家用4KW光伏发电系统经济性分析(光伏发电技术课程设计)

家用4KW光伏发电系统经济性分析(光伏发电技术课程设计) 中国占地面积广，各种资源储量丰富，但人均水平却低于世界平均水平，可开采年限也逐渐缩短。据最新调查数据显示，中国的人均剩余能源开釆储量石油为天然气为，而相对资经济技术的不断进步，人口数量的不断增多，能源损耗也越来越大。现在，全世界每年消耗的能源在亿吨标准石油，其中绝大部分都是都是不能再生资源。化石能源的不断消耗，严重的影响到我们的生存环境，空气污染逐步加剧，温室气体的排放使全球气候变暖，灾害性天光伏发系统的污染比较少，没有噪声，并且随着太阳能产业化以及技术发展，其性价比以及效率也会不断提升，同时被广泛的应用到社会生活生产的各个领域。因此对光伏发系统的应用进行分析，对于促进光伏发技术的发展具有所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发。前一个过程是光—热转换过程；后一电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清连接器并网发电第2章家庭光伏发电系统的类型连接器并网发电并网光伏发电系统主要是由光伏电缆等一些列元件构成，并网系统与其他系统的区别在于其整个系统中没有储存电能的电池，所发电量除了直接供电之外，将剩余电量并网销售的过程。并网系统在设备连接的环节中减少了蓄电池，该系统的优点是可以减少电能在往蓄电池中储存或从蓄电池中释放产生的损耗电量，同时也减少了造价成本，减少了蓄电池的所占空间，比较适合空间受限的地方。同时，并网光伏发电系统可以在有剩余电量时将电量并联到电网销售给电力企业从中获利，在发电量不足时，通过电网的连接，从电力企业购得电量进行补充，保证自己的正常用电。这一过程通过销售和购买两块计费用电能计量装置完成，与供电企业结算电费也安装这两个计量装置所记电量计算)。并网光伏发电具体组成及结构如下图1所示。方阵现阶段，许多居住在顶楼的居民或者别墅用户采用并网光伏发电系统作为家用电源。因为其造价中省略了蓄电池的费用，所以相对较低，并且该系统与供电公司的电网相连接，如果发电系统出现故障，就会自动切换成市电供电。所以可以在太阳能发电系统不能正常工作时，不影响到居民的正常电力使用，用市电作为备用电源以保证了居民的日常生活独立光伏发电系统在行业中也成为离网光伏发电系统，该系统是由太阳能电池等基础设备组成，将所发电量用于负载后，剩余电量储存到蓄电池中，当电量供应不足，会将蓄电池中的电能释放出来，以便维护整个电网的使用。离网光伏发电系统是一个小型的发电网络系统，作为一个独立的控制单元存在它替代了柴油机等消耗矿物质能源的旧型发电系统，成为独立发电系统的清洁环保、价格低廉的最佳选择。具体的离网光伏发电系统结构图如2所示。交流交流逆变器离网光伏发电系统多用于农村、山区、牧区等特殊偏远地区，这样的地方受地理位置的影响，供电条件比较差，电网相对稳定性差，而且由于地理位置的影响，导致线路所需敷设的电缆长度大，进而导致造价成本高，在使用的过程中，由于供电线路长，因此线路损耗会额外大，非常不符合经济效益。采用离网光伏发电系统，可以不受距离和供电条件的影响，自发自用，将多佘电量储存，一般蓄电池能储存的电量可以够用户正常用电天的电量设计，保证用户在连续阴雨天是仍可以正常用电。分布式光伏发电，还可以叫做分散式光伏发电再或者称为分布式供应电能，主要泛指为适合特殊用户的特别要求，根据现场要求设计的小型光伏发电系统，并且同时满足现行供电企业配电网络输电要求。运行方式以用户侧自发自用、多余电量上网，且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。直流汇流箱、交流配电柜等设备组成了分布式光伏发电系统。并且分布式发电系统还拥有供电系统监控装置以及环境监控设备。在太阳直射的情况下，该项发电设备可以正常运行，通过光伏电池将光能直接变为直流电，然后经过并网逆变器变成交流电，最终供给各种用电设备的正常运转。剩下的无用电量经过并网线路直接送入电网。分布式电源相对传统电源具有分散布局、就近利用的原则，其可以因地制泣，具有一定的地区特点。而且分布式电源作为一种清洁高效的能源，其充分利用源源不断的太阳光，取代了以前的化石资源，减少了污染。分布式光伏电网系统图如下3所示通变器柜逗变器象站道变器图3分布式光伏发电系统图第3章家用4KW光伏发电系统设计光伏发电系统的设计要本着合理性、实用性、高可靠性和高性价比(低成本)的原则。做到既能保证光伏系统的长期可靠运行，充分满足负载的用电需要，同时又能使系统的配置最合理、最经济，特别是确定使用最少的太阳能电池组件功率和蓄电池的容量。协调整个系统工作的最大可靠性和系统成本之间的关系，在满足需要保证质量的前提下节省投资，达到最好的经济效益。太阳能光伏发电系统的设计步骤和内容如图4所示。用中量的坊计(括洋性的中格单确定光状发电系统的形式收使当地才阳能瓷汤和气象地理经度；年民高常低气语；全年太2交此迎安整的生与配量计雷找地系化立置与极计图4太阳能光伏发电系统设计内容与步骤可靠工作的前提下，达到成本最低。握日平均太阳辐照量、月平均太阳辐照量和连续阴雨天数。方法：依据各部件的数理模型，采用计算机仿真，可以拟合出太阳能电池方阵每小时发通过数值分析法，可以解析太阳能电池方阵容量及蓄电池组容量之间存在的相互关系然后在特定的供电可靠性要求下，根据成本最低化的原则，确定二者各自的容量。在本章中，负载的总耗电量为4000w·h/d,选择的逆变器效率为90%,连续阴雨天数为4天，蓄电池的放电深度为70%,系统电压为48V。蓄电池容量={自给天数*日平均用电量(AH)}/{逆变器效率*放电深度*系统直流电压}南京地区全年最低气温大约为-4～-6℃,所以在此温度下，蓄电池的容量会下降10%左屋顶式太阳能光伏发电系统主要包括光伏组件、并网逆变器、监控系统、防雷以及计量装置等。其中光伏组件包括晶体硅与非晶薄膜两种电池组件，晶体硅电池组件主要使用的材确保电力系统运行的安全性与稳定性，同时这种电池组件生产过程中产生的污染小，在使用基片上，包括活性塑料、不锈钢薄板等，该种材质的经济性主要体现在：非晶薄膜电池组件太阳能电池相比，同样的发电量与功率条件下，非晶硅薄膜电池的生产成本要低，被称作是最有可能实现发电成本可以达到上网电价的太阳能发电技术。变压器，将其转化为同步交流，并且将其并入电网。该系统需要将太阳能电池组件安装在屋顶，使其可以接受太阳光照射，进而使电池组件产生直流电，系统中的逆变器，便可以将光屋顶式太阳能发电系统的综合经济性主要体现在：该系统使用的是太阳能资源，由于太环境污染问题比较严重，因此增加了一定的附加值，进而增加了生产的成本，而能光伏发电系统可以改善电源结构，提高电源保障，并且可以实现节能减排，利用此系统发电，不会产生过多的附加值，综合而言具有较强的经济性。屋顶光伏发电系统构成的经济性的因素，其中自然因素的影响最大，因为屋顶光伏发电系统运行，需要太阳能辐射支撑，对于太阳能资源不够丰富的地区而言，该系统发电的经济性则较差，因为太阳能的多少，是由日照天数以及日照时间等决定的，对于一些地区太阳能总辐射量小的，则不适合建立太阳能某屋顶式太阳能光伏发电系统，其电站位置的太阳能资源属于二类地区，全年日照小时器等，光伏电池安装与布置，采取的是铝合金支架作为连接，有效的解决了防水问题与抗风物燃料，不会产生污染物，在用时不需要采取环保治理措施，加之太阳能屋顶光伏发电受并且太阳能屋顶光伏发电，其电能转化的过程非常简单，可以由光子直接转换为电子，在这期间不需要将热能转化为机械能，并且不会出现破损问题，极大程度上节省了用成第5章题目实际案例经济性分析实地调研安装光伏发电设施的各个小区，考察项目安装地的实际情况。采用的数据来自国家庭，装机容量都为5kW,数据包括2014年全年的发电量、上网电量、国家补贴、上网电费等。照浙江省燃煤机组上网标杆电价，2013年江西省为0.4872元/kWh,2014年为0.4555元/kWh,2015年为0.4396元/kWh,呈逐年下降的趋势。家庭分布式光伏发电系统的年收入包括国家补贴、余电上网收入以及自发自用省下的电设补贴为4元。对于一个价格为5万元的5kW需出3万元，安装费用、设备的运输费用由当地供电局负责。本文中上网电价每度收入按照2014年浙江省的标准0.4555元/kWh,自用电量节省费用按照金华市居民生活电价0.6元/kWh计算。收益=自发自用电量*(用电电价+0.42)+余量上网电量*(脱硫电价+0.42)。对于电池板的使用寿命，通常按照25年计算，考虑到国家补贴年限为20年以及使用20年另外还有企业的支持以及光伏系统维修相对方便等特点，因此不考虑后期维护费用。根据调研得到了7个装机容量为4kW的光伏屋顶发电设施一年的发电量，如表1所示。可以看出，金华市4kW屋顶光伏发电系统的实际平均年发电量为4056.7度。由式(2)可以得出年均发电量为L=5kW*3.5h*365*80%=5110kWh,实际平均发电量比估算平均发电量低1053度，约为估计值的79%。家庭序号实际发电量/kwh理论发电量/kwh比值(实际发电量/理论发电量)%实际发电量低于理论发电量的主要因素安装角度，灰尘安装角度，灰尘无(发电量正常)安装角度，灰尘安装角度，灰尘安装角度，有遮挡调研的7户分布在该市的多个小区，不同小区的建筑样式不同，别墅区的周边建筑物遮挡较少，能较好地利用太阳能；而顶层复式楼的一部分水泥横梁在太阳能板上有阴影，导致接收的太阳能辐射量减少，发电量偏低。同一小区光伏发电系统的功率、技术、产品型号都相同，但发电量仍然存在较大差异。研究发现，屋顶光伏太阳能板的安装角度并不完全相同，有的甚至差异较大，一方面是屋顶实际情况的限制，另一方面业主对发电设施与建筑的协调美观的要求使得安装角度没有按照最大发电量设计安装。而组件的安装角度(方位角和倾斜角)对光伏发电系统的发电效率有直接影响，如果光伏组件安装的方位角偏离正南30°~60°时，光伏阵列发电量将减少约15%~30%[16]。以最佳倾斜角为基点，偏离5°以内对发电量影响为0.2～0.4%,偏离10°左右时影响为0.7～1.4%,偏离15°左右时影响为2.8～7.8%[17]。此外，停电导致发出的电无法使用，还有因停电导致的跳闸等以及运行过程中太阳能板件灰尘、线路损耗问题、逆变器问题等也会影响发电量。5.4经济效益分析总收益=自发自用电量*(用电电价+0.42)+余量上网电量*(脱硫电价+0.42),国家补贴=(自发自用电量+余量上网电量)*0.42,上网售电收益=余量上网电量*脱硫电价，省下的电费=自发自用电量*用电电价。图2显示发电量与实际收益的关系，一般发电量越大，总收益越大。因为总收益包含用户省下的电费，而用户自用电的电价高于上网电价，当发电量一定时，用户自用电量越少，上网电量就越多，上网电量收益占比越高，省下的电费占比越小。如果发电量较低的用户的用电量较大而发电量较高的用户的用电量较小，则可能出现发电量较低的家庭的总收益大于发电量较高的家庭的总收益。如第6个点发电量3513度，用电量1154度，第7个点发电量3576度，但是用电量只有98度，总收益反而低于第6个点的总收。图3是按照平均值来计算的总收益中不同收益来源占比，所占比例最大的是国家补贴，达46%,其次是上网电量收益，占比41%,而省下的电费只占总收益13%,图是各个发电项目中国家补贴。在总收益中的占比，一般都在45%以上。最低的为41%,该用户发电量为4082度，低于平均值近500度，而用电量为1271度，比平均值高近400度，省下的电费较多，所以在总收益中，国家补贴占比较低，但仍超过40%。因此国家对分布式光伏的扶持政策很重要。计算得补贴大约为50%的光伏系统成本，所以初步得初期投资由5