太阳能建筑一体化第六节课件.ppt

1、第第4 4章章 光伏建筑的经济、环境和市场前景分析光伏建筑的经济、环境和市场前景分析1教学目的：了解经济效益分析基本原理与方法，掌握光伏一体化建筑经济性分析。掌握光伏一体化对环境的影响。教学重点：（1）经济效益分析方法 （2）光伏建筑一体化经济性分析 （3）光伏建筑一体化对环境影响教学难点：经济性评价方法2一、光伏建筑经济性分析1.基本原理所谓经济效益是指人们在经济实践活动中取得的有用成果与劳动耗费之比，或产出的经济成果与投入的资源总量的比值。经济效益一般表达式差额表示法：经济效益=有用成果-劳动耗费 EBC比率表示法：经济效益=有用成果/劳动耗费E差额比率表示法：（有用成果-劳动耗费）/劳动

2、耗费 ECBCCB 3评价的基本原则a)要求尽可能做到技术、经济、政策上相互结合；b)宏观经济效益与微观经济效益结合；c)近期经济效益和远期经济效益相结合；d)直接经济效益和间接经济效益相结合；e)定量经济效益和定性经济效益相结合；f)经济效益评价和综合效益评价相结合。4（一）满足需要的可比。产量、质量、品种三个方面 1 如社会需要装机容量10万千瓦，发电量4亿千瓦小时，有水电和火电两个方案。若用满足上述两个条件的水电和火电方案是不可行的。表面上看两个方案都能满足需要，实际上，需要一部分子用电，另为正常运转，还需要一定的事故用电、抢修用电、负荷用电等等，扣除这些电后，不能满足要求。同时，两个方

3、案自用电和其他用电是不同的，最后提供的电量是不同的。2 质量不同，满足需要程度也不同。如果比较方案的质量不同，先进行可比性修正，再比较。3 在品种上也要进行等同化处理。如，石油和煤，从满足电厂燃料需要的程度看，1吨油相当于2吨煤；作为机车动力燃料满足铁路运输的需要时，在内燃机车1吨油的运输量相当于蒸汽机车7吨煤的运输量。（二）满足消耗上的可比。采用统一的计算原则和方法（三）满足价格上的可比。（四）满足时间上的可比。考虑资金的时间价值，具有统一的计算期。经济效益的可比原则52.经济分析方法经济效益与投资风险的匹配工程技术项目投资决策的实质：对未来的投资收益、投资风险进行评价和权衡。工程技术投资项

4、目经济效果评价最关注什么？经济性：多少投资会带来多少收益，收益总量（绝对额）累计收益，如NPV 多快资金的利用效率高低，盈利能力（相对额）投资效率，如IRR风险性：多久资金的投资回收速度，风险大小（夜长梦多）投资回收期，Tp或Tp*。6比率型比率型（多快）（多快）价值型价值型（多少）（多少）时间型时间型（多久）（多久）外部收益率外部收益率内部收益率内部收益率净现值率净现值率投资收益率投资收益率静态投资回收期静态投资回收期动态投资回收期动态投资回收期净现值净现值净年值净年值费用现值费用现值（特例）（特例）（特例）（特例）等效等效等效等效评价指标评价指标1）根据是否考虑资金的时间价值，工程项目经济

5、评价指标分为静态评价指标和动态评价指标。2）根据评价指标的属性,分为时间型、价值型和比率型指标。7（1）静态评价方法v静态投资回收期法静态投资回收期法v投资收益率法投资收益率法1）静态投资回收期法投资回收期法亦称投资返本期或投资偿还期。投资回收期是指工程项目从开始投资（或开始生产或达产），到全部投资收回所经历的时间。ttPttPttKCBCOCI000投资回收投资回收期期现金流现金流入入现金流现金流出出投资金投资金额额年收益年收益年经营成年经营成本本8实际应用公式实际应用公式TTtttCOCICOCITP101累计净现金流量首次出现正累计净现金流量首次出现正值的年份值的年份累计到第累计到第T-

6、1T-1年的净现金流年的净现金流量量第第T T年的净现金年的净现金流量流量9判别准则判别准则ctctPPPP基准投资基准投资回收期回收期项目可以考虑接受项目可以考虑接受项目应予以拒绝项目应予以拒绝10例题例题1 1：某项目的现金流量表如下，设基准：某项目的现金流量表如下，设基准投资回收期为投资回收期为8 8年，初步判断方案的可行性。年，初步判断方案的可行性。年份年份项目项目012345678N净现金流量净现金流量-100-500204040404040累计净现金流量累计净现金流量-100-150-150-130-90-50-103070年25.6401017tP项目可以考虑接受项目可以考虑接受

7、112）投资收益率亦称投资效果系数，是指项目在正常生产年份的年净收益和投资总额的比值。通常项目可能各年的净收益额变化较大，则应该计算生产期内年均净收益额和投资总额的比率。KNBR 投资投资收益率收益率投资总额投资总额正常年份正常年份的净收益的净收益或年均净或年均净收益收益12bbRRRR项目可以考虑接受项目可以考虑接受项目应予拒绝项目应予拒绝基准投资基准投资收益率收益率13RPt1对于对于标准项目标准项目（即投资只一次性发生在期初，而从第（即投资只一次性发生在期初，而从第1 1年末起每年年末起每年的净收益均相同）而言，投资回收期与投资收益率有如下关系：的净收益均相同）而言，投资回收期与投资收益

8、率有如下关系：14（2）动态评价方法?现值法现值法?年值法年值法?动态投资回收期法动态投资回收期法?内部收益率法内部收益率法151 1）净现值法净现值法净现值（Net Present Value,NPV）是指按一定的折现率（基准收益率），将投资项目寿命周期内所有年份的净现金流量折现到计算基准年（通常是投资之初）的现值累加值。用净现值来判断投资方案的动态的经济效果分析法即为净现值法。nttnttttiFPCOCIiCOCINPV0000,/1净现值净现值投资项目寿命期投资项目寿命期基准折现率基准折现率16ntntttttiCOiCINPV000011现金流入现值和现金流入现值和现金流出现值和现金

9、流出现值和0NPV0NPV项目可接受项目可接受项目不可接受项目不可接受单一方案判断单一方案判断多方案选优多方案选优0maxjNPV17年份年份0 01 12 23 34 45 5CICI800800800800800800800800800800COCO10001000500500500500500500500500500500NCF=CI-CONCF=CI-CO-1000-1000300300300300300300300300300300（P/FP/F，i i0 0，n n）1 10.90910.90910.82640.82640.75130.75130.68300.68300.62090

10、.6209折现值折现值-1000-1000272.73272.73247.92247.92225.39225.39204.90204.90186.27186.27累计折现值累计折现值-1000-1000-727.27-727.27-479.35-479.35-253.96-253.96-49.06-49.06137.21137.21例题例题2 2假设假设 i0=10%,则则NPV137.21亦可列式计算：亦可列式计算：NPV1000300（P/A，10，5）10003003.791137.3182）动态投资回收期法在考虑资金时间价值条件下，按设定的基准收益率收回投资所需的时间。0,/00tiF

11、PCOCItPtD理论公式理论公式19实用公式实用公式 TiFPCOCItiFPCOCITPTTttD,/,/10100若若PD Pb，则项目可以考虑接受则项目可以考虑接受 若若PD Pb，则项目应予以拒绝则项目应予以拒绝20用下列表格数据计算动态回收期，并对项目可行性进行判断。年份年份 0 1 2 3 4 5净现金流量净现金流量-6000 0080012001600折现值折现值-600000601.04819.60993.44累计折现值累计折现值-6000-6000-6000-5398.96-4579.39-3585.95年份年份 6 7 8910N净现金流量净现金流量20002000 20

12、0020002000折现值折现值11291026.4933848.2累计折现值累计折现值-2456.95-1430.55-497.55350.65例题例题3 3213）内部收益率法寿命期不等的互斥方案之间的差额内部收益率是指两个方案的净年值相等时所对应的折现率。内部收益率是项目现金流入量现值等于现金流出量现值时的折现率。即净现值为零时的折现率。0,/,/,/,/00）（即IRRNAVnIRRPAtIRRFPCOCInIRRPAtIRRFPCOCIBtntBBAtntAABA案为优年均净现金流量小的方案为优年均净现金流量大的方000iIRRiIRR22生命周期成本（life cycle cost

13、，LCC）：是指在产品经济有效使用期间所发生的与该产品有关的所有成本，包括开发（计划、设计和测试）、生产（加工作业）以及后勤支持（广告、销售和保证等）。具体而言包括产品设计成本、制造成本、使用成本、废弃处置成本、环境保护成本等。4）生命周期成本法23生命周期评价是一个评价与产品、工艺或行动相关的环境负荷的客观过程，它通过识别和量化能源与材料使用和环境排放，评价这些能源与材料使用和环境排放的影响，并评估和实施影响环境改善的机会。该评价涉及产品、工艺或活动的整个生命周期，包括原材料提取和加工，生产、运输和分配，使用、再使用和维护，再循环以及最终处置（国际环境毒理学和化学学会）。生命周期评价是评价一

14、个产品系统生命周期整个阶段，从原材料的提取和加工，到产品生产、包装、市场营销、使用、再使用和产品维护，直至再循环和最终废物处置的环境影响的工具（联合国环境规划署）。243.3.光伏建筑一体化经济效益光伏建筑一体化经济效益主要来源：能源成本的节约、出售电能的收益、加强电能质量和可靠性、减少建筑成本、环境上的气体减排、增加的租金、税金减免、补助和其他刺激措施。（1）供电效益1）电表计量：每年或每月公用电费的减少量以及国家对自用自发光伏电力的度电补贴。双电表法：两个电表，一个统计输出的电量，另一个用来统计输入的电量。净电表法：一个电表，通过正转反转来记录输入和输出的电量。2）电网削峰填谷 白天用电高

15、峰，采用光伏发电对用电负荷进行调节，实现削峰填谷。3）远程供电 降低电能输送过程的损失。25（2）投资效益增大初投资，但通过光伏效应将太阳能转化成电能每年可以节省数量可观的电费。以上海为例，单位功率BIPV系统的装机成本为8元/W，单位功率光伏系统年发电量为1.1kwh，而当地的峰值电价为1.16元/kwh，再加上政府对分布式发电的度电补贴0.42元/kwh，投资4.6年左右就能收回成本，而光伏系统寿命约为25年，其内部收益率相当高。（3）热效益减少夏季建筑物的冷负荷，起到遮阳的作用。空调设备的能耗通常可以占到整个建筑总能耗的30%40%。经过分析可减少单位面积1066.4wh的空调负荷，并发

16、电59.68wh。（4）环境效益每发一度电可以减少CO2的排放量519g，SO2排放0.62g，NOX排放1.22g，一吨分别节约8.8美元、1650美元、7480美元。26274.光伏建筑一体化系统的成本（1）设备及材料费用组件、逆变器、配电线路、安装硬件、其他配件。住宅建筑5.7美元/W，商业建筑4.7美元W，公共建筑3.9美元/W。（2）人工成本传统施工人员包括玻璃工人、屋顶工人、钣金工人、电工。另外还需专业技术施工人员。（3）维护费用修理费、置换费。包括清洗、检修、更换部件。（4）并网费用初装费、输出电量税、电表校准费、培训费和附加费。以及其他费用。（5）准建费用建筑预算成本和建筑面积

17、决定。285.典型案例分析安装于香港嘉道理农场接待处屋顶的4kw太阳能BIPV示范系统为例。（1）系统年发电量1）平均太阳辐射总量平均全年总辐射值为5140MJ/m2理论发电量=年平均太阳辐射总量光伏电池总面积 光电转换效率 =51400.826400.1153600 =5425kwh2）实际发电效率组件实际发电效率为0.950.890.930.950.88=0.657实际发电量=理论发电量实际发电效=54250.657=3564kwh29(2)计算总成本折现值年元利率通胀率通胀率利率通胀率平均每年成本经营性运营成本折现值周期/-626690.0610.031-10.03-0.060.031-

18、356411-1-125逆变器的维护成本为初始成本的20%逆变器成本=200000.2=4000元/年总成本折现值=300000-62669+4000=241331元/年30（3）动态平直供电成本kwh/2.71253564241331元经济分析周期年平均发电量总成本折现值动态平直供电成本该成本价格将近十相关地区居民用电价格的3倍，不具有市场竞争力31二、光伏建筑一体化系统对环境的影响二、光伏建筑一体化系统对环境的影响1.组件的生产、运行、回收（1）生产硅材料是化学工业的产物，提纯过程中包含许多步骤，需要严格控制，否则会对环境造成严重污染。扩散、氧化过程中的化学物质；薄膜电池生产中接触的有害气

19、体等。（2）运行运行过程中不会对环境造成任何不利影响，不产生噪声、固体垃圾或有害气体。还能减少温室气体排放。（3）回收质保期为25年。回收技术还处于研发阶段，无法确定回收过程所需的能量。约为组件生产能耗的80%。322光伏系统可持续性分析利用生命周期成本法分析环境收益和能量收益。常见的三个指标：能源回收期、温室气体排放回收期以及温室气体排放率。（1）能量回收期（EPBT）光伏系统补偿其生命周期内总能量消耗量所需的时间。能源回收期受生产工艺、组件安装方式、系统使用地年太阳辐射值、系统安装朝向及倾角、组件效率等。量等量的一次能源。与光伏系统年平均发电逆变器、蓄电池能耗；电子设备、支撑结构、电缆、电

20、力附属系统的能耗。包括耗；护以及处理和回收的能运输、安装、运行和维括组件生产、计消耗的一次能源。包生命周期内光伏组件累outputEBOSinputoutputEBOSinputEEEEEEEPBT,33（2）温室气体排放回收期(GPBT)生命周期内光伏组件及其附属系统的温室气体排放总量除以当地传统电站产生光伏系统年发电量需要排放的温室气体。的温室气体量系统年发电量所需排放当地传统电站生产光伏体排放。附属系统造成的温室气程。运输、安装以及回收过采、组件生产、体排放。来自原材料开光伏组件导致的温室气outputBOSSoutputBOSSGHGGHGGHGGHGGHGGHGGPBT34（3）温室

21、气体排放率光伏系统生产单位电力向环境排放的温室气体量。二氧化碳以外的温室气体均转换为等效二氧化碳排放量。通常将光伏系统生命周期内排放的温室气体总量除以在此期间系统的总发电量。（4）系统生命周期的累计能耗包括制造过程、运输过程、安装过程和回收过程的能耗。受光伏电池类型、组件安装形式、系统设计、系统所在位置、系统是否并网、系统运行和监控、系统的改建和安装的影响。35DTFSPESEEEEEE,包括硅提纯、硅碇切片、组件组装、组件运输、组件回收所需能耗。MBOSEBOSEBOSEEE,包括电力方面配件和机械方面配件潜在能耗。361）光伏组件累计能耗37单晶硅组件3775MJ/m2多晶硅组件2952M

22、J/m2非晶硅组件1319MJ/m2382)附属系统的能耗包含支撑结构、逆变器、组件运输安装、设备维护生产、处理回收的附加能耗。其中单晶硅组件屋顶安装能耗最高，为1760MJ/m23）光伏系统总能耗屋顶光伏系统单晶硅系统总能耗最大，为5535MJ/m2非晶硅系统总能耗最小，为2706MJ/m2。能耗最大的三个项目依次为组件能耗、支架和电缆能耗以及运行维护和设备生产能耗。39（5）光伏系统能量输出、温室气体排放率、能量回收期和温室气体排放回收期能量输出量：单晶硅系统多晶硅系统非晶硅系统温室气体排放率：非晶硅系统单晶硅系统多晶硅系统能源回收期：非晶硅系统单晶硅系统多晶硅系统温室气体排放回收期：非晶

23、硅系统单晶硅系统多晶硅系统40三、光伏一体化系统的发展和前景三、光伏一体化系统的发展和前景BIPV建筑是清洁能源产品与建筑完美结合的产物。随着光伏组件的广泛应用和价格的大幅度下降，未来实现智能化的建筑物必定要配装BIPV系统，同时这也是对智能楼宇内容的一个重要补充。BIPV通过智能能量管理优化系统来检测与控制其发电情况。当太阳能产生的电能减少时，自动减少峰值功率的消耗。太阳能发电的降低有多种因素，例如阴雨天气。遇到天气变化，智能系统会自动地相应减少楼宇内部能量消耗，以至于不用BIPV系统的发电而从电网购电。由于价格、法规等因素，BIPV系统在短期内还难以大规模普及。随着常规能源的日益枯竭，在能

24、源紧张和环保的双重压力下,太阳能光伏技术无疑是走可持续发展道路的首选技术之一。实际上,国际社会对这一点上早有共识，BIPV技术和市场的发展关键是要有具体、可操作性强的政策和法律法规出台并实施。41中国的屋顶计划为2010年以前安装光伏电池50MW，2020年以前将会有更大规模的BIPV项目，累计装机容量将达到700 MW。我国现有大约400亿m2的建筑面积,屋顶面积40亿m2，加上南立面，可利用面积大约为50亿m2。如果20%用来安装太阳电池，可以装100 GW。仅上海市就有2亿m2的屋顶，假设1/10的屋顶用作光伏并网发电，每年可获得3447亿kWh电。因此，BIPV是未来光伏应用中最重要的领域之一，其发展前景十分广阔，并且有着巨大的市场潜力。42放映放映结束！结束！无悔无愧于昨天，丰硕殷实无悔无愧于昨天，丰硕殷实的今天，充满希望的明天。的今天，充满希望的明天。43