太阳能应用成本调查的主要部分与实施方法

太阳能应用成本调查的主要部分与实施方法1.1项目研究的内容太阳能应用成本调查项目研究主要内容：太阳能应用成本进行研究，着重太阳能热发电应用于热水器、路灯。用以了解在实际运行中，某市太阳能应用成本受哪些因素的影响，得出降低成本的有效途径，从而对发电站、企业、居民用户提供参考作用。我们对某市太阳能应用成本调查通过项目确定数据统计与分析、太阳能产品与传统能源产品的对比进行设定并做出太阳能应用成本调查表对某市家庭应用太阳能产品进行调查与深度了解。然后，根据调查表做出太阳能应用成本与传统能源成本的对比分析，通过数据图直观的反映出某市居民对太阳能与传统能源的不同需要从而对某市居民的需求预测从总体上把握能源应用成本的假定根据假定制定出相应的能源应用成本计划方案，满足某市居民对太阳能与传统能源的需要统计表示太阳能产品使用年限较久，分摊了太阳能前期应用成本。项目确定和分析方案的设定是调查太阳能应用成本的基础，必须准确可靠；对广大人民的调查有助于分析太阳能应用成本前期投入多少，应用于那些产品，价格如何，销量如何，关注度如何，在那些市场投放更多广告等等，因此需要调查数据的真实可靠；采用Excel表格和Excel函数计算相应的数据；对太阳能应用成本和其他传统能源的进行评估比较，需要高度重视，关乎到最后的结论：太阳能产品、电能产品、天然气产品、煤气产品等评比数据。最后，对太阳能应用成本进行评估，并做出详细的说明。我们对某市太阳能应用成本调查，大致的确定为两部分：一部分对某市家庭太阳能热水器的应用成本；第二部分某市太阳能路灯的应用成本。第一部分是商用太阳能热水系统和其他热水器运行费用计算。假定在企业生产线与宿舍、学校宿舍、酒店、游泳池、养殖场、电镀行中比较运用电热水器、燃气热水器、锅炉同时加热10000升20摄氏度自来水到55摄氏度的热水的应用成本。运用公式计算出，加热10吨水到同样的温度，太阳能热水器非常节能。并且在家用太阳能热水器和其他热水器运行费用的比较中，假定地点在家庭运用和小型理发店中，使用的电热水器种类为电热水器、燃气热水器，分别用这两种热水器加热200升20摄氏度自来水到55摄氏度的热水，用公式计算出太阳能热水器与电热水器、燃气热水器在一年中的应用成本对比。这是短期比较长期效用，包括对环境的效益的贡献。第二部分是对太阳能路灯、普通路灯、LED路灯的应用成本的对比。包括对灯具、灯座基础、安装及调试、工程（挖填土、管线）、材料(电缆、胶布、PE管)、配电设备（成套电器、箱体、引线、架设电力变压器等）的基本成本的统计以及每灯每年电费、每灯每年光源寿命及更换每灯每年维护费、每灯每年残值回收、五年费用总额等应用成本的对比。做出应用成本费用分析，并且的出相对于普通路灯，太阳能路灯1.5年能收回成本，LED路灯3年才能收回成本的结论。还对安全性进行分析和比较。1.2项目研究的研究方法（一）实验项目调研基础准备阶段太阳能应用成本调查项目方案的确定（二）拟定调查方案阶段，设计调查问卷(1)拟出太阳能应用成本调查问卷调查表；(2)针对某市居民及销售市场进行问卷调查；(3)根据问卷调查结果反馈的问题进行分析。（一）实施调查阶段(1)对某市太阳能的成本进行调查、估算；(2)对某市传统能源成本进行调查、估算，如：天然气、煤气、电能；(3)对某市太阳能和传统能源的环境成本进行估算。第一部分是商用太阳能热水系统和其他热水器运行费用计算。假定在企业生产线与宿舍、学校宿舍、酒店、游泳池、养殖场、电镀行中比较运用电热水器、燃气热水器、锅炉同时加热10000升20摄氏度自来水到55摄氏度的热水的应用成本。运用公式计算出，加热10吨水到同样的温度，太阳能热水器非常节能。并且在家用太阳能热水器和其他热水器运行费用的比较中，假定地点在家庭运用和小型理发店中，使用的电热水器种类为电热水器、燃气热水器，分别用这两种热水器加热200升20摄氏度自来水到55摄氏度的热水，用公式计算出太阳能热水器与电热水器、燃气热水器在一年中的应用成本对比。这是短期比较长期效用，包括对环境的效益的贡献。第二部分是对太阳能路灯、普通路灯、LED路灯的应用成本的对比。包括对灯具、灯座基础、安装及调试、工程（挖填土、管线）、材料(电缆、胶布、PE管)、配电设备（成套电器、箱体、引线、架设电力变压器等）的基本成本的统计以及每灯每年电费、每灯每年光源寿命及更换每灯每年维护费、每灯每年残值回收、五年费用总额等应用成本的对比。做出应用成本费用分析，并且的出相对于普通路灯，太阳能路灯1.5年能收回成本，LED路灯3年才能收回成本的结论。还对安全性进行分析和比较。（二）调查数据的整理、分析阶段(1)对7—8月份估算的数据进行整理；(2)太阳能成本与传统能源成本的在估算数据中体现的优劣；(3)根据分析数据得出对太阳能应用的发展前景进行概述。（三）研究报告的撰写(1)根据前期及中期的调查结果编写结题报告，完善研究成果材料；(2)针对调查报告综合的成果，分析问题，改进方案。2．3项目研究的技术路线光伏技术回顾：晶体硅组件占据每年全球光伏市场的85~90%份额，晶体硅组件分为两种类型：单晶硅和多晶硅。薄膜太阳能目前占全球光伏组件销量的10%~15%，主要分为三类：非晶和微晶硅、CdTe、CIS和CIGS。新兴技术包括先进薄膜和有机电池，后者即将进入市场。聚光技术（CPV）利用聚光系统将太阳光汇聚到高效电池板上，目前CPV技术处于应用的测试阶段。新型光伏概念的目的是通过先进材料和光化学工艺获得超高效太阳能电池。目前是基础研究的热点。(1)单晶硅如今，光伏组件的绝大多数（每年全球市场的85%-90%）都是硅基晶片，预计晶体硅光伏组件将持续占据光伏技术直到2020年，到那时的市场份额也将超过50%。这要归功于晶体硅光伏组件的可靠性技术、长寿命以及丰富的原料储备。晶体硅光伏组件存在的主要挑战是提高转换效率、有效地减少资源消耗、改良电池组概念、制造自动化。典型的晶体硅光伏组件的制造过程包括硅锭生长、硅锭切片、硅片制成太阳能电池、电池电极连接、电池封装形成组件。目前电池组件所采用的硅材料主要有两种形式：单晶硅和多晶硅。目前市面上的单晶硅电池组件最高转换效率可达14%~20%。预计到2020年其转换效率有望达到23%-25%。多晶硅电池组件由于原子结构更加无序转换效率低于单晶硅，但是其成本较低，预计在今后一段时间内其效率有望达到21%。公众及企业对单晶硅技术连续定向研发的近期目标是大量降低成本、提高产量，只有达到这两个目标才能在未来十几年增强竞争力、扩大光伏产业的规模。表2总结了晶体硅太阳能电池的主要研发目标。表2?晶体硅技术研发目标晶体硅技术2010-20152015-20202020-2030/2050效率指标单晶硅：21%多晶硅：17%单晶硅：23%多晶硅：19%单晶硅：25%多晶硅：21%工业制造方向硅消耗量＜5g/W硅消耗量＜3g/W硅消耗量＜2g/W研发领域新型硅材料及工艺电池触点，发射器及钝化处理该进的设备结构产量芯片替代技术新型概念的设备结构(2)薄膜第一个薄膜太阳能电池是由非晶硅制成的，在早期的非晶硅单结电池的基础上，发展了串联和三联的非晶硅电池结构。为了达到更高的效率，将单晶硅和多晶硅薄膜结合在一起形成了微晶硅。在Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体领域发展了其他的薄膜技术，包括CdTe、CIGS。薄膜太阳能电池技术的主要优点是使用硅原料相对较少可以降低成本，自动化程度较高可以提高生产效率，易于实现建筑一体化，在高温环境下性能良好，并且还降低了对高温的敏感度。目前的缺点是转换效率较低，工业应用的使用寿命不高。需要继续投入研发将薄膜太阳能电池技术推向市场，为工业制造和长期可靠性积累必要的经验。最有前途的研发领域包括改进设备结构和基板、大面积沉积技术、互联、卷式制造及封装。表3概括了到2030年薄膜太阳能电池技术的前景和关键研发议题。薄膜技术处于迅速增长过程，在过去的几年中，薄膜组件从中等规模增长到50MW生产线水平，最近有宣告生产量达到GW范围的消息。因此预计到2020年其实成份额会有较大发展。Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体薄膜CdTe电池是Ⅱ-Ⅵ族半导体薄膜中的一种，其制造过程相对简单、生产成本较低。CdTe技术达到了所有薄膜技术的最高生产水平，其能源回收期只有8个月，也是现有光伏技术中回收期最短的技术。而CIGS电池组件与CdTe电池相比较而言，制造工艺比较复杂，成本较高。如今，CdTe电池已经形成了一定规模的市场并且每瓦成本处于市场领先地位。然而，就中期和长远角度来看，还很难预测哪种薄膜太阳能电池技术能够达到较高的市场份额。表3薄膜太阳能电池技术的前景和关键研发议题薄膜技术2010-20152015-20202020-2030效率指标薄膜硅：10%CIGS：14%Cdte:12%薄膜硅：12%CIGS：15%Cdte:14%薄膜硅：15%CIGS：18%Cdte:15%工业制造方向高速率沉积卷式制造封装简化制造工艺低成本封装有毒材料管理大规模高效率生产制造材料可行性组件循环利用研发领域大面积沉积技术改进基板改进电池结构改善沉积技术先进材料及概念(3)新兴技术及新型概念新兴光伏技术包括先进无机薄膜技术（如，硅，CIS）以及有机太阳能电池。在有机太阳能电池领域，包含不同的技术分支，例如染料敏化太阳能电池和完全有机技术。有机太阳能电池是一项有潜力的低成本技术，这也使得其可以进入市场应用。然而，其在能源应用领域的相关能源产品仍然有待于进一步验证。另外一种新兴光伏技术是基于热-光伏的概念，一个高效的光伏电池是如何与热辐射源结合在一起的。这一概念也将会在未来的聚光太阳能技术中起到重要作用。新型光伏概念的目的是通过开发活性层来实现超高效太阳能电池，活性层可以很好地与太阳能光谱匹配或者调整摄入的太阳能光谱。这两种方法是建立在纳米技术和纳米材料的进一步发展的基础上。量子阱、量子线和量子点就是活性层引入的结构的例子。深层次的方法是激发电荷载体与中间带隙相结合。这些新型的概念目前还处于基础研究阶段。其市场前景取决于他们能否与现有技术相结合或是否能够导致全新的电池结构和制造工艺。需要投入相当可观的中期和长期基础和应用研发，来进一步开发这些方法才能最终将其引入市场应用。(4)聚光技术（CPV）前面所提到的所有光伏技术都可以称为利用现有自然阳光的平板技术，作为一种替换方式，也可以利用光学元器件收集直接太阳能辐射光，这就是聚光太阳能电池技术。因其需要较少量的太阳能电池具有广阔的发展前景，目前已经对这种高效方法进行了大量研究。目前聚光光伏技术正从小型工厂向商业规模应用发展。光学系统、组件集成度、跟踪系统、高效设备、制造和安装过程都需要投入应大量的研发。CPV以及新兴技术的前景及重点研发领域见表4。表4CPV以及新兴技术的前景及重点研发领域CPV新兴技术新型技术电池种类高成本，超高效率低成本，性能适中极高效，全光谱利用地位及前景23%交流电系统效率中期达到30%验证阶段的新兴技术应用市场中的第一次应用各种类型实验室阶段的新型转换理论前再突破技术系列研发领域超高效率超过45%光学聚光及跟踪实现低成本和高性能效率和可靠性达到商业应用水平有机封装新型转换概念的理论证明纳米结构材料设备，加工1.4项目研究的创新与特色之处（1）将应用成本不局限在太阳能产品的制造成本之上，在思维上考虑到的是产品使用到产品淘汰的整个过程。（2）应用成本考虑到太阳能的使用给社会带来的环境资源效益。（3）太阳能资源在同当地其他常规能源比较时，考虑了地区限制，如电梯公寓等楼层较高的的建筑安装太阳能产品的不可行性。（4）太阳能产品的运用并不广泛，人们对太阳能产品的了解在一定程度上受到限制，加之太阳能产品本身受自然环境的限制和人们对常规能源的依赖程度，我们在考察太阳能的应用成本时注重人们对太阳能的期待度。（5）太阳能产品的售后服务是人们普遍关注的问题，周到、满意的售后服务更易于太阳能产品的推广，减轻太阳能产品应用成本的负担。（6）假设太阳能同电能有机结合，生产出的产品将更令人们满意。本次研究的特色之处在于把太阳能新兴能源与其他传统能源的对比，通过设备各种性能、节能效益的分析，充分考虑太阳能应用成本的优缺点，辩证的看待太阳能带来的经济与社会环境效应。通过以下表一，表二来论证太阳能热水器的环保性、实用性与安全性；而表三则是太阳能路灯、普通领路灯、LED路灯投资对比方案，可知太阳能路灯：安装简便，可独立安装，无需挖沟、埋线、回填，节省施工费用；也没有停电、限电顾虑，在没有通电的地方同样使用；使用安全：使用支流电压为12V~36V，绝无触电、火灾等意外发生，不会发生触电事故；节能，向太阳索取能量，不使用常规电力能源，以太阳光转换提供电能，取之不尽，用之不竭，节省运行费用。环保，无污染，无噪音，无辐射；回收价值大，更换下的太阳能电池板和蓄电池可回收再利用；品位高，绿色、环保、节能、高科技，是使用单位形象、品位的象征。不同热水设备各种性能比较(表一)名称环保性安全性设备寿命实用性太阳能无污染安全8年受天气影响、需经常维护电热水炉无污染有漏电隐患8年耗电量大液化气污染偏高有中毒、爆炸隐患8年使用价格高天然气污染偏高有中毒、爆炸隐患8年只可区域性使用管道煤气污染严重有中毒、爆炸隐患8年只可区域性使用柴油锅炉污染严重有爆炸隐患5年需经常维护、专人管理(1)由下表二比较可知，总费用太阳能+电辅助比其它热水机组分别节约56.5%，67.3%，59.6%，135.8%，169.4%。(2)太阳能+电辅助分别比其它热水机组每年节约436175,682550,452965,1131865元！不同热水设备的节能效益分析（表二）太阳能路灯、普通领路灯、LED路灯投资对比（表三）1.5太阳能应用成本项目研究的设计原则1.5.1太阳能应用成本项目研究的本项目设计的原则：（1）应用场合广，从一般家庭到单位，企业，集团几十人、几百人至上千人的洗浴均可使用，广泛适用于学校宾光、部队、工矿企业等且能应用于大型游泳池等场所。（2）倡导环保节能，无公害，无污染、绿色环保；（3）系统运行安全可靠，故障率低；（4）节约消耗费用，充分利用太阳能资源；（5）节省投资，一次性投资，终身受益；（6）操作简单，自动化程度高。1.5.2太阳能应用成本项目研究的系统基本设计（1）太阳能系统设计成定温防水，水满温差循环系统，即可满足24小时用热水，又课充分利用太阳能；（2）阴雨天或者光照不足时，启动辅助加热系统，并通过太阳能补水，优先利用太阳能热量，最大限度减少电能消耗，并保证热水供应；（3）控制系统采用全自动控制器，保证系统运行准确可靠安全。1.6太阳能应用成本项目研究小节效益及风险分析（一）经济效益：充分利用某地区优势的同时，既实现了新兴能源的环境效益，调整能源结构，推动能源可持续发展，抢占未来经济发展的制高点，提升某的整体竞争力。太阳能光伏发电与传统火电、水电等相比，太阳能光伏发电具有绿色、清洁、应用技术成熟等优势，安全可靠，集社会效益、经济效益和环境效益于一身，有利于从根本上解决雾霾问题、减少污染、为老百姓创造宜居环境。[6]用财务评价来体现太阳能应用的经济效益。

财务评价是考察项目建成后的获利能力、债务偿还能力及外汇平衡能力的财务状况,以判断建设项目在财务上的可行性。财务评价多用静态分析与动态分析相结合,以动态为主的办法进行。并用财务评价指标分别和相应的基准参数——财务基准收益率、行业平均投资回收期、平均投资利润率、投资利税率相比较,以判断项目在财务上是否可行。（1）财务净现值

财务净现值是指把项目计算期内各年的财务净现金流量,按照一个设定的标准折现率（基准收益率）折算到建设期初（项目计算期第一年年初）的现值之和。财务净现值是考察项目在其计算期内盈利能力的主要动态评价指标。

如果项目财务净现值等于或大于零,表明项目的盈利能力达到或超过了所要求的盈利水平,项目财务上可行。

（2）财务内部收益率（FIRR）

财务内部收益率是指项目在整个计算期内各年财务净现金流量的现值之和等于零时的折现率,也就是使项目的财务净现值等于零时的折现率。

财务内部收益率是反映项目实际收益率的一个动态指标,该指标越大越好。

一般情况下,财务内部收益率大于等于基准收益率时,项目可行。

（3）投资回收期Pt

投资回收期按照是否考虑资金时间价值可以分为静态投资回收期和动态投资回收期。以动态回收期为例：

【l】计算公式

动态投资回收期的计算在实际应用中根据项目的现金流量表,用下列近似公式计算：Pt＝（累计净现金流量现值出现正值的年数-1）+上一年累计净现金流量现值的绝对值/出现正值年份净现金流量的现值

【2】评价准则

1）Pt≤Pc（基准投资回收期）时,说明项目（或方案）能在要求的时间内收回投资,是可行的；

2）Pt＞Pc时,则项目（或方案）不可行,应予拒绝。

（4）项目投资收益率ROI

项目投资收益率是指项目达到设计能力后正常年份的年息税前利润或营运期内年平均息税前利润（EBIT)与项目总投资（TI）的比率。总投资收益率高于同行业的收益率参考值,表明用总投资收益率表示的盈利能力满足要求。ROI≥部门（行业）平均投资利润率（或基准投资利润率）时,项目在财务上可考虑接受。（5）项目投资利税率

项目投资利税率是指项目达到设计生产能力后的一个正常生产年份的年利润总额或平均年利润总额与销售税金及附加与项目总投资的比率,计算公式为：

投资利税率=年利税总额或年平均利税总额/总投资×100%

投资利税率≥部门（行业）平均投资利税率（或基准投资利税率）时,项目在财务上可考虑接受。（6）项目资本金净利润率（ROE）

项目资本金净利润率是指项目达到设计能力后正常年份的年净利润或运营期内平均净利润(NP)与项目资本金(EC)的比率。

项目资本金净利润率高于同行业的净利润率参考值,表明用项目资本金净利润率表示的盈利能力满足要求。（二）环境效益：太阳能资源本身具有干净、清洁的优越性，如果降低太阳能应用成本，将太阳能充分加以利用，不仅有可能节省大量常规能源，而且可以有效地减少常规能源所带来的环境污染。太阳能系统在运行工作中不会向环境产生任何排放物，可再生、可耻与能源系统不会对环境产生有害影响。（三）社会效益：社会就业率贡献“十一五”期间中国太阳能热利用行业为社会解决上百万劳动力就业问题，为解决劳动力就业做出了贡献。表102006～2010年太阳能热利用行业就业人员数量统计表年份就业人数（万人）20062002007250200828020093002010330据调查可知，某市居民用户对太阳能应用产品高度期待，满足社