1、专业硕士学位论文托克泰光伏发电项目可行性综合评价研究Research on the Comprehensive Evaluation of the Photovoltaic Power Generation Project on Tuoketai张 恒2013 年 12 月国内图书分类号：F224学校代码：10079国际图书分类号：338密级：公开专业硕士学位论文托克泰光伏发电项目可行性综合评价研究硕 士 研 究 生：张恒导师：温磊 教授企业 导 师叶洵 高级工程师申请学位：工程硕士专业领域：项目管理培养方式：在职所在学院：经济管理系答辩日期：2014 年 3 月授予学位单位：华北电力大学Cl2、assified Index: F224U.D.C: 338Thesis for the Master DegreeStudy on the Comprehensive Evaluation Photovoltaic Power Generation Project on TuoketaiCandidate：Heng ZhangSupervisor：Lei WenSchool：School of Business AdministrationDate of Defence：2014Degree-Conferring-Institution：North China Electric Power 3、University华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文托克泰光伏发电项目可行性综合 评价研究，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研 究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日华北电力大学硕士学位论文使用授权书托克泰光伏发电项目可行性综合评价研究系本人在华北电力大学攻读硕士 学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所 有，本论文的研究4、内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关 于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电 子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或 其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于（请在以上相应方框内打“”）：保密，在 不保密年解密后适用本授权书作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘 要摘要光伏发电是一种直接将太阳能辐射转换成为电能的新型发电技术。在能源短 缺、环境污染严重的背景下，光伏发电以其独特的优势代替传统化石燃烧发电，民 展速度迅猛。通过调查、研究拟建光伏发电项目的自然、社会、技术因素，5、预测光 伏发电项目未来的经济效益、社会效益、环境效益，可以为投资决策提供科学依据。本文主要围绕托克泰地区光伏发电项目进行研究。首先查阅国内外相关资料, 对国内外光伏项目评价的相关研究进行总结概述；广泛收集关于光伏发电项目的相 关资料。根据评价指标选取的依据和原则，分别构建了包括太阳能资源评价指标、 方案设计评价指标、经济评价指标、社会评价指标、环境评价指标这五个指标的综 合评价指标体系，并详细探讨了各个指标的具体含义；结合托克泰地区的实际情况， 对该地区的光伏发电项目进行了详细的分析；最后，采用梯形模糊数相似度的评价 方法，对托克泰地区光伏发电项目的可行性进行评价，得到托克泰地区的太阳能资 源6、较为丰富，项目具有较高的技术水平，光伏发电项目不仅能给企业带来巨大的经 济利益，还推动社会发展，环境保护，故而托克泰地区的光伏发电项目具有较高的 可行性。关键字：光伏发电，可行性分析，指标体系，梯形模糊数，综合评价IAbstractAbstractPhotovoltaic is a electricity generating technology which transfer solar radiation into electricity. In recent years, the solar photovoltaic industry based on its peculiar adva7、ntage and characteristics has developed rapidly due to the energy shortage and environment destruction. The economic benefits, social benefits and environmental benefits of photovoltaic power generation project is forecasted by taking into account factors such as photovoltaic natural factors, social8、 factors and technical factors. It can offer the scientific basis for enterprises investment decision.This paper mainly studies the photovoltaic power generation project around trafigura Thai areas. First, the research stage and development status of photovoltaic project evaluation is summarized and9、 the relevant data is collected; Second, it structure comprehensive evaluation index system such as solar energy resources evaluation index, design evaluation index, economic evaluation index, social evaluation index, environmental evaluation index based on the basis and principles of the selection,10、 and discusses the specific meaning of each index; Combined with the actual situation of tuoketai, photovoltaic power generation project in the area are analyzed; finally, we make a reasonable evaluation of the feasibility of photovoltaic power generation project by using trapezoidal fuzzy number. t11、hus this paper can conclude that its solar energy resources are rich, the project has high technical level, photovoltaic power generation project can not only bring huge economic benefits to the enterprise, also promote social development and environmental protection. Therefore, photovoltaic power g12、eneration project on tuoketai has the high feasibility.Key Words: Photovoltaic power generation， feasibility analysis， index system， trapezoidal fuzzy number，comprehensive evaluationII目 录目录摘要IAbstractII第 1 章 绪 论11.1 研究背景及意义11.1.1 研究背景11.1.2 研究意义11.2 研究思路与方法21.2.2 研究思路21.2.2 研究方法21.3 论文组织结构3第 2 章 光伏发13、电项目与国内外研究现状42.1 光伏发电的概念42.1.1 光生伏效应42.1.2 光伏发电系统42.1.3 光伏发电系统分类52.2 光伏发电项目国内外研究现状和前景62.2.1 国外光伏发电研究现状62.2.2 国内光伏发电研究现状82.2.3 太阳能光伏发电的前景92.3 小结10第 3 章 光伏发电项目可行性指标体系研究113.1 光伏发电可行性综合评价指标体系与评价模型113.1.1 评价指标体系的特点113.1.2 评价指标选取的依据113.1.3 评价指标选取的原则123.2 光伏发电可行性综合评价指标的建立133.2.1 太阳能资源评价指标143.2.2 方案设计评价指标15314、.2.3 经济评价指标183.2.4 社会评价指标193.2.5 环境评价指标203.3 小结21第 4 章 托克泰地区光伏发电项目方案评价分析224.1太阳能资源分析224.1.1 托克泰太阳能资源224.1.2 站区年平均和月平均太阳辐照量224.1.2 日照时数分析254.1.3 太阳能利用价值274.2技术方案分析284.2.1 光伏组件选型分析284.2.2 光伏方阵设计分析324.2.3 光伏方阵安装方式选择334.2.4 光伏方阵接线方案分析364.2.5 辅助技术方案分析364.3 经济效益分析374.3.1 项目投资总成本374.3.2 盈利能力374.3.3 清偿能力分析315、84.4 社会效益分析394.4.1 充分提升当地资源利用率394.4.2 拉动当地的经济394.4.3 有利于节能减排指标的实现404.4.4 提高就业率404.5 环境效益分析404.5.1 噪声分析404.5.2 施工粉尘分析404.5.3 有害气体分析414.5.4 污染物排放分析414.6 小结42第 5 章 托克泰地区光伏发电项目可行性综合评价435.1 梯形模糊数评价方法概述435.1.1 梯形模糊数基本定义435.1.2 梯形模糊数基本运算445.2 光伏项目可行性综合评价465.2.1 评价各级指标465.2.2 项目综合评价485.3 小结49第 6 章 结论与展望506.16、1 结论506.2 展望50附表52参考文献58攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加科研情况61致谢62个人简介63目 录华北电力大学硕士学位论文第 1 章 绪 论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景进入 21 世纪，全球经济增长引发的能源消耗达到了前所未有的程度。常规化 石燃料大多属于不可再生能源，在预计若干年后总会消耗殆尽。据统计，典型常规 化石燃料煤炭、石油、天然气可开采年限分别为 227 年，39.9 年，61 年1。能 源是世界各国的经济命脉，是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。近 20 年 来，世界上引发了许多危机和冲突，归根结底是由于争夺能源而引发的。如两伊战 争，前苏17、联出兵阿富汗，海湾战争，科索沃战争，美国推翻塔利班，伊拉克战争等。 欧美国家针对中东、里海等石油资源展开了激烈的较量和错综复杂的斗争，新能源 产业的开发已经上升为国家战略问题。从另一方面讲，煤炭开采和燃烧的过程中， 带来了生态问题越来越严重，这直接威胁到区域生态安全，影响人们的正常生活1。 如煤炭在燃烧的过程中产生 CO、CO2，SO2 是一种有毒的气体，使血红蛋白失去输 氧能力，使人体因缺氧而窒息死亡；CO2 会导致全球温室效应2。在此背景下，发展可再生能源已成为解决可持续能源供应和环境保护的重要问题。目前世界各国十分重视太阳能资源的开发利用工作，可通过生物转换、光热转 换、光电转换、光化学18、转化等方式利用太阳能。作为新能源和可再生能源，水电、 核电、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等的开发利用引人瞩目。在各种 新能源和可再生能源的开发利用中，以太阳能发展研究最为迅速3。太阳能是一种 把太阳光转换成电能的绿色可再生能源。据估算，一年之中投射到地球的太阳能能 量相当于 137 万亿吨标准所产生的热量，大约为目前全球一年内利用各种能源所产 生能量的两万倍，已经被国际公认为是未来最有竞争性的能源之一。太阳能资源取 之不尽、用之不竭，周而复始，可以再生，分布较为广发，不会生产出污染环境的 有害气体，也不会破坏生态平衡。可以说利用太阳能发电是实现经济可持续发展， 满足能源需求增长的重要19、战略。1.1.2 研究意义我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接受 的太阳辐射能约为50x1018kJ，全国各地太阳年辐射总量达335837kJ/cm2a，中值 为586kJ/cm2a。尤其是青藏高原地区，那里平均海拔高度在4000m 以上，大气层薄11而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。如“日光城”拉萨市，1961年至1970年的 平均值，年平均日照时间为3005.7h，相对日照为68%，年平均晴天为108.5天，阴天 为98.8天，年平均云量为4.8，太阳总辐射为816kJ/cm2a，比全国其它省区和同纬度 的地区都高。因此太阳能利用前景广阔。本文主要研究托克20、泰地区光伏发电项目可行性综合评价。从太阳能资源、技术 方案、经济效益三方面进行可行性分析。提出光伏发电指标体系并进行模糊评价。 对我国进一步推广太阳能的应用具有较强的理论和现实意义：（1）对托克泰光伏发电项目进行可行性研究。从从太阳能资源、技术方案、 经济效益、社会效益以及环境影响五方面进行分析，准确计算开发太阳能资源为了 加强托克泰太阳能资源的高效利用，科学合理的开发利用太阳能资源，减少不可再 生的化石类能源的利用，进一步在该地区大力推广太阳能的应用。（2）本文对托克泰光伏发电项目可行性进行综合评价。准确计算开发地太阳 能资源的数量，对其进行正确评估。同时准确评估区域内的太阳能资源，对于该区21、 域内的太阳能资源开发利用具有较强的指导意义。1.2 研究思路与方法1.2.2 研究思路本文在研究光伏发电相关理论和方法的基础上，以托克泰地区光伏发电项目为 例，在充分调研的基础上，对托克泰地区光伏发电项目是否可行进行分析。本文对 托克泰地区的太阳能资源、项目的技术方案、经济财务、社会效益以及环境效益进 行详细分析。通过归纳总结，构建了光伏发电项目可行性综合评价指标体系，采用 科学的方法计算分析，得出客观的评价结论。1.2.2 研究方法本文在查阅大量文献后，对现有的项目可行性评价理论成果进行了整理和总 结，结合托克泰地区光伏发电项目的实际数据，采用如下的研究方法：（1）文献分析法。目前我国光伏22、发电技术相对不成熟，相关理论相对较少。 本文在查阅大量资料的基础上，通过对资料的归纳总结，确立文章的题目、研究内 容、整体思路。（2）定量与定性研究相结合。本文构建了光伏发电项目可行性综合评价指标 体系，全面客观的选择评价指标，采用定量与定性的指标结合起来的原则，为投资 决策提供客观依据。（3）理论与实证研究相结合。以托克泰项目建设为例，研究太阳能资源、项目的技术方案、产生的经济效益以及社会效益，并对该项目的可行性进行了综合的 评价。1.3 论文组织结构论文共分 6 章，各章内容简介如下：第 1 章：绪论。阐述了本课题的研究背景及意义，提出了论文的研究思路和方 法，最后对论文的内容编排及创新点23、作了简要介绍。第 2 章：光伏发电项目相关理论与国内外发展趋势研究。阐述了光生伏特的概 念和光伏发电系统的概念，介绍了三种光伏发电系统；归纳总结国内外光伏发电的 研究现状，并分析光伏发电发展趋势。第 3 章：光伏发电项目可行性指标体系研究。首先介绍了光伏发电评价指标体 系的特点、评价指标的选取依据及选取原则，建立了综合评价指标体系，详细分析 了太阳能指标、方案设计指标、经济指标、社会指标以及环境指标，并对相应指标 的含义进行了介绍。第 4 章：托克泰地区光伏发电项目评价分析。对托克泰地区的太阳能资源、项 目的技术方案、经济财务、社会效益以及环境效益进行详细分析。首先介绍了托克 泰地区太阳能资源24、的概况，分析在特殊环境下，代表气象站对工程的影响；其次分 析了光伏组件的选型、方阵的设计以及辅助方案的设计；然后分析了项目的财务评 价、社会效果，最后从噪音、有害气体等方面分析了环境效益。第 5 章：托克泰地区光伏发电项目可行性综合评价。由梯形模糊数能够评价各 层指标，故本文采用梯形模糊数评价方法。首先详细介绍了梯形模糊数的基本定义 和运算，然后评价了托克泰地区光伏发电项目各级的指标，分析了太阳能指标、技 术指标、经济指标、社会指标以及环境指标的重要程度，最后对整个项目进行模糊 综合性评价。第 6 章：结论与展望。对本文进行总结，提出需要改进的地方。第 2 章 光伏发电项目与国内外研究现状2.25、1 光伏发电的概念由于太阳能具有丰盈，无污染和可再生性的特点，已成为有前途的替代来源。 利用太阳能的通常分为两个主要领域：太阳能光热和太阳能发电。最常见的是用于 提供房子和游泳池的热水，这是直接利用太阳热的能量。2.1.1 光生伏效应光生伏特效应（Photovoltaic effect）：某些物质受到光照时后，其电性质发生改 变进而转换成电能，这类现象被称为光伏效应。光生伏特效应主要是应用在半导体 PN 结上，把辐射转换成电能。典型的光伏器件是光伏电池（也成“太阳能电池”）。 在这些光伏电池产生的 太阳能转换包括两个主要阶段。首先，光（光子）的吸收产生电子-空穴对，从而引 起电子凝聚分离在价带26、中。因此，电子和空穴被该设备的结构，在负极端子和正极 端子上的孔的电子，产生一个电压差，当光伏电池都集中在面板，他们给原点到光 伏发电机或光伏组件，在太阳能发电系统中使用4。2.1.2 光伏发电系统光伏发电(Photovoltaic)是当半导体界面受到光照时，物质体内的电荷分布状态 发生变化而将太阳能转化为电能的技术，其核心原理是依靠光生伏打效应，在半导 体器件表面产生电动势进而形成电流。太阳能光伏发电系统是一个新兴的发电系统，不论是独立光伏系统还是并网光 伏系统，一般由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器以及蓄电池5四大部分组成。 图 2-1 是光伏发电系统构成图6。变换器直流负载防逆流检测光27、伏 阵列 电池逆 变 器工作变压器电 网控制器蓄电池交流负载图 2-1 光伏发电系统构造图（1）太阳能电池板是光伏发电系统中的核心部分，主要是用于存储太阳能资 源或将太阳能资源转换成电能供负载使用。（2）太阳能控制器是控制蓄电池的充电电流和电压，保证快速、高效、平稳 的为蓄电池充电，尽量减少在充电的过程中的消耗，避免充电或放电时间过长而导 致蓄电池的损坏。（3）逆变器是一种将低压(12 或 24 伏或 48 伏)直流电转变为 220 伏交流电的 电子设备，能够把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为 220V,50Hz 正 弦波）。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。（4）蓄电池是在充电28、时将电能转换为化学能，在放电时将化学能转换为电能 的电气化学设备，蓄电池能够直接存储直流电供负载使用。蓄电池分为铅酸蓄电池、 梅兰日兰蓄电池、UPS 蓄电池、磷酸铁锂蓄电池以及超级蓄电池。2.1.3 光伏发电系统分类按照光伏技术的应用模式，光伏发电项目分为独立光伏发电系统和并网光伏发 电系统。（1）独立式光伏发电系统 独立式光伏发电系统是属于孤立的发电系统，跟公共电网不相连，人们需要用电时，一般提前用蓄电池存储所需电能。根据用电负载的特点，独立式光伏发电系 统可分为直流、交流和交、直混合系统等几种，其主要区别就是看系统中是否带逆 变器7。因此，一般来说，独立式光伏发电系统主要8由光伏阵列控制器29、蓄电 池组逆变电路等部分组成，如图 2-2 所示。电视、收音机光伏阵列电池控制器逆 变 器交流直流电冰箱照明蓄电池电机图 2-2 独立式光伏发电系统（2）并网式光伏发电系统 并网光伏发电系统一般是国家级电站，主要有光伏阵列电池方阵和逆变器组成。太阳能量通过光伏阵列电池变成直流电，然后通过逆变器直接输入公共电网中。 并网光伏发电系统不含蓄电池，没有蓄电池储能和释放能量的过程，能最大限度提 高输入公共电网的能量，减少中间过程的能耗。交流电力公司直流逆 变 器光伏阵列电池计量表负 载图 2-3 并网式光伏发电系统2.2 光伏发电项目国内外研究现状和前景2.2.1 国外光伏发电研究现状1839 年，法30、国科学家 Becqurel 首次发现了光生伏打效应。将两片金属浸入溶液， 受到阳光照射时，金属内的电荷分布会发生变化，产生额外的伏打电势9。1954 年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了能将太阳能转 换为电能的单晶硅光伏电池10，这是光伏发电技术的一次历史性突破。当今世界各国尤其是发达国家对太阳能光伏发电的开发和利用技术相当重视。 早在 20 世纪 70 年代，各国学者就将注意力放到太阳能资源上，希望利用光伏发电技术来缓解能源带来的危机；到 20 世纪 80 年代，虽然世界经济从整体上处在衰退 阶段，但光伏发电产业却一直以 10%15%的递增速度保持着发展。到了 90 年代末 31、期，光伏产业发展更为迅猛，成为了全球高新技术中增长速度最快的产业之一11。 P Hersch 和 K Zweibel 12介绍了光伏（PV）太阳能电池和系统的理论和设计的非数学解释。探讨了典型的单结晶硅太阳能电池，先进的单晶硅太阳能电池。 贝尔实验室13对硅光伏电池的研究进一步细化，使研究人员在阳光直射下能够获得 6%的效率增加到 11%。 Zwim14分析了光伏产业发展的动力机制，研究了激励政策对光伏产业发展的重要性，探讨了实施成本竞争战略来扩大光伏市场的可行性。Billinton 和 Karki 15提出了一种模拟方法，利用光伏能源系统时，提供客观的 指标，以帮助小型的，孤立的系统，规划者32、决定合适的安装地点，选择光伏阵列或 柴油单位的产能扩张和优化光伏渗透率水平。R. Chenni16研究了一种建模过程中配置的计算机模拟模型，能够证明在光照和 温度环境变化方面的电池的输出特性。模拟铜铟硒（CIS）薄膜，多晶硅和单晶硅 四种不同材料下，三种类型的太阳能电池模块，并对其进行评价。Jiang 等17给出了一种改进的 Matlab 的 Simulink 仿真模型的太阳能光伏电池， 并比较其结果与其他现有车型。他们还展示了模型的精确模拟的能力和光伏组件的 特性。该模型还可以用来设计和模拟太阳能光伏发电系统与不同的电源转换器拓扑 和控制器，包括不同的 MPPT 控制方法。Jia-Min S33、hen 等18提出了一种单相三线电网连接的转换器（STGPC）与储能正 极接地光伏发电系统（PGPGS）。详细介绍了系统配置、控制原理以及控制块。通 过对 PGPGS 光伏系统进行测试，验证了该系统具有良好的性能。Lijun Qin 和 Xiao Lu19为了提高光伏发电系统，提出了一种新的方法跟踪光伏 发电系统的最大功率点，根据数学模型，测量输出功率的变化，从而调节输出电压 的最大功率。该方法可以有效地提高太阳能发电系统的功率。J.M. Pacas 等20提出了一种增强界面网格连接的太阳能光伏发电系统。所采用 的拓扑结构包括一个三级级联的 Z 源逆变器，能够独立地控制在配电网的有功和无 功功34、率流，极大地提高了电力系统的运行和控制。Joo Vicente Akw 等21收集来自全球的辐射和日照长度的数据，并对其进行处 理分析，对巴西南部建筑立面光伏发电潜力进行评估。L.M. Ayompe 和 A. Duffy22采用卫星数据，从太阳能资源、光伏系统的节能性 能、能量输出、性能比、经济效益以及电力平准成本六方面进行光伏系统发电潜力 的评估。Aragones Beltran 等23结合案例，采用 ANP 法对光伏发电项目技术进行选择，提出了基于风险最小化理论的最佳项目决策方法。Hamakawa24研究了太阳能电池生产技术及集成技术，并提出来支撑并促进光 伏产业的方案。Meng J 等235、5阐述基于不确定性信息风力和光伏发电预测的电力经济调度模型， 考虑了旋转备用和可中断负荷的成本，对系统的 10 个单位组成进行仿真实例，证 明了模型的有效性。Chen S F 等26通过对测试结果的分析，光伏发电系统的特性所讨论的，对住宅 用户系统的状态进行了一系列的实验研究，探讨了分布式光伏并网配电网络对住宅 用户造成的影响。国外侧重于技术方面的研究，大部分学者对光伏发电系统中主要组成部分进行 创新设计，从而提高光伏系统的效益；还有部分学者构建光伏系统模型，通过实验 验证模型的有效性；只有少部分的学者研究成本对光伏系统的影响，如 Dai L 和 Feng P27使用成本效益分析理论，结合层次36、分析法,建立了成本效益分析指标体系，定量 研究光伏发电企业的问题，并提出了发展对策。2.2.2 国内光伏发电研究现状中国光伏产业开始于上世纪 70 年代，并在新的世纪蓬勃发展。中国拥有较为丰富的太阳能资源，每年有超过 2000 阳光小时，总太阳能达到 4900 万 PJ。截至2007 年底，全国共有 50 多家厂商的太阳能电池，有超过 50 个太阳能电池制造商，总生产能力 2900 兆瓦，年产量达到 1188 兆瓦，这意味着中国已经超过日本，成为 太阳能电池生产大国。从消除孤岛效应角度，郑诗程等28分析了光伏发电系统中的孤岛效应，提出来 主动频率偏移法来对其进行识别，并采用 MATLAB 进行37、系统仿真。郭小强等29介 绍了孤岛效应的原理，对比无源检测方法和有源检测方法，提出了电压前馈正反馈 扰动孤岛检测方法，并进行仿真实验。从逆变器设计角度，张超等30设计了一种由 Buck-Boost 电路和电流源高频链逆 变器构成的小型光伏发电系统，通过实验证明了该系统的效率较高。董密和罗安31 对光伏系统中逆变器进行设计，分析了不同逆变器的拓扑结构与控制方法。杨水涛 等32提出基于 Z 一源逆变器的单级光伏发电系统的双级控制策略，并采用 Saber 和 MatlabSimulink 软件混合仿真。从最大功率跟踪方法角度，栗秋华等33提出了一种新的光伏发电系统最大功率 跟踪方法改进的自适应占空比38、扰动法，构建了光伏电池仿真模型，进行仿真实 验。曾志等34提出了滑模极值搜索-PI 复合控制方法对光伏发电系统中最大功率点 进行跟踪，并在 Simulink 环境下进行仿真实验。桂存兵35提出了一种以开关频率为控制变量的 MPPT 阻抗匹配方法，来实现光伏发电系统中 LCC 谐振电路的最大功 率点跟踪(MPPT)，并进行仿真实验。从管理角度，曹石亚等36分析了光伏发电成本类型以及其影响因素，对光伏电 度成本进行测算，得出未来 30 年光伏发电发展路线。蒋志坚、周聃和阴振勇37为 了降低供暖成本，设计了两个太阳能发电辅助供电系统，简化了原有的辅助供电系 统，并对两个方案的供暖状况进行调试运行。李39、永华38对屋顶式太阳能光伏发电系 统的经济行进行分析研究，介绍了经济型影响因素，提出了优化系统，提高能源利 用率的建议。廖志凌， 阮新波39提出一种新的太阳能独立光伏发电系统能量管理 控制策略。钱伯章40针对太阳能电池的昂贵发电成本，分析和预测了国内外的太阳 能光伏产业链的现状与发展；指出研制高效率、低成本太阳能光伏发电系统将是今 后的任务。从实证角度，唐春林41对中国光伏发电行业的宏观环境、结构、基本特征以及 模块化环境进行分析，结合西藏新兴公司的案例，通过分析该公司竞争对手和内部 价值链，提出该公司的生存战略以及营销策略。何颖和赵争鸣42首先对新疆太阳能 资源现状进行介绍，阐述了光伏发电发40、展潜力，并针对新疆能源产业存在的问题， 提出了相应策略，指出光伏发电在新疆应用具有积极地实际意义。2.2.3 太阳能光伏发电的前景在当今能源短缺的现状下，各国都加紧了发展光伏的步伐。美国提出“太阳能 先导计划”意在降低太阳能光伏发电的成本，使其 2015 年达到商业化竞争的水平； 日本也提出了在 2020 年达到 28GW 的光伏发电总量；欧洲光伏协会提出了 “setfor2020”规划，规划在 2020 年让光伏发电做到商业化竞争。在发展低碳经济的 大背景下，各国政府对光伏发电的认可度逐渐提高43。中国也不甘落后，近年来相继提出了太阳能光电建筑应用财政补助资金管理 暂行办法、金太阳示范工程等41、鼓励光伏发电产业发展的政策；2010 年国务院颁布 的关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定明确提出要“开拓多元化的太阳 能光伏光热发电市场”；2011 年国务院制定的“十二五”规划纲要再次明确了要重点 发展包括太阳能热利用和光伏光热发电在内的新能源产业。一系列的政策支持让中 国光伏发电发展之路更加宽广。从太阳能光伏发电发展现状看：光伏组件生产情况，中国大陆已成为全球主要 的太阳能电池和组建制造中心，其后是中国台湾、德国和日本。全球前 20 位太阳 能电池制造商中，有 8 家中国大陆企业、5 家欧美企业、4 家台湾企业、3 家日本企 业，中国大陆有 6 家企业进入前十位。光伏装机情况，欧盟累计42、装机容量超过 29GW， 占到全球光伏装机总量的 70%。价格方面，受到光伏市场从供应受限向需求驱动转变，以及光伏组件产能过剩的影响，过去 3 年内光伏组件价格大幅下降，降幅接近50%。预计光伏技术领域的投资将从 2010 年的 350400 亿欧元翻倍增长至 2015年的 700 亿欧元，组件终端价格还将持续下降。技术发展方面，结晶硅太阳能电池 仍是主流技术，2010 年其市场份额约占 85%，主要优势是能够在相对较短的时间内 提供、组装和开工生产。2005 年2009 年，薄膜太阳能电池投资有大幅度的增加， 目前，该行业已有超过 200 家。聚光光伏（CPV）是一个新兴市场：一种是高聚光 43、倍数，超过 300 个日照强度；另一种是中低聚光倍数。目前 CPV 的市场份额还很 低，但有越来越多的企业开始关注该领域。此外，染料敏化太阳能电池也已准备进 入市场，电池主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极 和导电基底等几部分组成，欧、美、日等发达国家已投入大量资金对其进行研发。2.3 小结本节介绍了光生伏特、光伏发电、光伏发电系统的概念，介绍了独立式光伏发 电系统、并网式光伏发电系统和分布式光伏发电系统；归纳总结国内外光伏发电的 研究现状，并分析光伏发电发展趋势。第 3 章 光伏发电项目可行性指标体系研究3.1 光伏发电可行性综合评价指标体系与评价模型3.1.1 评价44、指标体系的特点光伏发电可行性评价指标体系是用来衡量光伏发电项目潜力的一种尺度。光伏 发电作为一种新型的领域，发展十分迅猛。太阳能资源是取之不尽、用之不歇的， 合理使用太阳能资源，能够缓解常规化石燃料日益衰竭的压力，还能保护人们赖以 生存的环境。光伏发电能够给经济、社会、生态等带来可观的效益。因此，构建光 伏发电可行性指标体系既要体现各方面效益的特点，又要体现光伏发电自身的特 征，具体包括：（1）评价内容广泛 光伏发电项目可行性研究主要从太阳能资源的丰富程度、给企业带来的经济效益、给社会带来的效益、给环境带来的效益这四个方面。建设光伏发电，首先要考 虑建设地区太阳能资源丰富程度，如果该地区太阳能45、资源较为良好，考虑建设光伏 发电项目；其次，任何项目的建设最终目的是为企业带来最大的利润，光伏发电项 目的构建也不例外。在从项目的投资和收益、偿还债款能力等经济方面评价项目的 可行性情况；光伏发电项目的建设在一定程度上拉动了该地区的经济、增加了其财 政收入、对当地居民生活质量产生正面影响等，这些是光伏发电项目带来的社会效 益；环境效益主要是指光伏发电所带来的减排效益。（2）自身效益与社会、生态效益并重 光伏发电项目评价指标体系的构建必须在保证光伏发电企业自身经济良好的基础上，拉动社会发展、促进生态文明，处理好“经济、资源、环境、社会”的关 系，实现可持续发展。3.1.2 评价指标选取的依据本文46、中光伏发电项目可行性评价指标体系的选择主要基于对区域的太阳能资 源分析、光伏发电项目所带来的经济、社会以及生态可行性的分析，通过对光伏发 电国内外研究现状的分析研究、影响光伏发电项目的因素大体上可以分为44：（1）自然资源 对于光伏发电项目而言，太阳能资源的储量和可利用率尤为重要，它们直接影响着光伏产业当前以及未来的发展能力。我国太阳能资源虽然储量巨大，但是受自然因素和地理因素，太阳能资源分布极为不均，不同地区的太阳能资源可利用率也 相差很大。（2）技术因素 可再生能源是新兴的能源，利用这些可再生能源要求具有先进的技术水平和具有创新能力的人才。目前，我国光伏发电的创新性基础研究较为薄弱，从国外47、引入 先进的观念和技术。通过光伏发电技术创新，能够提高太阳能资源的利用率，降低 发电成本，提高光伏企业的核心竞争力。（3）市场需求 产业的存在是以消费市场的需求为前提的。光伏发电产业主要是满足落后区域内居民对电力的需求。越是偏远的地区，资源越是匮乏的地区，对太阳能能源发电 企业的吸引力越强。（4）经济发展水平 经济发展水平既能够决定该地区太阳能资源消费量，又能决定该地区的电力消费水平。经济发展水平越高，居民用电量也就越大，光伏发电产业的发展价值也就 越高。（5）资金投入能力 光伏发电项目初期需要大量投资额、场地费用以及人员成本费用，后期的设备维护费也很高。企业建设光伏发电项目最终目的是为了获取48、利益，光伏发电项目要 为企业带来经济利益，即企业投入资本，最终要有回报。资金投入的越多，光伏发 电产业发展也越快，所带来的利润也越可观。（6）环境约束 环境问题是世界各国都要关注的问题。传统火力发电的过程中会产生大量污染物，对环境造成极大危害。光伏发电很少会产生环境污染物，能够改善地区的生态 环境。3.1.3 评价指标选取的原则由于研究条件的限制，本文选取一下几个原则对光伏发电项目可行性指标体系 进行选择。（1）系统性原则 光伏发电项目可行性指标体系必要系统地反应光伏发电项目的基本状况，不能片面/从单一方面看待问题，要有层次、有顺序、有逻辑、协调且同一的构建指标 体系，将复杂的问题鲜明的表达出49、来。（2）全面性原则 每个问题之间都是相互联系，相互影响的。选取指标体系时，要综合考虑所有19方面，即能全方面反映出研究对象的主要信息。光伏发电项目可行性评价是一个多 目标的复杂系统，要从项目发展特征集合上测度指标。构建指标体系时，要全面反 映光伏发电资源、经济、社会、生态环境的特征。（3）代表性原则 代表性原则要求指标要有概括性，能反映出研究对象某方面特征。光伏发电项目实施有很多因素影响，其评价指标也较为广泛。在构建光伏发电项目可行性指标 体系时，应该把握好代表性原则，避免指标广泛而空洞，从具体问题出发，选择有 高度代表性的主导因子，尽可能避免信息冗余。（4）科学性原则 每个项目的建设有着严50、格的要求，评价指标时要根据国家的相关政策规定，结合光伏发电项目自身的特点，科学地反映光伏发电项目的基本状况、系统结构、功 能状况等。同时，要采用客观科学的方法筛选评价指标，降低主观因素的影响。（5）可比性原则 光伏发电项目可行性评价指标影响的因素较多，必须要时间和空间上可以进行比较。选择的指标要存在差异，并且能够通过量化等对数据进行处理，增强光伏发 电项目可行性指标的可比性。（6）定量与定性指标结合 定性指标时能够用文字定义的指标，定量指标是可以用数字量化的指标。构建光伏发电项目可行性综合指标体系，要采用定量与定性指标相结合的原则，合理的 选择评价指标体系，保证项目可行性评价客观、公正。3.251、 光伏发电可行性综合评价指标的建立根据光伏发电项目可行性的主要研究方面，遵循上文所述的评价指标特点、选 取原则和依据，建立光伏发电项目可行性综合评价指标体系。表 3-1 是光伏发电项 目可行性综合评价指标体系。表 3-1 光伏发电项目可行性综合评价指标体系目标层一级指标二级指标光伏发电项目可行性研究指 标体系太阳能资源评价指标 B1太阳能丰富程度 C1太阳能利用价值 C2太阳能稳定程度 C3方案设计评价指标 B2光伏组件选型 C4光伏方阵设计 C5光伏阵列安装方式设计 C6光伏方阵接线设计 C7辅助方案设计 C8续表 3-1 光伏发电项目可行性综合评价指标体系目标层一级指标二级指标光伏发电项目52、可行性研究指 标体系经济评价指标 B3投资成本 C9盈利能力 C10清偿债款能力 C11社会评价指标 B4当地资源利用率 C12拉动当地经济 C13提高就业率 C14节能减排程度 C15生态评价指标 B5噪音 C16粉尘 C17有害气体 C18污染物排放 C193.2.1 太阳能资源评价指标在超高温的条件下，质量较轻的原子相互间发生聚合作用，能够释放出能量。 太阳内部具有大量这种原子，它们连续不断的发生核聚变反应，释放出巨大的能量。 我国幅员广大，太阳照射时间较长，所辐射的能量将更大。据统计，每年我国陆地 表面接受太阳能辐射能约为 50*1018KJ，尽管地球大气层的削弱了太阳辐射能量， 也能53、达到 1.73105KJ，相当于人们使用 5.9*1.6 吨的燃煤所释放的能量。分析太阳 能资源状况，是开发该地区太阳能的基础。本节从太阳能资源丰富程度、太阳能资 源利用价值和太阳能资源稳定程度三方面构建太阳能资源指标体系45-46。（1）太阳能资源丰富程度 以太阳总辐射的年总量为指标，进行太阳能资源丰富程度评估，等级见表 3-2。表 3-2 太阳能资源丰富程度等级资源丰富程度太阳总辐射年总量资源最丰富6300KJ/m2资源很丰富区5040 KJ/m26300 KJ/m2资源丰富区3780 KJ/m25040 KJ/m2资源一般区3780 KJ/m2受地理位置影响，我国太阳能资源分布不均，大致54、可以分为 5 个地区。一类地区主要包括青藏高原、宁夏北部和新疆南部等地区，太阳辐射能达到 921 kJ/cm2a； 二类地区主要包括河北西北部、山西北部、甘肃中部、青海东部、新疆南部等，太 阳辐射能最高达到 670x104kJ/cm2a；三类地区主要包括山东、河南、河北东部、甘肃东南部、福建南部等地区，太阳能资源较为丰富，辐射量最高达到 586x104 kJ/cm2a；四类地区主要包括长江中下游、福建、广东的一部分地区，秋冬季时太 阳能资源较为丰富，辐射量能够达到 502x104 kJ/cm2a,；五类地区主要包括四川、 贵州两省，太阳能资源最少，最高辐射量才能达到 419x104kJ/cm255、a。从这五类地区太阳能资源产生的辐射能能够发现：总体上我国的太阳能资源较 为丰富，全国总面积 2/3 以上地区能够获得较为丰富的太阳能辐射能，这说明如果 能有效的利用太阳能资源，我国化石能源的压力就能得到缓解，市场经济也能健康 发展。本文分为太阳能资源丰富程度、太阳能资源利用价值、太阳能资源稳定程度 三方面构建太阳能资源体系。（2）太阳能资源利用价值 不可置否，我国大部分地区拥有着较为丰富的太阳能资源，但是不是所有的太阳能辐射量能够充分使用。太阳能资源的使用受外部环境影响，假设某地区太阳能 资源丰富，如果该地区没有相应的设备，技术发展也不成熟，太阳能资源的利用率 基本为 0；但是如果该地区光伏56、发电技术相当成熟，太阳能资源的利用率随之增加， 这样在很大的程度上减少了 CO2 等污染环境的气体排放。利用各月日照时数大于 6h 的一天数为指标，反映一天中太阳能资源的利用价值。一天中日照时数如小于 6h，其太阳能一般没有利用价值。（3）太阳能资源稳定程度 受地理位置影响，太阳照射在某地区的时间长短不同，相应的太阳能资源也是不同的。在光伏发电项目中，太阳能资源稳定的稳定程度直接关系到项目是否可行。 太阳能资源稳定程度是一年 1 月至 12 月中日照时数大于 6h 的天数最大值比 1 月至 12 月中日照时数大于 6h 天数最小值的值，反映太阳能资源全年分布变幅的大小。 比值越小说明太阳能资源57、全年变化越稳定，就越利于太阳能资源的利用。太阳能资源稳定程度计算公式如下：K =maxDay 1，Day 2 LDay 12 minDay 1，Day 2 LDay 12 式中：K 为太阳能资源稳定程度无量纲数指标， Day 1 ， Day 2 LDay 12 为一年各 月日照时数大于 6h 的天数。3.2.2 方案设计评价指标（1）光伏组件设计 太阳能光伏系统中最重要的组件是电池，电池是收集太阳光的基本单位，大量的电池合成在一起构成光伏组件。下面是几种常用的组件类型。1）单晶硅、多晶硅太阳能电池。晶体硅作为基本的电池材料一直保持着统治 地位。目前国内外使用最普遍的是单晶硅、多晶硅太阳能电池，58、而且国内的光伏组 件生产也主要是以单晶硅、多晶硅太阳能电池为主。商业化的多晶硅电池片效率一 般在 12-16左右，单晶硅电池片电池效率在 13-18左右。2）薄膜光伏电池主要包括：非晶硅、铜铟硒和碲化镉三种。非晶硅电池是在 不同衬底上附着非晶态硅晶粒制成的，工艺简单，硅原料消耗少。但由于其光学带 隙为 1.7eV，使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，这样一来就限制了 非晶硅太阳能电池的转换效率。此外，其光电效率会随着光照时间的延续而衰减， 即所谓的光致衰退 S-W 效应，使得电池性能不稳定，衰减较快。使用寿命短（10-15 年），直接影响了它的实际工程应用。3）数倍聚光太阳能电池是利用59、反射或折射聚光原理将太阳光会聚后，以高倍 光强照射在光伏电池板上达到提高光伏电池的发电功率。国外已经有过一些工业化 尝试。目前国内聚光太阳能电池研究尚处于示范运行阶段，聚光装置采用有多种形 式，有：高聚光镜面菲涅尔透镜、槽面聚光器、八面体聚光器等。由于聚光装置需 要配套复杂的机械跟踪设备、光学仪器、冷却设施，且产品尚处于开发研究期，其 实际的使用性能及使用效果尚难确定。根据国外的应用经验，尽管实现多倍聚光可 以节省光伏电池，但是随着电池价格的不断下降，相对于聚光器所增加的成本，总 体的经济效益并不明显。（2）光伏方阵设计光伏方阵（PV Array）又称光伏阵列，是由若干个光伏组件或光伏板在机械60、和 电气上按一定方式组装在一起并且具有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。其 工艺原理是把能将太阳光转换为电能的未用电池组件，安装在固定支架上，通过逆 变器等未用设施把转换成的电能传输至用电器终端或并网传入供电线路。光伏阵列是分布式光伏并网电站系统的关键部件，其 I-V 特性是太阳辐射强 度、环境温度和光伏模块参数的非线性函数47。光伏方阵设计包括光伏方阵容量和布置设计、光伏子方阵容量设计、太阳电池 组件的串并联方式设计以及光伏阵列的行、列间距。太阳电池组件串联的数量由逆变器的最高输入电压和最低工作电压，以及太阳 电池组件允许的最大系统电压确定，太阳电池组串的并联数量由逆变器的额定容量 确定。61、在条件允许时，应尽可能的提高直流电压，以降低直流部分线路的损耗，同 时还可减少汇流设备和电缆的用量。光伏组件阵列的行距通过阴影遮挡来计算：D = cos AH/ tanarcsin(sinf sind + cosf cosd cosw)式中：D遮挡物与阵列的间距， m ；A太阳方位角，deg；f 纬度(在北半球为正、在南半球为负) deg；d 赤纬角(-23.45)，deg； H光伏方阵的上下边的高度差， m ；w 时角，deg。（3）光伏阵列安装方式设计 在光伏发电系统的设计中，光伏组件方阵的安装方式直接影响系统对太阳总辐射量的接收，从而影响光伏发电系统的发电能力。光伏方阵的安装方式有简单的62、固 定式、倾角季度调节式和自动跟踪式三种类型。自动跟踪式又可分为“单轴跟踪”、“双 轴跟踪”两种类型。1） 固定式：光伏方阵固定安装在支架上，一般朝正南方向放置，且有一定的 倾角。倾角可根据当地太阳辐射值和地理位置进行优化选择。2）倾角季度调节式：与固定式类似，不同之处在于其方阵倾角通常设计成约1565，在此角度之间可以手动调节，每 10设置一个档位。在夏季，正午太阳 高度角较大，方阵倾角可适当减小；而在冬季时，正午太阳高角度较低，方阵倾角 可适当增大，从而使太阳光入射到方阵面上，使其入射光线与方阵面法线间的夹角 尽可能小来提高方阵面年发电量。3） 自动跟踪式 单轴跟踪式：它通过围绕位于光伏方63、阵面上的一个轴旋转来跟踪太阳。该 轴可以有任一方向，但通常取东西横向、南北横向、或平行于地轴的方向。最常见 的是轴取为南北横向，且有一定的倾角。 双轴跟踪式：它有两个可以旋转的轴，通过旋转这两个轴可使得方阵面始 终和太阳光垂直，从而最大可能捕获太阳能 DNI 值。对于确定的地点，取得全年各月水平面上的平均太阳辐射资料(总辐射量、直接 辐射量或散射辐射量)后，便可以算出不同倾角的斜面上全年各月的平均太阳辐射 量。综合考虑积雪、占地面积、阴影遮挡、支架承载等因素，旨在追求倾斜面全年 最大辐射量及全年最大的发电量。（4）光伏方阵接线方案设计 光伏方阵接线是将由若干个光伏组件或光伏板在机械和电气上按一64、定方式组装在一起。如：太阳能电池组件串联，要考虑电池组件的数量，光伏组件的最佳工 作电压，逆变器的最大电压等，确定光伏组件电池串联的数量，并将太阳能电池串 联组装起来。不同的光伏组件，其接线的方式不同。与太阳能电池接线方式不同，汇流箱、 逆变器等有自己独特的接线方式， 通过一定的技术，一定的方式，组装接线。（5）辅助技术方案设计 光伏发电项目辅助技术主要从三方面介绍，分别为对环境的监测，融雪措施以及对光伏组件的清洗。1） 环境监测 环境是光伏发电项目的重要影响因素之一。在光伏发电的过程中，光伏发电的环境影响主要包括：土地使用、视觉影响、空气污染、噪音污染、排放物污染等多 方面。对于太阳能光伏发65、电系统或太阳能应用研究来说，精确的测量当然是首要重 要的。需要监测的指标除了太阳辐射之外，还包括许多产生影响的环境因素，例如， 系统的基本供应量，环境温度、组件温度、风速、风向、光的成分，以及其他对光 能转换产品影响的气象参数。2）融雪措施受冷空气影响，我国大部分地区冬季会出现降雪，气温会降到 0o，这样就会容易产生积雪结冰的现象。安装光伏组件时，应采取必要的通风降温措施以抑制其表 面温度升高。冬季光伏组件上的积雪不易清除，因此安装光伏组件时，应采取融雪 扫雪及避免积雪滑落后遮挡光伏组件的措施。3）光伏组件清洗 由于光伏系统运行时间长，光伏组件表面会产生灰尘、污垢等不洁物，这会严重影响光线的透66、射率，降低组件接收的太阳能辐射量。同时，光伏组件表面产生的 污垢，会在光伏组件局部形成热斑效应，降低组件的发电效率。因此，在光伏系统 运行中，要定期对光伏电站的组件进行清洗，保证光伏发电系统具有较高的发电效 率。3.2.3 经济评价指标光伏发电项目能够给企业带来一定的经济效益，本文从投资相对成本、盈利能 力、清偿债款能力以及成长力四方面分析光伏发电项目的经济可行性。（1）投资相对成本 投资成本包括项目决策工作成本、设计成本、采购成本、实施成本、人工成本、设备成本、其他成本以及不可预见成本。光伏发电项目是一个高成本项目，如：光 伏组件要用到单（多）晶电池片、钢化玻璃、EVA、TPE、硅胶等，这些67、材料的技 术要求、质量要求都很高，相应的成本必然不菲。同时，建设光伏发电项目，需要 构建光伏发电站，占用大面积的土地，这就产生了土地占用成本。因此，建设项目 前，要考虑企业投资相对成本，既能够保证企业正常运行，又开发新能源项目。（2）盈利能力盈利是支付长期本金利息所需资金最可靠、最理想的来源，项目的盈利主要是 指项目建成投产后所产生的利润和税金等。盈利能力即企业赚取利润的能力，也称 为企业的资金增值能力。在光伏发电项目建设经济效益分析中，应着重分析光伏企 业财务状况，分析拟建项目建成投产后所产生的利润额。盈利能力的评价不仅要考 虑目前的盈利水平，更重要的是要对盈利来源、构成及其稳定性进行深入分68、析，并 对建设改造实施后影响电力企业未来盈利能力的主要因素及变化趋势做出判断。（3）清偿债款能力 偿债能力是评价电网建设的总体负债水平以及分析短期和长期偿债能力。由于光伏发电项目不涉及短期借款，因此在本文光伏发电项目中，只考虑长期偿债能力 情况。根据托克泰光伏发电项目建设的实际情况，该项目的偿债能力通过利息备付 率和偿债备付率两个指标来反映。3.2.4 社会评价指标社会效益是经济效益和环境效益的前提，而社会效益又是通过经济效益和环境 效益来体现的。从社会角度，光伏发电项目可行性研究如下：（1）提升当地资源利用率 资源是指一定地区内拥有的物力、财力、人力等各种物质要素的总称。我国拥有着丰富的矿物69、资源、水资源、土地资源、森林资源、矿藏资源等，但是随着经济 的发展，这些资源被破坏，部分资源通过一定手段或采取某种措施能够恢复，剩下 的资源只能被永久的破坏。光伏发电项目可以建立在被破坏的土地上，提高了土地 的利用率。（2）拉动当地经济增长 按照推动社会经济可持续发展的原则，站在全局的高度，分析光伏发电项目对实现国民经济发展战略目标的贡献，评价光伏发电项目的社会效益。太阳能资源隶 属地区所有，对太阳能资源进行开发和利用，不仅要对光伏发电项目给企业所带来 的经济效益进行分析，还应该上升到地区战略的高度，考虑光伏发电项目对地方的 影响。总之，既要重视微观经济效益，又要兼顾宏观经济效益。（3）就业人70、数 我国是人口大国，每年就业情况都不乐观。今年受金融风暴的影响，就业市场整体更不景气，很多企业为了节约人工成本而大规模裁员，或者减少劳动力的引进， 这样导致劳动力持续积压。企业建设光伏发电项目，选择经验丰富，吃苦耐劳的劳 动者，共同建设光伏发电站、光伏发电组件等。大力发展新兴行业（即光伏发电行 业），在一定程度上缓解了劳动力积压的情况，给部分人员提供了就业/再就业的机 会，提高了就业率。（4）节能减排程度 经济的发展给能源带来负面影响，为了减少废弃物和环境有害物的排放，国家提倡节能减排。光伏发电是使用太阳能资源，通过一定技术，将太阳辐射能量转换 成电力，以供人们使用。光伏发电过程中不产生或甚少71、产生污染物，因此，大力发 展并利用光伏发电可以有效的减少3.2.5 环境评价指标目前，我国环境状况形势严峻，在化石能源方面资源匮乏，若以目前的速度继 续进行开采，几十年或百年之后这些常规化石能源将不复存在。即使是进口，也等 于将生命线交与别国掌握。除此之外，化石能源燃烧会产生大量有害气体（如 CO2、 NO、CO、SO2 等）、粉尘、噪音，还会排除有害的污染物，这些带来严重的环境问 题。因此必须考虑能源供给的多样化，太阳能以其无处不在，永不枯竭的特点成为 安全独立能量来源的最佳选择。根据国际和我国关于环保上的评价指标，结合光伏 发电产业的特点，选择了噪音、粉尘排放量、有害气体排放量、污染物排放72、量作为 光伏发电项目环境可行性分析的指标。（1）噪音 噪声是指对人们正常休息、学习和工作以及要听的声音产生干扰的声音。噪声级为 3040 分贝是比较安静的正常环境；超过 50 分贝就会影响睡眠和休息。噪音 会让人感到烦躁，长期生活在噪声环境中会危害人类健康。在光伏发电项目施工期， 不可避免会产生噪音，影响周围环境及人们生活。（2）粉尘粉尘是指悬浮在空中粒径小于 75m 的固体微粒。过多的粉尘对人体、植物、 建筑都有一定危害。当人体吸入过多粉尘后，会引起中毒性肺炎，甚至会引起肺癌； 当粉尘落到植物叶面上，会抑制植物的生长；当粉尘附着在建筑上，会导致建筑遭 到腐蚀。光伏发电项目施工过程中，需要建机73、挖土、装车运货，可能会造成粉尘污 染。（3）有害气体 有害气体是指有毒且对人体有危害的气体，常见的有一氧化碳，二氧化硫，三氧化硫，甲烷等。部分气体具有腐蚀性，经呼吸道进入人体，可造成记性中毒。光 伏发电系统将太阳能转化成电能不产生有害气体，但是光伏发电项目施工过程中， 可能会存在燃烧废弃物现象，造成环境的污染，危害人们身体健康。（4）污染物排放 污染物排放是指生活或工作中，将污染源排放入环境或或其他某种设备的过程。污染排放量应保持在某个范围内，否则对环境和人们的身体健康有极大的影响。22在光伏发电项目中，破损的建造材料可能被随意丢弃；施工人员生活污水会被任意， 这些行为都会破坏施工周围的生态环74、境。3.3 小结本章主要是对光伏发电项目可行性评价指标体系的构建。根据评价指标选取的 依据和原则，结合光伏发电项目的特点，分别从太阳能资源、技术、经济、社会以 及环境这五个方面构建了光伏发电项目可行性评价指标体系，并详细介绍各个指标 体系的具体含义，分析数据的来源。第 4 章 托克泰地区光伏发电项目方案评价分析4.1太阳能资源分析4.1.1 托克泰太阳能资源托克泰地处我国北部边疆，位于北纬 37245323、东经 971212604之 间。除大兴安岭北段外均属于温带大陆性季风气候，大部分地区年平均气温为 0 8之间，由大兴安岭向东南、西南递增。内蒙古的太阳能资源很丰富，年总辐射 量在 475075、6500MJ/m之间，全区年总辐射量在 1528kWh/m以上的太阳能丰富地 区和年总辐射量在 1359-1528 kWh/m的太阳能较丰富地区所占面积约为 72 万平方 公里，占全区总面积的 61%。4.1.2 站区年平均和月平均太阳辐照量（1）站区年平均和月平均太阳辐照量90080070060050040030020010001月2月3月4月5月6月7月8月9月 10月 11月 12月逐月总辐射值（ M J/ m 2 ）图 4-1 为托克泰地区实测数据太阳辐射月季变化图。图 4-1 实测数据太阳辐射月际变化图由图 4-1 得出，各月太阳辐射量在 270790MJ/m间变化，其中 6 月份太76、阳总辐 射量最大 789.5MJ/m，12 月份最小为 268.3 MJ/m。参照 2008 年 8 月 1 日中国气象局发布的中华人民共和国行业标准太阳能资 源评估方法，对本项目所在地太阳能资源进行评估，以站址水平面总辐射的年总 量为指标，进行太阳能资源丰富程度评估。经整理计算，本站址太阳能水平面总辐 射年总量为 6146.86MJ/m。根据我国太阳能资源分布分类，属于类，即太阳能资源丰富区。（2）典型日变化分析 利用整理得到的现场实测逐时数据来分析各月典型日变化特点，再进一步了解项目所在地的太阳能资源日变化趋势，以确保太阳能资源利用最大化。为更直观的 显示全年辐射量在全年各月里的变化规律，77、做出 2008 年 1 月2008 年 12 月各月典 型日太阳辐射变化图。将每月出现最大太阳辐射量的某天定为最大日，将一个月中 太阳辐射量最小的某天定为最小日，将选择出的最大日和最小日组成每月的典型 日。我们从中选择几个代表月份分析太阳辐射变化图，分别选取为一月、二月、三 月。290.110.1辐射量（kWh/m2）0.090.080.070.060.050.040.030.020.010最大日最小日0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23时间图 4-2 2010 年 1 月典型日太阳辐射变化图图 4-2 表示78、的是一月份典型太阳辐射的变化，从图中我们可以得到：最大日和最小日的太阳辐射量的变化规律是相同的。在 0 时到 8 时期间，太阳辐射量几乎忽略不计；从 8 时开始，太阳能辐射量逐渐上升，在 13 时达到最大，随后太阳能辐射量开始下降，到 18 时太阳能辐射量几乎为 0，并一直持续到 24 时。0.150.140.13辐射量（kWh/m2）0.120.110.10.090.080.070.060.050.040.030.020.010最大日最小日0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23时间图 4-3 2010 年 279、 月典型日太阳辐射变化图图 4-3 表示的是二月份典型日太阳能辐射量变化。从图中我们可以得到：在 0时到 6 时期间，无论是最大日和最小日，太阳辐射量的变化规律是相同的，几乎为0。从 7 时开始，最大日的太阳能辐射量不稳定，时高时低，但是大体上是上升的；在 13 时，最大日的太阳能辐射量达到最大，随后开始稳定下降，到 18 时太阳能辐射量几乎为 0，并一直持续到 24 时；而最小日的太阳能辐射量从 8 时开始持续上升，达到 13 时开始下降，最终在 18 时为 0。0.20.18辐射量（kWh/m2）0.160.140.120.10.080.060.040.020最大日最小日0 1 2 3 480、 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23时间图 4-4 2010 年 5 月典型日太阳辐射变化图图 4-4 表示的是二月份典型日太阳能辐射量变化。从图中我们可以得到：在 0时到 6 时期间，无论是最大日和最小日，太阳辐射量几乎不发生变化。从 7 时开始，最大日的太阳能辐射量从 6 时开始持续上升，到 13 时达到最大，然后太阳能辐射 量开始下降，但是太阳能辐射量不稳定，时高时低，在 20 时降到 0；而最小日的太 阳能辐射量从 7 时开始不稳定，时高时低，但是大体上是先上升后下降，同样到 20 时为 0，并一直持续到 24 时。081、.20.175辐射量（kWh/m2）0.150.1250.10.0750.050.0250最大日最小日0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23时间图 4-5 2010 年 8 月典型日太阳辐射变化图图 4-5 表示的是八月份典型日太阳能辐射量变化。从图中我们可以得到：在 0时到 7 时期间，最大日的太阳辐射量一直为 0；从 7 时稳定上升，到 13 时开始下降，但是太阳能辐射量不稳定，时高时低，最终在 14 时达到最大辐射量；从 16 时到 20时，最大日太阳能辐射量是稳定下降的，最终在 20 时降为 0。在 082、 时到 8 时期间，最小日的太阳辐射量一直为 0；在 9 时到 19 时太阳能辐射量大体上是先上升后下降，最终在 20 时最小日的太阳辐射量降为 0。最大日最小日0.12辐射量（kWh/m2）0.10.080.060.040.0200 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23时间图 4-6 2010 年 11 月典型日太阳辐射变化图图 4-6 表示的是 11 月份典型日太阳能辐射量变化。从图中可以得到：在 0 时到7 时期间，最大日的太阳辐射量一直为 0；从 7 时稳定上升，到 13 时开始下降，最终在 18 时降为83、 0。二最小日的太阳辐射量从 0 时到 7 时期间为 0，然后在 8 时整体上升，在 15 时达到最大辐射量，随后稳定下降，最终在 18 时最小日的太阳辐射量 降为 0。4.1.2 日照时数分析36003500340033003200310030002900280027002600日照小时数（h）从收集的现有资料中，我们将磴口，伊和胜，东乌素三个气象站近些年相同年 份 1994-2002 年间日照时数做折线对比图。东乌素 磴口 伊和胜1994年1995年1996年1997年1998年1999年2000年2001年2002年图 4-7 日照时数在三者之间年际变化间的比较从图 4-7 可以看出，三84、者的走向趋势基本一致，除 1999，2000 和 2002 年，东 乌素气象站年日照时数显著高于其他两气象站，剩余年份年日照时数都是磴口气象站高于东乌素气象站高于伊和胜气象站，结合图 4-7 可以看出，日照时数变化越往 西越好。一般情况下，日照时间的长短与到达地面的太阳辐射量呈正相关关系。因 此也间接说明了太阳辐射值越往西越好。三个气象站中，磴口气象站离站址最近，因此它很好的代表了站址地区的基本 气象要素情况。因此本工程阶段将磴口气象站作为其本气象要素代表气象站。磴口气象站位于托克泰县巴彦高勒镇，于 1954 年设站，地理位置为北纬 4020、东经 10700。观测场海拔高度为 1055.1m85、，气压表海拔高度 1055.6m。 气象站风仪高度几经变换，现距地高 10.5m。经过对磴口气象站极值气象要素整理得出下表：表 4-1 代表气象站极值气象要素表项目数值发生日期项目数值发生日期极端最高气温40.12005.6.22平均沙暴日数6d极端最低气温-34.21971.1.22平均雷暴日数19d最大积雪深度12cm1967.11.28标准冻土深度108cm1967.3，5 天多年极大风速24.7m/s（1）日照小时数年际变化分析350034003300320031003000290028001992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 20086、1 2002 2003日照时数（h ）图 4-8 为磴口气象站 1992 年2003 年 30 年间的日照小时数分布图。图 4-8 日照时数年际变化分析图从图 4-8 可以看出，近 12 年间年日照小时数与年太阳平面辐射量的变化除了1992-1995 年之间存在差异外，其他年份趋势基本一致，其数值区间在 3000h3500h 之间。12 年间的年平均日照小时数为 3279.233h；最低值出现在 1992 年，为 3048.2h； 最高值出现在 1995 年，为 3476.2h。近 10 年间的年平均日照小时数为 3304.39h， 最高值出现在 1995 年，达到 3476.2h；最低值出现87、在 1994 年，为 3109.4h。（2）日照小时数月际变化分析3503303102902702502302101901701501月 2月 3月 4月 5月6月 7月8月 9月 10月 11月 12月月平均日照时数（h）磴口气象站 1992 年2003 年 12 年间逐月的日照小时数分布图如图 2-9 所示。图 4-9 日照时数月际变化分析图由图 4-9 可以看出，近 12 年间平均日照小时数月际变化与平均太阳辐射量月际 变化趋势基本一致，月日照小时数从 2 月开始急剧增加，5 月达峰值，6 月有明显 下降，6-8 月达到变化不明显，10 月有回升，之后迅速下降，2 月达最小值。3 月 188、0 月日照小时数均在 260h 以上，5 月为 322.6h，是全年月日照时数最长的月份。4.1.3 太阳能利用价值太阳能利用价值主要从不同运行模式下光伏阵列面上年总辐射量、月总辐射量 和辐射变化率上体现。总辐射量越大，辐射变化率越低，太阳能开发利用价值越大。光伏组件的运行方式有固定安装式和自动跟踪式两种。其中自动跟踪系统包括 单轴跟踪系统和双轴跟踪系统。计算倾斜面上的太阳辐射量，通常采用 Klein 计算 方法。利用 RETScreen 软件，采用所选验证后的实测测光数据计算各种不同运行方 式方阵阵列面上各月当地太阳能资源。见表 4-2。表 4-2 不同运行模式下的光伏阵列面上年总辐射量和月89、总辐射量(MJ/m)月份水平面固定倾角 35 度水平单轴双轴1 月293.1542.1442.7838651.59422 月361.2552.4635.2482846.95283 月466.5564.0744.0189843.65174 月632.6670.9853.8408897.96925 月650.2618.0995.74891021.0056 月789.5715.6998.06081017.689续表 4-2 不同运行模式下的光伏阵列面上年总辐射量和月总辐射量(MJ/m)月份水平面固定倾角 35 度水平单轴双轴7 月770.9714.0871.4638888.55948 月640.9690、44.2862.9325894.29719 月471.6534.2619.1869673.088210 月440.7609.1612.324756.582311 月323560.8510.4986724.400112 月268.3529.0450.6305692.9949年总辐射6108.57254.23868596.7389908.783辐射变化率1.01.191.41.61综上所述，托克泰地区海拔高、气候干燥，日照时间长，年日照时数 3300 小时；太阳辐射强度高，年太阳辐射量可达 6108.5MJ/m；太阳能资源丰富，且本站 址所处地区地势平坦开阔，大气污染程度极低，属未开发的盐碱地，非91、生态保护区， 也非候鸟栖息地，具有很好的太阳能开发利用价值，适于建设大规模光伏发电工程。4.2 技术方案分析4.2.1 光伏组件选型分析（1）太阳能电池选型1）太阳能电池类型 太阳能光伏系统中最重要的组件是电池，电池是收集太阳光的基本单位，大量的电池合成在一起构成光伏组件。聚光光伏电池光电转换效率高，但需要配备一套 包括聚光器，散热器，跟踪器及机械传动等的聚光系统。因为聚光使电池板变热， 而在同样的光照下，电池的输出功率随温度升高而降低，每升高 1效率下降 0.35%0.45%，所以必须有散热器。不跟踪太阳光聚光器聚光效果不理想，发电量 提高有限，与加入聚光器的价格相比不合算，所以要加入跟踪系92、统，有跟踪系统就 要有传动系统。如此一来系统维护也是一笔开销。聚光电池很早就开始研究，是研 究的一种方向，但与硅电池在商业运营的经济效益上的较量还有很长的路，有很多 技术难关要攻克。下表为以上几种电池的特性对比。表4-3 太阳能电池分类汇总表种类电池类型实验效率商业效率优点缺点晶硅 电池单晶硅23%14%-17%效率高，技术成熟。原料成本较高多晶硅20.3%13%-16%效率较高，技术成熟。原料成本较高续表4-3 太阳能电池分类汇总表种类电池类型实验效率商业效率优点缺点薄膜 电池非晶硅13%8%-11%弱光效应好，成本相对较低。转化率相对较低碲化镉19.5%12%-14%弱光效应好，成本相对较93、低。有毒，污染环境。铜铟硒16.5%9%-11%弱光效应好，成本相对较低。稀有金属聚光光伏电池高倍聚光42.7%20%-27%效率较高，技术需进一步完善，成本相对较高。2）光伏组件选型由于单晶硅电池由于在制造过程中能耗较高，在市场中所占比例逐渐下降；多 晶硅电池比非晶硅转换效率高且性能稳定，且目前价格基本相同。随着高纯多晶硅 产能近几年的扩张，多晶硅电池组件的成本也有望进一步下降。因此从转换效率、 组件性能、设备初投资几方面综合考虑，本工程光伏组件拟采用环保经济型多晶硅 电池组件。随着技术水平的提高和生产工艺的完善，光伏组件的功率也大大提高；随着光 伏组件功率的提高，其发电效率明显提高。下表494、-4为采用不同规格电池组件组成 10MWp光伏电站的比较表。表4-4 10MWp电站不同规格电池组件用量比较表方案参数方案一方案二方案三组件峰值功率(Wp)235280300串联数量(块)2018171MWp 子方阵并联数量(路)2142001981MWp 子方阵组件数量(块)42803600374010MWp 方阵组件数量(块)428003600037400由表4-4比较可以得出：采用280Wp组件和300Wp组件组成10MWp光伏阵列所使用的组件数量均较少，组件数量少意味着组件间连接点少，施工进度快，且故障 几率低，接触电阻小，线缆用量少，系统整体损耗相应降低。280Wp光伏组件从转 换效95、率、技术先进水平、生产工艺成熟程度几方面考虑，在目前条件下都是最适宜 的，因此本工程10MWp容量推荐选用280（35.3）的多晶硅光伏组件。根据调研，各厂家生产的280Wp多晶硅电池组件尺寸及重量均差异不大，但组 件效率有所差别，相应的价格也有区别。综合考虑组件的价格和效率，可行性研究 阶段暂按280（35.3）多晶硅电池组件考虑。在工程实施时，还应就电池板抵抗恶劣 条件的能力对厂家提出具体要求。（2）逆变器选择1） 逆变器的选择 通过对逆变器产品的考察，现对市场上几种主流产品做技术参数比较，见表5-7，其中逆变器 A、逆变器 D、逆变器 F 为国外产品，逆变器 B、逆变器 C、逆变 器 E96、 为国产。表 4-5 不同逆变器主要技术参数对比表逆变器ABCDEF推荐的最大功率(kW)3542755505607001160额定交流输出功率(kW)3362505005006301000绝对最大输入电压(Vdc)9008808809001000900MPPT 输入电压范围(V)465850450820450820450820500820450820峰值效率(%)97.4198.198.598.698.798.5欧洲效率(%)97.1497.698.398.498.598.3额定交流输出电流(A)6485341070107012702138额定交流输出电压(Vac)270270270270397、15270额定交流频率(Hz)505050505050功率因数(cos)0.990.990.990.990.990.99电流波形畸变率(%)3(额定功率)3(额定功率)3(额定功率)3(额定功率)3(额定功率)3(额定功率)由表 4-5 比较可以得出，各逆变器绝对最大输入电压及 MPPT 输入电压范围（除630kW 外)相差不大，随着额定交流输出功率的增大，逆变器效率及输出电流增大。 本工程系统容量为 10MWp，从工程运行及维护考虑，若选用单台容量小的逆变设备，则设备数量较多，会增加投资和后期的维护工作量。另外容量越小，逆变 器的效率越低，不利于提高发电量，因此，本工程可考虑选用容量为 5098、0kW 和 630kW、1000 kW 的逆变器。逆变器 C、D、E 和逆变器 F，均能与 280Wp 多晶硅 电池组件良好匹配。但逆变器 D、F 为国外进口设备,价格相对较高,本工程不推荐采 用。逆变器 E 和逆变器 C 比较来说，630kW 的逆变器效率更高，而每瓦的单位造 价与 500kW 的相差不大。对于本工程而言，如选用 630kW 的逆变器还可减少两个 分站房，能降低部分工程造价。另外由于 630kW 逆变器 MPPT 输入最低电压比 500kW 逆变器的 MPPT 输入最低电压提高了 50V，这使得在总发电量相同的情况下， 选用 630kW 逆变器时，电缆的功率损耗较少。综合以上99、因素，本工程推荐采用单 台容量为 630kW 的逆变器。2）逆变器类型选择30按结构分为有隔离变和无隔离变两种。从整体造价考虑无隔离变逆变器要优于 有隔离变逆变器，且能减少每个分站房占地面积，因此本工程选用无隔离变逆变器。表 4-6 逆变器的主要参数如下表：类型(是否带隔离变)否构成 1.26MW 单元所需变压器类型分裂变自带直流配电单元否功率单元模块化否额定功率(AC，kW)630(按当地海拔高度修正后)最大输出功率(kW)700最大电流(A)1400输出频率范围(Hz)47-51.5最大逆变器效率98.7%欧洲效率98.5%最大直流输入电压(V)1000最大直流输入电流(A)1400MPP100、T 电压(DC，V)500-820出口线电压(AC，V)315冷却方式风冷保护功能过压保护，电流速断保护，孤岛保护，过热保护，过载保护，直流接地保护，低电压穿越功能功率因数0.99(额定功率)电流总谐波畸变率(%) 3% (额定功率)外壳防护等级IP20工作环境温度-25- +55重量(kg)2400宽高深(mm)28002180850（3）温度对太阳能组件的影响光伏组件输出可能的最低电压条件：1） 太阳辐射强度最小；2） 组件工作温度最高； 这种情况一般发生在夏季日出、日落时。 光伏组件输出的可能的最高电压条件： 1） 太阳辐射强度最大；2） 组件工作温度最低。 这种情况一般发生在冬季中午至101、下午时段。33光伏组串的开路电压接近逆变器直流输入最大电压1000V，在实际运行中，有 超出逆变器直流输入最大电压的可能性。但是，本项目所选630kW逆变器的最大允 许输入直流电压为1000V，输入电压MPPT工作范围为500V820V。多晶硅光伏组件开路电压为44V，最佳工作点电压35.3V及温度系数为-0.3%/K。 由于站址地区年平均气温是8.1，多年极端高温为40.1，多年极端低温是-34.2， 工程选用的逆变器的工作环境温度为-25-55，并且逆变器是布置在室内，其工 作温度可以控制在允许范围内。太阳能电池组件的工作温度为-40-85，根据第二 章极端气候对设备的影响所述，虽然太阳能102、电池组件的板面温度比周围环境高，但 太阳能电池组件周围的空气流动时可增强组件的对流散热，因此场址的温度条件对 太阳能电池组件的安全运行没有影响。4.2.2 光伏方阵设计分析（1）光伏方阵的设计1）光伏方阵容量 本期工程建设规模10MWp，采用“分块发电，集中并网”的总体设计方案。10MWp的光伏阵列可分为8个1.26MWp的光伏方阵，组成8个1.26MWp并网发电单 元，每个1.26MWp的并网发电单元的光伏组件都通过直流汇流装置分别接至2台 630kW的逆变器。根据业主要求，经0.315-0.315/35kV箱式变压器升压至35kV，再 经集电线路接入35kV配电装置。光伏方阵的具体布置需根103、据项目所在地具体地形进行布置规划，方阵总平面布 置见总交专业相关图纸。2） 光伏方阵布置方案 光伏方阵采用“分块发电，集中并网”的总体设计方案。10MWp的光伏阵列分为8个1.26MWp的光伏方阵，组成8个1.26MWp并网发电单元，每一个1.26MWp光伏 并网发电单元配置一间分站房。（2）光伏子方阵的设计 工程光伏方阵总容量为10MWp，拟选用光伏组件为280(35.3)多晶硅光伏组件37728块，容量10.56384MWp；从工程运行及维护考虑，若选用单台功率小的逆变 设备，则设备数量较多，也会相应增加直流汇流箱，直流汇流屏的设备数量，同时 安装、维护工作量较大、运行费用增加；因此，在初104、投资相同的条件下，应尽量选 用技术成熟、功率较大的逆变设备，相应减少直流汇流箱、直流汇流屏的数量，可 在一定程度上降低投资，并提高系统可靠性。但若是逆变器功率过大，则在一台逆 变器发生故障时，发电系统损失发电量过多；因此，工程选用630kW的逆变器，20 进1出汇流箱，同容量的直流配电柜。根据现场运行经验，逆变器长期不能处于满发状态，因此考虑组件与每台 630kW的逆变器配比比例为1.05。因此本工程光伏子方阵的容量为1.32048MWp，通 过直流汇流装置分别接至2台630kW的逆变器，经箱式变压器升压后接入35kV配电 装置。（3）太阳电池组件的串、并联设计 光伏组串的开路电压接近逆变器直105、流输入最大电压1000V，在实际运行中，有超出逆变器直流输入最大电压的可能性。但是，本项目所选630kW逆变器的最大允 许输入直流电压为1000V，输入电压MPPT工作范围为500V820V。多晶硅光伏组件开路电压为44V，最佳工作点电压35.3V及温度系数为-0.3%/K。 由于站址地区年平均气温是8.1，多年极端高温为40.1，多年极端低温是-34.2， 工程选用的逆变器的工作环境温度为-25-55，并且逆变器是布置在室内，其工 作温度可以控制在允许范围内。太阳能电池组件的工作温度为-40-85，根据第二 章极端气候对设备的影响所述，虽然太阳能电池组件的板面温度比周围环境高，但 太阳能电池106、组件周围的空气流动时可增强组件的对流散热，因此场址的温度条件对 太阳能电池组件的安全运行没有影响。对设备来说，组件的串联数在逆变器正常的工作范围之内。根据逆变器最佳输 入电压以及电池板工作环境等因素进行修正后，最终确定多晶硅光伏组件的最佳串 联数为18串。按最佳太阳能电池组件串联数计算，则每一路多晶硅电池组件串联的 额定功率容量=280Wp18=5040Wp。对应于所选630kW逆变器的额定功率计算，至 少需要并联的路数N=630/5.04=125路，考虑逆变器效率及系统损失后，最终确定每 个630kW逆变器所配多晶硅太阳能电池组件并联路数为131路。（4）光伏阵列的行、列间距 光伏组件阵列必107、须考虑前、后排的阴影遮挡问题，并通过计算确定方阵间的距离或太阳能电池阵列与建筑物的距离。一般的确定原则是：冬至日当天早晨9：00 至下午15：00的时间段内，太阳能电池方阵不应被遮挡。经过对多晶硅光伏方阵计算，该电站地处N40.2，冬至日上午9：00的太阳高度 角为13.8，太阳方位角为41.9，最后考虑综合因素拟定晶体硅光伏方阵行距约为 3.5m。另设置检修道路宽为4m。考虑到地形坡度微弱的影响，每个支架单元间留有0.5m的列间距，这样既可以 使单元支架两两之间阴影不受遮挡，又可以做检修维护安全步道使用。4.2.3 光伏方阵安装方式选择（1） 安装方式的选择 对于光伏发电系统中使用晶体硅类光108、伏组件阵列来说，安装方式有多种类型可供选择。倾角季度调节式与倾角设为最优的固定式相比，年总发电量提高 5%左右， 考虑其造价的增加以及人力成本的增加，该安装方式不适合本项目。现以固定安装式为基准，设系统发电量为 100%，直接投资增加百分比为 100%， 对 1MWp 光伏阵列采用如下三种运行方式进行比较：表 4-7 对 1MWp 光伏阵列采用三种运行方式方案经济性比选名称固定安装水平单轴跟踪方式斜单轴跟踪方式双轴跟踪方式占地面积(万 m2)2.32.62.75.0系统发电量(%)100115124130支架造价(元/wp)1.02.63.34.5支架费用(万元)100260330450估算电109、缆费用(万元)24283542直接投资增加百分(%)100107117120（注：表中未考虑跟踪支架耗电费用)。由表中数据可知，固定式占地面积最小、直接投资最低、运行维护工作量最小， 水平单轴跟踪式次之，双轴跟踪式最大；同时，固定式的发电量也最少、水平单轴 跟踪式,斜单轴跟踪式次之，双轴跟踪式最大。现按固定式分别与水平斜单轴，斜单 轴，双轴按不同比例组合，以初投资中关键性数据做简单比较，见表 4-8。表 4-8 固定式分别与水平斜单轴，斜单轴，双轴按不同比例组合经济综合比选名称固定安装固定+水平单轴固定+斜单轴固定+双轴比例100%40%+60%50%+50%70%+30%占地面积(万 m2)110、2.32.482.52.65系统发电量(%)100108112109支架造价(元/wp)1.01.962.152.05支架费用(万元)100196215205估算电缆费用(万 元)2426.43029.4直接投资增加百分(%)100105109110运行维护工作量小运行维护 工作量大运行维护 工作量大运行维护工作量较小 比水平单轴更大支架支撑点多点多点多点单点抗大风能力好较好较好较好(注：表中未考虑跟踪支架耗电费用)从表中可以看出，固定式分别与水平斜单轴，斜单轴，双轴按不同比例组合， 安装跟踪装置获得额外的太阳能辐射产生的效益是以增加该系统的直接投资为代 价的，如增加的收益无法抵消增加的成本，111、安装跟踪装置在经济性方面就没有优势。根据托克泰地区 2012 年 7 月-12 月仅不到半年的运行数据反馈,与固定式相比平36单轴跟踪全年多发 11.2%左右，斜单轴全年多发 24%左右，双轴全年多发 30%左右， 但其跟踪系统目前并未十分完善，转动系统出错或机械故障都会使发电量大大降 低，同时需要技术人员维护，投入较大，收益风险大。而固定支架结构简单，安装 维护方便，收益稳定。通过以上分析可以看出，安装跟踪装置获得额外的太阳能辐 射产生的效益是以增加该系统的直接投资为代价的，又基于其缺乏大规模商业化生 产和运行经验，故存在一定的商业和技术风险，所以本工程光伏组件阵列推荐采用 固定式安装。2）112、最佳倾角及安装方位角 确定最佳倾角，必须将水平面上的太阳辐射数据转化成斜面上太阳辐射数据，根据结果比较后得出。本文以当地具体气象资料为依据，通过 RETscreen 优化设计 软件优化设计，输入不同倾角通过对其倾斜面全年总辐射量和全年的单位面积发电 量的比较，得出最佳倾角值。经计算（3542之间比较）得出该地区光伏阵列的 最佳倾角。表 4-9 是从专业优化设计软件中算出不同倾角对应的倾斜面各月日太阳 总辐射量及其平均值和单位面积发电量结果数据,并将各倾角对应的单位面积发电 量绘成折线图 4-10。表 4-9 不同角度倾斜面上各月日平均太阳辐射量表和单位面积发电量安装倾角353637383940113、41421 月4.864.904.955.005.045.085.135.172 月5.485.525.555.585.625.655.685.703 月5.055.065.065.075.075.075.075.064 月6.216.206.186.166.146.126.106.075 月5.545.515.485.455.425.385.355.316 月6.636.586.546.496.446.396.346.297 月6.406.366.326.286.246.196.156.108 月5.775.755.735.705.685.655.625.609 月4.954.944.944114、.934.934.924.914.9010 月5.465.485.505.525.535.555.565.5711 月5.195.235.275.315.355.395.425.4512 月4.744.794.844.894.944.985.035.07多年日平均辐射值KWh/m5.5235.5275.5305.5325.535.5315.5305.524理论发电量KWh/m18128.618145.218158.018167.018172.218173.618171.218164. 9181801817018160181501814018130181201811018100353637383115、9404142理论发电量（MWh）图 4-10 不同倾角方阵发电量折线图通过上表 4-10 及图 4-10 中，我们可以看出从 3542之间倾斜面太阳总辐射 量变化趋势很小，单位面积发电量从 35起呈上升趋势，在 40时达到最大，40以 后又呈下降趋势。但考虑发电量损失不足 0.3%，因此考虑优化用地，所以本工程拟 定最佳倾角为 35。4.2.4 光伏方阵接线方案分析（1） 汇流箱接线方式 本工程280Wp(35.3)多晶硅光伏组件共10MWp，每个1.26MW光伏发电单元共安装4716件280Wp(35.3)光伏板组件，每18件光伏板组件串联为一个支路，共262个支 路，各支路平均分配接入1116、4个PVC-20直流汇线箱，1至7号直流汇线箱接入1面直流 防雷配电柜，8至14号直流汇线箱接入1面直流防雷配电柜，共2面直流柜；每面直 流防雷配电柜出线接入1面630kW逆变器柜，共2面逆变器柜。直流汇线箱拟采用20进1出，要求防水、防灰、防锈、防晒，采用壁挂式箱体。（2）逆变器室电气设备布置 逆变器布置于分站房，每个分站房设2面逆变器柜，2面直流防雷配电柜，1面光伏发电计算机监控系统通讯屏，1面UPS柜。（3）升压变配置接线方式采用8台35kV箱式升压变升压后接至35kV 集电线路。每回35kV集电线路由4台 箱变连接后接入站内配电装置室35kV母线。本期共2回集电线路接入35kV母线， 117、35kV采用单母线接线。35kV出线1回接入库布其220kV变电站35kV侧。4.2.5 辅助技术方案分析（1）环境监测电站应设立环境监测站，切实有效地加强环保管理和监测工作。工程设立环境 监测站，配备专职或兼职人员 12 人，并且配备相应的仪器设备。（2）融雪措施根据站址地区的气候情况，降雪主要发生在每年冬季 11，12，1 月份，主要降 水量集中在夏季，因此积雪量较少， 最大积雪厚度 12 厘米,而光伏组件又有以下特 点：1）组件上表面为玻璃结构，且采用自清洁涂层，光滑度高，不易积雪。2）组件朝向正南，且有 35的安装倾角，冬季受太阳能辐射量较大，且电池片 经表面植绒处理，反光率低，组件运118、行时表面温升明显，组件表面不易积雪。若积 雪量大，采取清扫措施进行清雪。（3）光伏组件清洗 工程站址地主要污染物是可吸入颗粒物，组件板面污染物主要以浮尘为主，也有雨后灰浆粘结物，以及昼夜温差大，组件板面结露后产生的灰尘粘结。由于组件 表面一般采用自清洁涂层，经过雨水冲洗，组件表面的清洁度一般是有保证的；但 是考虑到组件表面的清洁度直接影响到光伏系统的输出效率，如长时间不下雨，会 影响到组件的输出功率，所以工程拟选用清洗水车清洗，清洗次数通常春，秋季每 月 2 次，夏季多雨，不考虑清洗，冬季冰冻时期用干布清洗兼吸尘器吹扫。4.3 经济效益分析4.3.1 项目投资总成本本项目静态投资 12465.119、51 万元，建设期利息 324.64 万元，项目固定资产投资12789.15 万元，项目总投资为 12814.15 万元（含流动资金 25 万元）。根据投资分年使用计划，按规定的贷款利率以复利计算，经计算整个项目建设期利息为 324.64 万 元。本项目流动资金按 25 元/kW 计列，流动资金来源 30%为企业自筹，其余为银 行融资。本工程总成本费用共 20576.14 万元，包括固定成本费用 20326.14 万元和可变成本 250 万元。其中折旧费用共 11037.87 万元；维修费用共 282.35 万元；工资及福利共 2295 万元；保险费用共 282.35 万元；材料费用共 250120、 万元；利息支出共 6178.56万元；其他费用共 250 万元。项目预计运行 26 年，每年各项成本费用见附表 1 和 附表 2。4.3.2 盈利能力（1）利润及利润的分配63项目运营会给企业带来一定经济利益，在缴纳一定所得税后，企业可以对剩余 部门的利润进行分配，弥补以前年度的亏损，并向投资者分配利润。光伏项目主要靠发电来获取利润，不含增值税的电价为 0.8547，含增值税的电 价为 1，只要保证光伏系统能够正常运行，企业必然会盈利。经计算，营业总收入 达到 33290.7 万元，利润总额 12265.65 万元，净利润 9234.49 万元。光伏发电项目 刚投入使用时，企业需要弥补以前年121、度的亏损，到第三年，企业将扭亏为盈，利润 总额能达到 1.37 万元，并逐年增加。详细利润与利润分配见附表 3 和附表 4.（2）发电效益本项目年发电量为 15580.06MWh，根据发改委规定光伏发电上网标杆价为每千 瓦时 1 元进行计算，在如期还清贷款的情况下，经计算后的财务指标如下：表 4-11 财务指标项目单位指标年上网电量MWh15580.06全部投资：内部收益率(i=5%)(所得税后)%7.35财务净现值(所得税后)万元2772.00资 本 金：内部收益率(i=8%)%10.84财务净现值万元880.03经营期平均电价(不含增值税)元/kW.h0.8547经营期平均电价(含增值税)122、元/kW.h1.0000投资回收期(所得税后)年12.02总投资收益率%5.76投资利税率%3.97资本金净利润率%14.43由表 4-11 可知，本项目全部投资所得税后财务内部收益率为 7.35%，财务净现值为 2772 万元。投资回收期为 12.02 年，在开工后的第 13 年即可收回全部投资。 资本金净利润率为 14.43%。4.3.3 清偿能力分析本项目总投资的 80%为银行贷款，共 16460.91 万元，预计还款 16384.08 万元，其中本年还本 10237.37 万元，本年付息 6146.72 万元。还贷资金主要来源于折旧费，折旧不足部分来源于税后利润，需还款 16 年。本项123、目本项目建成投产后，可以如 期还清全部贷款。详细借款还本付息计划见附表 5 和附表 6。由附表 5 和附表 6 可知，除了第二年外，光伏发电项目利息备负率都高于 1，且逐年增长说明从光发电项目建设第 1 年到第 16 年，偿债风险一直很小，偿债能力越来越强。光伏发电项目建设第 1 年到第 12 年，偿债备付率大于 1 且呈现逐年 递减趋势，表明建设光伏项目资金来源能够偿还档期债务，但是光伏建设的长期偿 债能力较差；在光伏发电项目建设第 13 年到第 16 年，偿债备付率小于 1 且呈现逐 年递减趋势，表明建设光伏项目资金来源不足以偿付档期债务，需要通过短期借款 偿付已到期债务。综上所述，托克泰124、光伏发电项目的长期偿债能力中等。4.4 社会效益分析4.4.1 充分提升当地资源利用率由于太阳能资源是一种不消耗矿物燃料的可再生能源，太阳能发电的使用，相 当于节省相同数量电能所需的矿物燃料，这样可以减少开发一次能源如煤、石油、 天然气的数量，同时节约大量的水资源。此外，太阳能电站的生产过程是将当地的 太阳能转变为电能的过程，在整个工艺流程中，不产生大气、水体、固体废弃物等 方面的污染物，也不会产生大的噪声污染。因此，太阳能光伏发电项目不仅可以带 来可观的经济效益，而且能够带来社会和环境效益；再加上国家对可再生资源发展 的大力扶持和政策优惠，太阳能利用产业潜力巨大、发展前景乐观。太阳能光伏发电125、地面电站对土地的要求较低，可以建设在已经被粗放发展严 重污染的土地、确实无法利用的盐碱滩涂荒漠土地、垃圾填埋场、煤矿塌陷地以及 多年未利用的无开采价值的荒山、荒坡。这些土地对当地政府是无法产生后期经济 价值的，并且处理起来非常棘手，以污染的土地为例，公开数据表明重新清洁土壤 最低费用每亩 2.53 万左右，并且不能保证后期能够恢复耕种、居住的可能。光伏 产业的出现从国家战略角度讲，以上“废地”便获得了巨大的经济价值提升，并且， 由于光伏对成本的敏感性，这类“废地”与光伏结合刚好变废为宝。4.4.2 拉动当地的经济托克泰太阳能光伏发电项目的建设，可以满足托克泰地区负荷快速发展需求， 缓解其电力供126、需矛盾。本项目建设及运营的周期较长，期间需要当地提供大量的建 筑材料和劳动力，有利于把当地资源优势转化为经济优势，创造大量的就业机会。 托克泰太阳能光伏发电项目总投资 12814.15 万元，根据以往的经验，投资将有 40% 转化为消费，对拉动内需具有巨大作用。该电厂在财务评价计算年限内，缴纳所得 税 3031.17 万元；交纳销售税金和附加 448.91 万元，将为国家和地方财政收入的增加做出贡献。而且在 25 年电站寿命期里稳定可靠，因此对当地的经济拉动效应十 分明显。4.4.3 有利于节能减排指标的实现国家“十二五规划”明确提出了节能减排的目标，即到 2015 年，单位 GDP 二氧化碳127、排放降低 17%；单位 GDP 能耗下降 16%；非化石能源占一次能源消费比 重提高 3.1 个百分点，从 8.3%到 11.4%；主要污染物排放总量减少 8%到 10%的目 标。因此各级政府都面临着巨大的节能减排的压力，而太阳能光伏发电是一种绿色、 无污染、可再生、蕴藏具大的新能源，对改善能源结构、减少温室气体排放、保护 和改善环境、实现节能减排目标方面都起着巨大的作用。通过测算，电站 25 年寿命期内可节约标准煤 249480 吨；可减排二氧化碳 612900 吨，减排二氧化硫 4120吨，减排氮化物 3900 吨，减排粉尘 2400 吨。4.4.4 提高就业率光伏行业的兴起还解决了我国大128、量人员的就业问题。许多研究均显示，在所有 的替代能源中，光伏产业可创造的就业机会远远多于其他能源技术，平均每兆瓦能 源可创造出 20 个与制造相关的工作机会；而安装每兆瓦光伏系统也可创造出 13 个 与安装、维修相关的就业机会。光伏发电产业一旦启动，将会创造上千亿元内需的 庞大市场，增加上百万个就业岗位。本项目投运后需要运行和维护人员，为了节约 电站的运行成本，目前电站运营维护人员大都要本地化，因此大规模电站运营后， 可解决上百人的就业问题。4.5 环境效益分析4.5.1 噪声分析施工期噪声主要为施工机械设备所产生的施工噪声及物料运输产生的交通噪 声，如混凝土搅拌车等。根据水电系统对作业场所噪129、声源强的监测资料，小型混凝 土搅拌车为 91-102dB。根据几何发散衰减的基本公式计算出施工噪声为距声源 250m 处噪声即降到 55 分贝以下，满足城市区域环境噪声标准中 I 级标准。本工程 施工大部分安排在白天，且场址周围为戈壁荒滩，没有居民和工矿，故施工噪声对 周围环境没有影响。4.5.2 施工粉尘分析太阳能光伏发电不产生废水、废气等污物。本型工程冬季采用电热设施取暖， 不新增大气污染源，从而减少工程建设投运后，对区域大气、生态环境的影响及破 坏。职工的生活燃料是用电或液化气，没有拉煤运输、堆放，以及燃烧排放大气污染对区域环境空气质量的影响。 太阳能光伏场址位于沙漠戈壁之中，地表植被很130、少，但地表土较松软，经长期大风吹刮，表层细小颗粒随风带走，留下颗粒较大，通常不会被风刮起。经施工机 械扰动，细小颗粒重现表面，极易形成扬尘，影响环境。因此，施工道路应洒水碾 压，基坑开挖后，尽快浇筑混凝土，并及时回填，其表层进行碾压，缩短裸露时间， 减少扬尘发生。基坑开挖严禁大爆破，以减少粉尘及震动对周围环境的影响。工程在施工中由于土方的开挖和施工车辆的行驶，可能在作业面及其附近区域 产生粉尘和二次扬尘，造成局部区域的空气污染，其产生量小影响范围不大，施工 结束影响即消失。因此，在施工过程中将采取洒水等措施，尽量降低空气中颗粒物 的浓度。4.5.3 有害气体分析太阳能光伏发电是一种清洁能源，与131、火电相比，可节约大量的煤炭或油气资源， 有利于环境保护。同时，太阳能是取之不竭用之不尽的可在生能源，早开发早受益。 本工程推荐方案拟装机 10MWP，年均上网电量 1637 万 KWh。按照火电煤耗平均 350g 标煤/KWh，每年可节约标准煤 5820 吨,减少烟尘排放量约 77.51 吨,减少一氧化碳约 1.504 吨、二氧化碳约 1.729 万吨、二氧化硫约 64.17 吨。工程装机容量 10MWp，在光伏组件寿命期内可节约标准煤约 1.20105t，而且 粉尘、SO2、NOX 的零排放，耗水指标也接近于零；实现了名副其实的低碳经济可 再生能源利用，为能源供应的安全可持续发展做出了贡献。132、本期工程装机容量为 10MWp，光伏发电系统由 8 个 1.26MWp 光伏并网发电单 元组成，年发电量 15580.06MWh。按火电厂每 kW.h 电量消耗 335g 标准煤计算， 可节约标准煤约为 5328t/a。太阳能的开发利用，可减少因开发一次能源所造成的诸多环境问题。相对于同 一地区同等发电量燃煤电厂，按当地燃煤煤质：Sar：1.34%、Car：52.67%、Aar： 28.09%(按不设脱硫设施、除尘器除尘效率 99.3%考虑)，太阳能电站的建设年可减 排 SO2 约 170t、烟尘约 14t、CO2 约 1.53104t、NO2 约 27t，环境效益显著。4.5.4 污染物排放133、分析污染物排放包括废水排放和固体废物排放。 施工期内废水主要是施工污水和施工人员产生的生活污水。施工污水要按有关设计有序排放；生活污水量极少，且生活污水经化粪池排向沉淀池后，即可自动挥 发，对环境影响极小。施工期固体废物主要为建筑垃圾及生活垃圾，要求随产生随清运并处置，避免 刮风使固体废弃物飞扬，污染附近环境。综上所述太阳能光伏发电本身没有废气排放、光伏发电本身不需要消耗水资 源，也没有污水排放、没有噪声产生，电场位于沙漠戈壁之中，周边 5km 范围内几 乎没有大型单位和通信设施，场地上空无微波类信号传输通道。因此，电场设备运 行对通信和电视信号不会电磁影响。光伏电场的建设既不会对周围环境产生134、负面影 响，又能增添新的旅游景点，该光伏发电场的建设可减少大气污染，改善当地的生 态环境，有利于环境和资源保护。4.6 小结本文主要研究托克泰地区光伏发电项目方案评价分析。从站区、光伏列阵面年/月平均太阳辐射照量以及特殊环境对工程的影响两方面对托克泰地区太阳能资源 进行分析；从光伏组件选型、光伏方阵设计、辅助技术方案设计三方面对托克泰地 区技术方案进行分析；从总成本费用、发电效益、清偿能力、盈利能力、生存能力、 敏感性六方面对托克泰地区光伏项目经济进行分析；最后对该项目的社会效益以及 环境效益进行分析。第 5 章 托克泰地区光伏发电项目可行性综合评价对项目进行评价是为了更准确的把握项目的价值，135、认识项目的意义。项目评价 要从社会、国家、经济角度出发，采用一定的方法，利用必要的数据，客观的对项 目投资建设的可行性做评审。考虑项目的可行性，不仅要从企业的经济利益出发， 还要考虑社会效益、环境效益，社会效益和环境效益高，政府才会支持企业进行项 目建设。太阳能光伏发电可行性研究，要考虑太阳能资源、光伏技术、经济、社会、 环境五方面，借助统计、运筹学、数学的评价方法，通过对光伏发电项目可行性定 量与定性指标分析，对光伏发电项目可行性研究做出公正的评价。梯形模糊数是一个模糊综合评价方法，既能评价各层指标的评价等级，又能对 整个项目进行综合评价，故而本文选用梯形模糊数对托克泰地区光伏发电项目进行 136、可行性综合评价。评价结果公正而且可观，就一定的指导意义。5.1 梯形模糊数评价方法概述5.1.1 梯形模糊数基本定义定义 5.1：A 是以 x 为论语的模糊集，称为梯形模糊数，x 论域包括若干个元素，其 中 每 个 元 素 均 对 应 着R 0,1 区 间 的 一 个 实 数 。 A 可 以 标 记 为 ：A = (x1 , x2 , x3 , x4 ),- x1 x2 x3 x4 0 时，为正梯形模糊数。其隶属函数 m A 可以表示为：0, x x1 x - x121 , x x x x2 - x1mA ( X ) = 1, x2 x x3 -（5-1）34 x x1 , x x x x2 137、- x10, x4 x其隶属函数如图 5-1 所示5.1.2 梯形模糊数基本运算图 5-1 梯形模糊数1）梯形模糊数期望值计算定义 5.2 一个梯形模糊数的期望评价定义为：EV ( A) = 1 E( A) + E+ ( A)（5-2）2 -其中 E( A) = 1 (x1+ x2),E+ ( A) = 1 (x3 + x4)-222）模糊极大集合与模糊极小集合模糊子集指的是模糊极大集合，用字母 Smax 表示 S (x - x1 )max= (x，fsmax(x)x R)，其中( ) = (x 2 - x1 )x1 x x 2Smax x0其他（5-3）j这里 R 是实数集合， xij = 138、(x1ij , x2ij , x3ij , x4ij ) (i=1,2,.,m;j -1, 2,., n) ， x1 = minx1ij ，x2 = minx2ij j。定义 5.4 模糊极小集合是一个模糊子集 S (x - x1 )min= (x，fsmin(x)x R)，其隶属度函数(x)(x= 2- x1 )x1 x x 2（）Smin0其他)这里 R 是实数集合，5-4xij= (x1ij ，x2ij，x3ij ，x4 iji = 1,2，m；j = 1,2，n ，x = minx , x = minx 1j1ij2j2ij3）梯形模糊数之间的加、乘、除运算设 a = (a1, a2 139、, a3 , a4 )， b = (b1 ,b2 ,b3 ,b4 )是正梯形模糊数，则根据扩张原理：a b = (a1 + b1 - a1b1 , a2 + b2 - a2b2 , a3 + b3 - a3b3 , a4 + b4 - a4b4 )a b = (a1b1 , a2b2 , a3b3 , a4b4 ) ab = (a1b1 , a2b2 , a3b3 , a4b4 )la = (la1 , la2 , la3 , la4 )ab = (a1b1 , a2b2 , a3b3 , a4b4 )（5-5） i=1 i4a - bi4）梯形模糊数相似度( , )1 ( , )S a b 140、= -8- d a b2(xA - xB ) + (yA - y B )221.25其中 d (a, b ) =（5-6） a3 - a2w A -+ 2y=A4 wA a4a16ifa a1 ;（5-7） 2 b3 - b2ifa 4 = a1 ;w A -+ 2y=B4 wA b4b16ifb b1 ;（5-8）ifb4 = b1 ; 2 y A (a3 + a2 )(a4 + a1 )(wA - y A )x A = 2wAifwA 0（5-9）a4 + a1ifw = 0x B = 2y B (b3 + b2 )(b4 + b1 )(wB - yB )if2wBAwB 0（5-10）b141、4 + b1ifw = 02B模糊综合评价运算法则如下：第一步：通过公式（5-11）计算集合 C 中子集 Ci 中每个子集的 Ri 和 Li ，得出综 合评价值 R 。如下：i=1 Li RinnR =i=1 Li（5-11）第二步：通过计算公式（5-6）去计算指标体系的相似度。相似度越大，表明 R与该指标等级越接近。5.2 光伏项目可行性综合评价5.2.1 评价各级指标通过以上描述的 12 个指标为评价对象，邀请专家组成的决策小组对光伏发电项目可行性综合评价指标进行评价。对指标等级划分的语言项包括 9 种，每一个语言项描述对应着一组梯形模糊数。表 5-1 显示的是 9 种语言描述与其对应的梯142、形模糊数。表 5-2 和表 5-3 显示的是用这 9 种语言描述对 14 个评价指标从评价等级和影 响程度两方面进行评价。表 5-1 指标等级的语言项描述语言描述对应梯形模糊数非常低0,0,0,0;1.0很低0,0,0.02,0.07;1.0低0.04,0.1,0.18,0.23;1.0较低0.17,0.22,0.36,0.42;1.0中等0.32,0.41,0.58,0.65;1.0较高0.58,0.63,0.80,0.86;1.0高0.72,0.78,0.92,0.97;1.0很高0.93,0.98,1.0,1.0;1.0非常高1.0,1.0,1.0,1.0;1.0表 5-2 指标等级评价143、评价指标评价等级 LC1较高0.580.630.80.861C2较低0.170.220.360.421C3中等0.320.410.580.651C4高0.720.780.920.971C5中等0.320.410.580.651C6较高0.580.630.80.861C7中等0.320.410.580.651C8较低0.170.220.360.421C9高0.720.780.920.971C10较高0.580.630.80.861C11高0.720.780.920.971C12高0.720.780.920.971续表 5-2 指标等级评价评价指标评价等级C13较低0.170.220.360.42144、1C14中等0.320.410.580.651C15较低0.170.220.360.421C16低0.040.10.180.231C17高0.720.780.920.971C18中等0.580.630.80.861C19非常高0.930.98111表 5-3 影响程度评价评价指标影响程度C1高0.720.780.920.971C2很高0.930.98111C3很高0.930.98111C4较高0.580.630.80.861C5高0.720.780.920.971C6中等0.320.410.580.651C7中等0.320.410.580.651C8中等0.320.410.580.651C9较145、高0.580.630.80.861C10很高0.930.98111C11高0.720.780.920.971C12中等0.320.410.580.651C13较高0.580.630.80.861C14中等0.320.410.580.651C15高0.720.780.920.971C16较高0.580.630.80.861C17较低0.040.10.180.231C18低0.170.220.360.421C19非常低000.020.071根据公式 5-11 可以计算出各级指标的评价等级，如表 5-4：R1= 较高 高 较低 很高 中 等 很高 高 很高 很 高=0.656498,0.761418146、, 0.929037, 0.966343;1.0R2=高 较高 中等 高 较高 中等 中等 中等 较低 中等 较高 高 中等 中等 中等=0.716677, 0.819496, 0.966494, 0.988835;1.0R3=高 较高 较高 很高 高 高 高 中等 较高 很高 高 中 等=0.905644, 0.949079, 0.996217, 0.999493;1.0R4=较低 较高 中等 中等 较低 高 低 较高 较高 中等 高 较高=0.726994, 0.80943, 0.960865, 0.985355;1.0R5=中等 较高 较低 较高 低 高 中等 较低 较高 较高 高 较 147、低=0.732708, 0.935405, 1.079963, 1.069903;1.0表 5-4 一级指标评价等级评价指标评价等级R10.6564980.7614180.9290370.966343R20.7166770.8194960.9664940.988835R30.9056440.9490790.9962170.999493R40.7269940.809430.9608650.985355R50.7327080.9354051.0799631.069903根据公式 5-6 求出一级指标的相似程度，结果如表 5-5：表 5-5 各个评价指标的相似度评价等级B1B2B3B4B5非常低0.148、2149760.1730720.0873510.1749690.098278很低0.2386950.1967470.1112810.1981710.122925低0.3464540.3044860.2189250.3059860.230445较低0.4937770.4517990.3661420.4534080.377479中等0.6803180.6383430.552720.6398820.564091较高0.8960780.8541680.7684410.8559460.779322高0. 85620680.9762410.8913670.9785960.901931很高0.97840.8149、971570.9753080.8942090.933841非常高0.829050.8688670.94030.8689870.890463等级高高很高高很高在光伏发电项目可行性指标中，从经济方面讲，具有很高的可行性，能够取得很高的社会效益；太阳能资源较为丰富，技术水平高。5.2.2 项目综合评价采用专家打分法对光伏发电项目太阳能指标、技术指标、经济指标、社会指标 以及环境指标进行打分，如图所示：表 5-6 影响程度评价评价指标影响程度R1较高0.580.630.80.86R2高0.720.780.920.97R3高0.720.780.920.97R4中等0.320.410.580.65R5中等150、0.320.410.580.65根据表 5-3 和公式 5-11 可以计算项目综合评价值 Rr，结果如表 5-7。表 5-7 计算结果Rr0.9532570.986064990.99983280.9999921Yr(A)0.382432Xr(A)0.982868利用公式 5-6 计算 R 与非常低指标的相似度，如下所示：(0.382432 - 0.5)2 + (0.982868 - 0)22 1.25S(R,非常低)=0.953257 - 0+0.98606499 - 0+0.9998328 + -0+0.999992 - 01-+8= 0.064921采用相同方法，利用公式 5-6 计算 R151、 与各指标等级的相似度，其结果如表 5-8所示：表 5-8 R 与各指标等级的相似度指标等级相似度非常低0.064921很低0.090698低0.197963较低0.344645中等0.531217较高0.745559高0.867512很高0.992523非常高0.939174通过上述比较，得出 R 与指标等级为很高的相似度最大，说明该项目是可行的。托克泰地区太阳能资源丰富、利用价值高、稳定程度较强，太阳能发电带来可观利 益，迅速偿还银行贷款，该项目能够利用当地资源，拉动经济发展，提高就业率， 并有效减少噪音、粉尘、有害气体和污染物的排放。因此托克泰地区光伏发电项目 的可行性很高。5.3 小结152、本节采用梯形模糊数相似度的评价方法，对托克泰地区构建光伏发电的可行性 进行评价，得出结论为：托克泰光伏发电项目可行性较高。通过上述分析，得出该 地区的太阳能资源较为丰富，企业具有较高的技术，光伏发电项目不仅能给企业带 来巨大的经济利益，还推动社会发展，环境保护。第 6 章 结论与展望6.1 结论在能源短缺、环境污染严重的背景下，光伏发电以其独特的优势代替传统化石 燃烧发电。在对该项目投资进行决策之前，要调查、研究拟建光伏发电项目的自然、 社会、技术，比较分析可能的建设方案，预测光伏发电项目未来的经济效益、社会 效益、环境效益等，探讨光伏发电项目建设的必要性，以及建设后经济上的合理性， 从而为投153、资决策提供科学依据。区域光伏发电项目可行性综合研究，一方面分析项 目的经济、社会等方面的可行性，能够为项目的实施带来更大的便利；另一方面， 对项目进行可行性综合评价，为同行提供借鉴参考。本文首先通过对光伏发电概念的介绍，分析了光伏发电系统、独立式光伏发电 系统、并网式光伏发电系统，并对光伏发电国内外研究现状以及光伏发电发展前景 进行介绍；然后结合光伏发电的特点，根据评价指标选取的依据和原则，分别构建 了太阳能资源指标、方案设计指标、经济指标、社会指标、环境指标这五个指标， 并详细探讨了各个指标的具体含义；然后结合托克泰地区的实际情况，对该地区的 光伏发电项目进行详细的分析；最后，采用梯形模糊数154、相似度的评价方法，对托克 泰地区构建光伏发电的可行性进行评价，得到托克泰地区的太阳能资源较为丰富， 企业具有较高的技术，光伏发电项目不仅能给企业带来巨大的经济利益，还推动社 会发展，环境保护，故而托克泰地区的光伏发电项目具有较高的可行性。6.2 展望光伏发电项目可行性综合性评价体系涉及众多的因素，较为复杂，鉴于作者科 研水平有限，工作经验不足，虽然本文取得了一定的成果，但是关于这方面的研究 还有待提高。在后续的研究工作中，需要从以下两个方面进行更深层次的研究，具 体如下：（1）改进托克泰地区光伏发电项目可行性综合指标体系。光伏发电项目可行 性综合性评价体系涉及众多的因素，尽管我们从太阳能资源、155、方案设计技术、经济、 社会以及环境因素五个层面 21 个指标来构建光伏发电项目可行性综合指标体系， 并做了一些探讨和分析。但是光伏发电产业是一个新兴产业，缺少权威的统计指标， 在构建指标体系上可能不够完善、可观。因此，在选取光伏发电可行性评价具体指 标的问题上，要结合实际情况，选出具有代表性的、科学的、合理的光伏发电项目可行性综合评价指标体系。（2）改进托克泰地区光伏发电项目可行性综合评价方法。一般对项目进行评 价，一般采用层次分析法、TOPSIS 模型、直觉模糊数方法等。今后的研究重点在 于探讨研究模型相结合的组合分析方法，从而能够得出更加准确、客观、可靠地评 价结果。附表附表 1 总成本费156、用表附表 2 总成本费用表附表 3 利润与利润分配表附表 4 利润与利润分配表附表 5 借款还本付息计划表附表 6 借款还本付息计划表参考文献1 刘东冉. 并网光伏发电系统的暂态稳定性研究 D. , 2010.2 赵杰. 光伏发电并网系统的相关技术研究D. 天津大学, 2012.3 朱艳伟. 光伏发电系统效率提高理论方法及关键技术研究D. 华北电力大学, 2012.4 聂洪涛. 充电站 4KW 屋顶光伏发电并网系统的研究与设计D. 华南理工大学, 2012.5 G, Capizzi, F.Bonanno, G.M. 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