光伏发电投资回收期

经济性的评价指标很多，主要有：净现值NPV、内部收益率IRR、投资回收期Payback period和能源平均成本LEC(Levelized Energy Costs)。NPV充分体现了按现值计算的现金流，但是它不能够用来对不同规模的电站的成本进行比较。 IRR和LEC可克服上述缺点。但IRR计算中假定NPV为零时计算贴现率，并将结果与临界值进行比较，这就给计算带来了麻 烦和不确定性，因为临界值的确定也需要很好的科学性。投资回收期目前使用较多的是静态投资回收期，没有考虑现金的时间价值，所以一般可用于对一个小革新的经济价值进行粗略分析。本项目是一个在华北电力大学建立一个分布式能源系统的示范工程，具有很强的革新性，所以在对太阳能光伏电站的经济性分析的时候用的是投资回收期。而在对太阳能光热发电时考虑到太阳能光热发电系统的初始投资要比传统燃化石燃料的电站高很多，但是其后期的运行和维护等费用很低。因此对于太阳能热发电系统要对其寿命周期内的成本进行分析，而不是仅仅根据初始投资的多少来判断其经济性的好坏。所以采用LEC对太阳能光热发电系统进行经济性分析。它既体现了现金的时间价值，又考虑了电站在整个生命周期内的成本，

计算太阳能光伏发热投资回收期的模型：

太阳能光伏发电系统的设计依据，主要有三个方面：一是本地太阳能资源情况，即所处的经纬度的年太阳辐射照量；二是需要负载的年用电量；三是投资经费，最终可以由投资经费来决定建站的大小

1、 计算出太阳能电池组件的总容量，设计公式为：W0??H/QR?

式中：W0为太阳能电池组件总容量计算值，kWp（功率峰值），?为年用电同时率，取0.9，H为年用电量，单位kw?h，Q为水平面上太阳能年辐照量，单位是kw?h/m，R为太阳

2?能电池组件表面接收到的太阳能年辐照量与水平面上太阳能年辐照量的比值，一般取1.2；

是考虑了各种损失因素后的系统总效率，取为0.75【太阳能光伏发电效率的影响因素】 2、 计算出蓄电池容量，计算公式为：

C?E0D/Dd?d，式中，C为蓄电池容量的计算值，单位是kw?h，E0为平均每天用电量，

单位是kw?h，D为保障期，取为3天，Dd为蓄电池放电深度，取为0.7，?d为逆变器的效率，取为0.85

3、 计算出逆变器容量，并选择合适的控制器，逆变器容量计算公式为：

CN?Knp，CN为逆变器的功率容量，K为安全系数，取为1.2，n为考虑感性或容性负载

启动时引起冲击电流而附加的因子，取1.2，P为负载功率。 太阳能光伏发电系统的成本与效率的计算： 太阳能光伏发电系统电气负荷为100kw，其中集中式铺设在教五，主要是供教学楼照明及多媒体用电，分散式主要供应在主楼前部分路灯照明用同时承担新能源利用的展示作用，可估计该太阳能光伏发电系统平均每天用电时间为5小时，年用电量为

100?5?8760?4.38?106kw?h。我国有丰富的太阳能资源，国土总面积三分之二以上的

MJ/m（约为1111kw?h/m）地区年平均日照在2000h小时以上，年平均日辐射量在4000【李珂太阳能发电研究应用进展】以上太阳能光伏组件总容量可由公式算出为，3942.4

22kWp；供电保障期为6天，计算出蓄电池容量为43200kw.h,使用12V蓄电池3600Ah，控制

逆变器功率容量4kw，效率85%以2010年3月市场同类产品价格为依据，用投资于成本的

方法测算，该光伏发电系统投资分析如下表：

100kw太阳能光伏电站投资分布 项目 单价/元 数量 金额/元 投资/%

100kw太阳能光伏电力单位成本构成测算 项目 资金投入（元） 寿命期（年） 年度投资（元） 电能传递效率（%） 资金分摊（元/kw.h） 能效损失分摊 单位成本 表中

光伏组件 蓄电池充发电 上表？ 20 ？ / 上表？ 5 ？ 75 控制逆变 系统线路 其他 3000 20 150 85 2500 20 125 97 7000 20 350 / 合计 ？ ？ 光伏组件/组 16 ? ? ？ 蓄电池/组 8.5 ? ? ？ 控制逆变器 3000 1 3000 ？ 导线电缆 2500 ？ 支架配电柜电池箱 3000 ？ 设计施工 总计 4000 ？ ？

（1） 光伏组件发电，按照全年日照2000h，光伏组件输出功率为标称功率Wp的70%计

算，为了计算及表述简单，依据经验假设阴雨天发电量与日照角度能量损失相互抵消，不计。

光伏组件发电环节单位成本(元/（kw.h）)=光伏组件投资额（元）/光伏组件输出功率（kw.h）*日照时间(h)*寿命期（y）.

（2） 铅酸蓄电池充放电能效为71%-79%，取为75%，年度蓄电池投资分摊单位成本（元

/(kw.h)）= 蓄电池年度投资额（元）/系统年度输出电量（kw.h），系统年度输出电量=光伏组件输出功率（kw）*年日照时间（h）*蓄电池充放电效率*控制逆变器效率*系统线路效率，年度蓄电池投资分摊单位成本(元/（kw.h）)=

（3） 控制逆变器，年度控制逆变器投资分摊单位成本(元/（kw.h）)=控制逆变器年度投资

额（元）/系统年度输出电量（kw.h）

（4） 系统线路，年度导线电缆投资分摊单位成本(元/（kw.h）)=导线电缆年度投资额（元）

/系统年度输出电量（kw.h）

（5） 其他投资，包括组件支架、配电柜、电池箱及设计施工费用，共记7000元，折为年

度投资350元。年度其他设施投资分摊单位成本(元/（kw.h）)=其他设施年度投资额（元）/系统年度输出电量（kw.h）。

成本分析结论：通过以上分析可得出该100kw太阳能光伏系统的单位成本为？ 效益分析：

通过以上分析，该100kw太阳能光伏发电系统年用电量为100?5?8760?4.38?10kw?h，不考虑网损，则其年发电量也为此值，而现在北京昌平区电价为？，由此可计算出年收益为？，从而计算出投资回收期为？

太阳能光热发电能源平均成本(LEC)的：

LEC的定义非常简单，但对其数学模型不同的学者有不同的定义式，世界银行公式为：

6CLEC?(?FCR?CS,tot)?COM?L?CE (1)

Theocharis Tsoutsos公式为【 Jürgen Dersch, Michael Geyer, Ulf Herrmannet al. Trough integration into power plants—a study on the performance and economy of integrated solar combined cycle systems[J]. Energy, 2004,29：947-959.】

-N?1?(1?i）?(CIN?COM)???i???C （2） ?s,totECLEC式中CLEC为能源平均成本；?FCR为固定费率；Cs,tot为总初投资；COM为运行和维护费用；L为输入能源的年费用；C为CO2减排收益；E为年发电量；CIN为年收入；i为有效贴现率；N为系统寿命。

世界银行公式是针对太阳能热发电系统对社会效益提出的,考虑了CO2减排对LEC的影响，式(2)是针对投资者而言的。结合2种公式的特点，提出了两者的修正公式，称之为修正的世界银行公式。其中把税收、保险和折旧等影响考虑到成本中，放在公式分子上。同时吸收了世界银行公式中CO2减排带来社会效益的思想。修正的世界银行公式为：

CLEC?(CY?COM?C)/E (4)

其中

CY?Cs,tot??CRF?Cs,salv??pwf??CRF?t???Rk??pwf?k?1???Tprop?Cs,ass????CRF?Ce??CRF/?CRF ???Tinc?Tprop?Cs,ass?Tinc?im??Pk/(1?i?)k???CRF?k??补充能源资金回收系数；?pwf为现值因子；Cs,salv 为式中?CRF为资金回收系数；?CRF太阳能热发电系统折余值；Ce为辅助能源的成本； t为系统的寿命周期；Rk设备替换成本；

Tprop为财产税率；Tinc为地方收入所得税+国家收入所得税－地方收入所得税×国家收入所

得税；Cs,ass为太阳能热发电系统的评估价值；im为市场抵押率(真实抵押率+一般通货膨胀率)；i′为有效贴现率；k为运行年。

下表是美国能源部的评估分析数据【Project financial evaluation[R]. DOE Report，USA, 1998.】

太阳能光热发电的LEC

发电方式 设备 2000年 集中式发电 太阳能光热发电 塔式 槽式 碟式 碟式 1.14 0.99 1.55 分布式发电 2.24 0.60 0.50

我们可以借鉴2010年的数据来比较分析LEC，现在昌平区的电价为？尽管现在太阳能光热发电的成本还是比较高，但它对节能减排是有巨大效益的，带来的经济外部性也是非常高的，所以在华北电力大学建这样一个分布式能源中加入太阳能光热发电预期的效益也是非常可光的。

0.44 0.64 0.51 0.35 0.57 0.43 LEC/(元/kw.h) 2010年 2030年

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