造價控制在光伏工程中的應(yīng)用研究

摘 要：現(xiàn)階段我國光伏發(fā)電技術(shù)仍然不夠完善，還沒有進行大面積推廣及應(yīng)用。因此，在光伏工程中，造價成本相對較高，應(yīng)采取科學(xué)的手段進行造價控制，這樣才能切實提高經(jīng)濟效益。本文對造價控制在光伏中的應(yīng)用展開分析探討，并提出了自己的一些看法。

關(guān)鍵詞：造價控制；光伏工程；應(yīng)用；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.087

近年來，國家高度重視太陽能光伏發(fā)電，并大力開展光伏工程建設(shè)。隨著一系列政策的出臺，光伏發(fā)電將越來越廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活，真正實現(xiàn)商業(yè)化。本文對造價控制在光伏工程中的應(yīng)用展開分析探究，希望能為同行提供一點幫助。

1 光伏發(fā)電原理概述

光伏發(fā)電通常是指，由于半導(dǎo)體材料本身具有一定的光生伏特效應(yīng)，充分借助這個特點，將不同的太陽能電池進行串聯(lián)，最終形成太陽能組件，輔以功率控制器，最終能夠?qū)崿F(xiàn)借助太陽能發(fā)電[1]。其中，半導(dǎo)體材料是構(gòu)成裝置的基礎(chǔ)。一旦受到光照作用，半導(dǎo)體材料容易產(chǎn)生空穴對，在PN結(jié)電場的作用下，電子流及空穴流分別進入到N區(qū)和P區(qū)，最終形成電流。通常來說，電流大小與空穴對的多少、界面面積等因素成正比。在光伏發(fā)電過程中，溫度對發(fā)電效率會產(chǎn)生一定的影響。通常來說，溫度越高，光伏發(fā)電效率反而會隨之下降。

2 造價控制在光伏工程中的應(yīng)用

2.1 物理模型的建立

通常來說，太陽能組件、逆變器及控制器等共同構(gòu)成了光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的具體構(gòu)成如下圖1所示。

由以上圖1所示，由不同的太陽能電池進行串聯(lián)，最終形成太陽能組件，而太陽能組件是電池方陣的組成部分。利用電池方陣，能夠有效滿足輸出功率方面的需求。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，控制器具有較為重要的作用[2]。控制器能夠使太陽能發(fā)電功率始終保持在最大值附近，因而使發(fā)電效率能夠維持在較高水平。除此之外，控制器還能起到溫度補償?shù)茸饔茫绕涫窃谟行┑胤?，溫差相對較大，利用控制器進行溫度補償，能夠有效避免溫度分布不均勻?qū)Πl(fā)電造成的影響。此外，控制器還能應(yīng)用于參數(shù)檢測及蓄電池充放電等方面。

蓄電池組能夠有效實現(xiàn)直流電的存儲，這樣可以為負(fù)載提供使用。在白天，借助電池方陣，有利于蓄電池充電的順利進行。到了晚上，蓄電池電量可以充分應(yīng)用于負(fù)載運行。為此，應(yīng)切實保障蓄電池具有較高的充電效率。與此同時，還應(yīng)從成本及造價的角度充分考慮，以促進光伏工程的進一步推廣應(yīng)用。

逆變器能夠?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)換為380V或220V標(biāo)準(zhǔn)交流電，從而使負(fù)載能夠直接進行使用。

2.2 數(shù)學(xué)模型的建立

在這個公式中，每千瓦時用電花費的成本用OM表示，α表示費用系數(shù)，其取值范圍為0.005-0.015之間，n表示光伏工程的使用年限，通常在計算中數(shù)值為20，表示理想情況下為使用20年。

3 造價控制在光伏工程中的具體應(yīng)用

我國是較為傳統(tǒng)的煤炭消耗大國，煤炭在我國能源消耗中占據(jù)很大比例。然而，煤炭資源并不是取之不盡的，尤其是隨著工業(yè)化的發(fā)展，煤炭消耗率也在逐年不斷增加。根據(jù)國際能源機構(gòu)預(yù)測：全世界煤炭能使用220年，油氣開采高峰在2012年附近，并在30-60年后消耗殆盡。大規(guī)模使用化石燃料已經(jīng)對地球生態(tài)環(huán)境造成了巨大的破壞，我國1997年正式加入《京都議定書》，以法規(guī)的形式限制溫室氣體的排放，并以支付履約費的形式對超出排放限制的國家進行處罰。所以以太陽能、風(fēng)能為主的新型可再生能源體系應(yīng)用前景十分廣闊。

基于經(jīng)濟性的角度進行考慮，在光伏工程具體應(yīng)用過程中，應(yīng)切實加強造價方面的控制。然而，單品硅組件等半導(dǎo)體材料本身價格昂貴，在光伏工程實際應(yīng)用過程中，從經(jīng)濟性的角度考慮，在光電轉(zhuǎn)換器件的選擇上，以多品組件相對較為合適，更具有經(jīng)濟性。在具體應(yīng)用的過程中，選擇多品組件的型號為SYK240-30P，控制其尺寸長寬高分別為1640mm、992mm及50mm。太陽能發(fā)電板單品的最大功率大約在240W，按照目前的市場，每瓦時價格在5元-6元之間，具體的實際參數(shù)情況見下表1。研究表明，不僅輻射能量能夠有效影響光伏發(fā)電量，日照時數(shù)也對光伏發(fā)電量產(chǎn)生重要的影響。然而，在實際應(yīng)用的過程中，氣象臺報道的日照實數(shù)僅僅是實測數(shù)值，在實際計算的過程中，還需要進行單位換算，轉(zhuǎn)換為我們?nèi)粘Ｓ嬎阈枰哪攴逯等照諗?shù)。

由于全國各地地理位置各不相同，年日照數(shù)和接受的太陽輻射總量也各不相同。

根據(jù)中國氣象局發(fā)布的《太陽能資源評估方法》（QX/T89-2008），按照日照輻射強度將我國分為四類地區(qū)。

一類地區(qū)（最豐富帶）全年輻射量在6300MJ/m2以上。主要包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部、新疆南部、河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部等地。

二類地區(qū)（很豐富帶） 全年輻射量在5040～6300MJ/m2。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇中北部和安徽北部等地。

三類地區(qū)（較豐富帶） 全年輻射量在3780～5040MJ/m2。主要是長江中下游、福建、 浙江和廣東的一部分地區(qū)，春夏多陰雨，秋冬季太陽能資源還可以。

四類地區(qū)（一般帶） 全年輻射量在3780MJ/m2以下。主要包括四川、貴州兩省。此區(qū)是我國太陽能資源最少的地區(qū)。

一、二、三類地區(qū)，年輻射量不小于3780 MJ/m2，是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區(qū)，面積較大，約占全國總面積的2/3以上，具有利用太陽能的良好條件。四類地區(qū)雖然太陽能資源條件較差，但仍有一定的利用價值。

應(yīng)用光伏發(fā)電，需要考慮到在不受太陽能輻射的作用下該如何發(fā)電[3]。因此，蓄電池的選擇也至關(guān)重要。蓄電池不僅僅應(yīng)具有良好的性能，還應(yīng)充分考慮到其經(jīng)濟特性。以某家庭式光伏工程花費的初期投資為例，展開經(jīng)濟性分析。具體的投資情況如下表2所示。

現(xiàn)階段，針對光伏工程，國家出臺了相關(guān)政策，進行資金補貼，用以促進光伏工程的發(fā)展。具體的補貼數(shù)額為，每瓦時補助資金在7元-8元之間。在2012年，國家又頒布了新的政策，即在光伏工程中，如果選擇品體硅組件半導(dǎo)體材料，那么每瓦時補助資金達到9元。通過國家的補貼政策，在光伏工程實際應(yīng)用的過程中，能夠切實減小成本，大約成本能降低50%。在本工程案例中，5.66萬元的投資，經(jīng)過國家補貼之后，僅僅需要花費成本3.6萬元。該小型光伏發(fā)電工程能夠取得大約為74%的綜合效率，年發(fā)電量計算得出4583.7KW·h，在光伏工程具有投入運行階段，大約花費的維護費用占到總成本的0.45%。綜合計算來看，每年收益額大約達到4500元左右，如果要收回成本，只需要7年即可。通常來說，使用壽命大約在20年到25年之間。

綜合來看，盡管光伏工程相對純利潤不是太高，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏工程的應(yīng)用將越來越廣泛，因而造價控制就顯得至關(guān)重要。為切實加強造價控制，降低光伏工程成本，應(yīng)從以下幾個方面做起：第一，應(yīng)從光電轉(zhuǎn)換效率方面考慮，不斷促進太陽能發(fā)電過程中光電轉(zhuǎn)換效率的提高。第二，應(yīng)從成本的角度考慮，不斷降低發(fā)電裝置中各部分組件的成本，如蓄電池、太陽能電池等。第三，應(yīng)從逆變器與控制器的角度進行考慮，不斷提高其效率。

4 結(jié)語

目前利用太陽能進行光伏發(fā)電雖然還沒有真正大范圍普及，但是其具有較為廣闊的發(fā)展前景。盡管光伏工程相對純利潤不是太高，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏工程的應(yīng)用將越來越廣泛，因而應(yīng)切實加強造價控制，促進光伏工程的進一步實際應(yīng)用。

參考文獻：

[1]李永華，袁超，蒲亮.屋頂式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟性分析[J]. 電力科學(xué)與工程，2013（09）：29-33.

[2]邵漢橋，張籍，張維.分布式光伏發(fā)電經(jīng)濟性及政策分析[J]. 電力建設(shè)，2014（07）：51-57.

[3]孫艷偉，王潤，肖黎姍，劉健，余運俊，莊小四.中國并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟性與環(huán)境效益[J].中國人口.資源與環(huán)境，2011（04）：88-94.