的不准确预期；对技术产品生命周期的估算不准；对市场需求量预测不准，对竞争对手情况不完全了解，掌握信息较少的一方在竞争中面临较大的风险。财务风险公司的快速发展需要有完善的财务制度和财务体系的保证，对现金流的有效管理和控制是控制财务风险关键。对市场开发人员依赖的风险主要的销售人员掌握公司重要的客户渠道资源，一旦丧失也将带来不可估计的损失。322风险对策投资风险防范针对投资风险，企业可选择把风险进行转移。风险转移有两种形式，即技术创新风险的财务转移和技术创新的客体转移。实施风险的财务转移有两种常用的方法一种是参与保险，此时技术创新项目的承担主体不变，但风险损失的承担主体发生了变化，当技术创新项目失败时，保险公司将承担部分损失。另一种是吸收风险投资，此时项目的承担主体仍是企业，风险投资公司主要是参与风险损失和风险收益的分摊。技术创新的客体转移是指创新活动的一部分或全部由一个承担主体向另一个承担主体转移，有利于充分有效地利用有限的资金和技术力量。其方式包括技术转让、委托开发、联合开发等。技术风险对策针对技术风险，可采用如下策略首先是重视技术方案的咨询论证，就技术方案的可行性进行研究，对项目方案的风险水平与收益水平进行比较，对方案实施后的可能结果进行预测。其次，应改善内部组织，建立有利于技术创新的生产过程组织。第三，通过选择合适的技术创新项目组合，进行组合开发创新，降低整体风险。第四，建立健全技术开发的风险预警系统，及时发现技术开发和生产过程中的风险隐患。第五，建立健全有关技术管理的内部控制制度，加强对技术资产的监督管理。商务风险对策针对商务风险，企业可以将承担的风险部分或全部转移给他人承担。其途径主要有进行风险担保。企业向保险公司担保，交纳一定的保险金，若新产品失败，则在责任范围内由保险公司负责部分损失补偿。通过技术转让、技术交易等方式，向其他主体转让风险。在技术创新过程的不同阶段进行风险转移。当新产品在生产阶段失败时，可将技术卖给有能力生产的企业。市场风险对策技术性风险市场化，针对此类风险，可以在技术创新的构思和实施阶段对技术的市场适应性、先进性和收益性做出科学的预测，从而把创新技术的技术风险带到了市场的商品化阶段。而针对商业化风险，要拓展市场开拓团队建设，使成功的技术产品在短周期内实现市场优势。决策风险对策针对企业技术创新过程中的决策风险，企业应在充分分析外部环境和内部条件的基础上，通过提高信息获取能力、改善组织结构体系、建立风险监控机制，采用及时有效的方法进行防范和控制，用经济合理可行的方法进行处理，以降低企业技术创新风险，提高企业技术创新活动的成功率，以及减少企业技术创新的风险损失。财务风险制定完善的财务制度和财务体系，定期考核财务指标可有效避免财务风险发生。对市场开发人员依赖的风险将对销售人员采取相应激励措施，保持其工作积极性和稳定。通过交叉管理尽可能避免某一个人员独自掌握公司的渠道资源，建立风险防范机制，预防可能出现的依赖的风险。其他风险对策建立有效的风险控制的组织机构其主要职责是在制订与评估规划时，从风险管理的角度对项目规划或计划进行审核并发表意见，不断寻找可能出现的任何意外情况，试着指出各个风险的管理策略及常用的管理方法，以随时处理出现的风险，风险管理者最好是由项目主管以外的人担任。风险管理岗位的人数依据项目大小来决定，一般23人较为适合。建立有效的风险控制管理过程风险管理过程包括培训，风险识别、风险分析、风险计划、执行计划、跟踪计划等活动，有效的风险管理过程应是学习型的、持续的和不断改进的。根据企业和项目的实际情况，进行科学的项目风险和控制，对项目的成功研发有着举足轻重的