户用风光互补发电系统可行性报告

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1、户用风光互补发电系统可行性报告户用风力与太阳能光伏互补发电系统一、风力与太阳能光伏发电行业发展前景分析风力发电是一种将风能转换为机械能，由机械能冉转换为电能的机电装 置。利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来带动 发电机发电。依据目前的风能技术，大约 1 米/秒的微风速度，便可以开始 发电。光伏发电是利用单晶硅、多晶硅或非晶硅半导体电子器件光伏效应原理 有效地吸收太阳辐射能, 并直接转变成电能的发电方式。风力发电、太阳能光伏发电是近年来国内外应用比较广泛、最有发展前 景的可再生能源利用技术。在当今化石能源日益减少、生态环境遭受破坏的 情况下，利用以风能、太阳能为代表的清洁、

2、可再生能源，对于改善现有能 源结构，缓解能源危机，实现人与自然的可持续发展具有重要的意义。世界各国尤其是发达国家高度重视以太阳能和风能为代表的新能源发 展，通过增加财政投资、减免税收、电力回购补偿等一系列措施，鼓励刺激 风力发电、太阳能光伏发电行业的发展。以太阳能光伏行业为例，2009 年， 全球光伏市场累计安装量提高了 45%,达到了 22.9GW。新增光伏装机容量接 近5.8GW，增速为46.6%。其中，德国新增光伏装机容量从1.8GW提高到3.8GW， 几乎翻了一番,从2008年41.1%的占比上升为51.7%,居全球第一位。其它 国家也发展迅速，意大利安装了 711MW，成为第二大市场

3、，捷克和比利时09 年分别安装了 411MW和292MW。欧洲以外的国家也同样发展迅速，日本安装 了 484MW，美国则安装了 470MW，其中包括40MW的离网系统。而风电行业， 2009年全球风电装机总量达到157900MW.较上年增加了 37500MW。欧洲的风 能发电发展最快，其中德国十分重视风电发展，目前是世界上风电技术最先 进的国家。截至2006年底，德国风电总装机容量达到了 20 622 MW，占世界 风电总装机容量的 13 以上德国风力发电量约占全年总发电量的 6，居 世界第1位.到2010年,德国风电装机容量达到23 000 MW，可提供德国8% 10%的电力需求，5个欧盟成

4、员国可再生能源生产的电力满足全部电力需求 的 22%在当前阶段，风力发电、太阳能光伏发电市场的发展很大程度依赖于相 关国家制定的支持机制和法案，支持机制和法案的颁布、更改、增强或削弱 都会对风力发电、光伏市场和产业造成深远的影响。德国、日本、美国等发 达国家风力发电、太阳能光伏发电行业能有如此迅速的发展，均得益于相关 国家有一套成熟的激励措施和支持法案，值得指出的是：日本、德国、西班 牙、意大利、韩国等许多国家制定的风能、太阳能发电回购补偿政策，对促 进、鼓励民间发展太阳能光伏、风能发电起到至关重要的作用。我国光伏发电和风能产业起步于20 世纪70 年代，90 年代中期进入稳步 发展时期，经过

5、30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。2006年至2008 年，中国的新能源市场投资年均增长率为 67，23.5 亿美元的投资中大约 有 60投向了太阳能领域，其余主要投资到风能领域。特别是在“光明工程” 先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，太 阳能电池及组件产量逐年稳步增加，我国光伏产业经历爆发式增长，已基本 形成了涵盖多晶硅材料、铸锭、拉单晶、电池片、封装、平衡部件、系统集 成、光伏应用产品和专用设备制造的较完整产业链。产业链各个环节的专用 设备和专用材料的国产化加快，许多设备完全实现了国产化并有部分出口。 到2007年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10

6、万千瓦（100MW）,从事 太阳能电池生产的企业达到 50 余家，从业人员达到 8万人以上。而我国风 电行业近年来发展也非常迅速，到 2009 年底，我国风电总装机容量累计为 2580 万千瓦，其中并网风电1613 万千瓦，占全国总装机容量的占185， 另还有967万千瓦未并网风电。其中仅2009年新增装机容量就达到1300万 千瓦。总的风电装机容量位于美国、德国之后，名列全球第三。2009年，我 国风电发电量为275 亿千瓦时，占总的发电量比例为075。近年来，国家财政对太阳能和风能产业的补贴力度逐年增强。2008年， 我国开始启动屋顶和大型地面并网光伏发电示范项目的建设；2009年初完成

7、了甘肃敦煌10MW级大型荒漠并网光伏电站的招标工作；同时太阳能屋顶计划 与金太阳示范工程、风能发电的财政补贴项目也相继推出，这一系列的政策 措施给我国未来的太阳能光伏和风能产业提供了一个广阔的发展空间。我国现行的补贴政策主要针对光伏设备生产企业、大型项目承建商和一 些示范性项目，缺乏对于小型发电系统或是消费者、投资者的激励政策。这 也是我国光伏产业商业化推广迟缓的重要原因。经验表明，我国政府的政策 导向将在未来一段时间内决定着国家风能与光伏产业的发展水准和市场需 求。直到现在，我国还没有太阳能上网电价和新能源电力回购补偿政策，每 年几百兆瓦的太阳能电站建设与每年几个吉瓦太阳能光伏电池生产能力相

8、 形见绌，远不成比例。因此,太阳能上网电价和新能源电力回购补偿政策尽快 出台是中国太阳能与风能发电产业的当务之急。相信在节能减排、低碳经济 的大背景下，针对目前风能与光伏发电成本高、国内产业对进出口依存度过 高的特点，我国将加大政策指导和扶持力度，一旦国家新能源电力回购补偿 政策出台， 风能、太阳能发电行业必将迎来迅猛发展的时机。二、项目市场定位分析我国2006年颁布的可再生能源法 规定：电网企业应当全额收购其 电网覆盖范围内的可再生能源并网发电项目的上网电量。但实际上由于光伏 上网电价成本是常规能源上网电价的10倍而无法实施。最近我国完成的8MW 并网光伏系统的前期研究表明，目前完全商业化运

9、作的并网光伏发电上网电 价成本大约为34元千瓦时，这样高的成本无论是国家补贴还是全民分摊， 大面积发展都会遇到很大的困难和阻力。如果是一般家庭用的光伏发电系 统，则发电成本更高，通过在淘宝网检索进行价格对比，国内多晶硅太阳电 池价格大约为1015元瓦，一套户用3000瓦太阳能光伏发电系统单是太阳 能板就需3000045000元左右，若配套蓄电池、逆变器、整流器、控制器及 附属部件及安装费，至少需4000050000元左右。网上检索到华威能源生产 的整套3000瓦太阳能光伏发电系统市场销售价格最低为36916元。按照一般 家庭每月电费200元计算，理论上需要至少15年20年才能收回成本，而且还

10、不包括使用过程的维护费用。通常，家庭预期投资回收期超过5年就很难被消 费者所接受。在光伏发电成本还不具有市场竞争力，且缺乏实质性政策支持 的情况下，户用太阳能光伏发电系统很难直接走向市场。另外，风力发电的 上网价格在042072元千瓦时，成本正逐渐接近火电成本，但分散式 风力发电机系统的可靠性较差，随机性和间歇性强，电能质量较差，需进行 比较复杂的处理才能使用。因此，风能发电和太阳能光伏发电系统只有在远 离电网且必须用电的地方才能找到其商业的价值。根据初步分析，目前，风 能与太阳能光伏发电系统具有市场价值的地方和行业如下：1、偏远农村、山区、草原、边防哨所，海岛等地方。这些地方远离电网，迫切需

11、要用电改善工作和生活条件，使用柴汽油发 电成本过高，而风能或太阳能发电系统恰好能够填补这一空缺。2、远离城市和供电线路的移动通信基站。移动通信基站用电负荷都不会太大，若采用市电供电，架杆铺线代价很 大，若采用柴油发电机供电，存在柴油储运成本高，系统维护困难、可靠性 不高的问题。要解决长期稳定可靠的供电问题，只能依赖当地的自然能源， 而太阳能和风能可作为取之不尽的可再生能源。将大大降低电源配置成本。3、高速公路沿线的交通标志和录像监控装置。高速公路的外场监控设备一般采用直接敷设电缆的供电方式，诸如互通 立交、弯道、坡道、特大桥等需重点监控的路段往往离电源点的距离很远， 采用传统电缆供电方式，就必

12、须使用比较粗大的铜芯线缆来降低电压衰减， 从而导致建设费用过高，同时运营期间也因电缆经常被盗而给业主造成重大 的经济损失和运营管理的不便。而采用风光互补的方式对外场监控设备供 电，与传统电缆供电相比省去了中间电缆及其敷设的过程，大大降低了供电 成本，具有很好的性价比。而且高速公路上由于车辆行驶速度很快，不断卷 起的气流会使公路两旁常年处于有风状态，保证风光互补系统常年处于运行 供电状态。4、渔船作业和生活用电。渔船出海作业需要保证卫星导航、通信设施、安全指示灯、标志灯、灯 光作业灯等的供电，泊港后需要有人留守，留守人员需要照明、电视、冰箱 等生活用电。因此，渔船常年需要用电，过去一直靠柴油发电

13、机发电解决。 购置柴油发电机和发电用油的成本并不低。如果设计1000瓦以下价格在 10000元以下的船用小型风力与太阳能光伏互补发电系统,则可以很好地解 决渔船用电问题，完全可以做到成本低于使用柴油发电机。目前，在浙江、 江苏省沿海一带，在政府的倡导下，渔船开始普及安装300瓦1000瓦的微小 型风力与太阳能光伏互补发电系统,节省了大量燃油，应用效果比较好。北 海作为沿海城市，海上风力和太阳能资源充沛，北部湾和南海大批的作业渔 船，可以作为市场的潜在用户，完全有可能在渔船找到市场的切入点。三、项目技术定位分析风能和太阳能由于受地理分布、季节变化、昼夜交替等影响，其能量密 度变化较大。然而，太阳

14、能与风能在时间和地域上都有一定的互补性，白天 太阳光最强时，风较小，晚上太阳落山后，光照很弱。但由于地表温差变化 大而风能加强。在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。 太阳能发电稳定可靠，但成本较高，而风力发电成本较低，但随机性大，供 电可靠性差。因此相对于单一的风能、太阳能发电，风光互补发电系统是更 经济合理、稳定、持续的发电模式。将两者结合起来，可实现昼夜发电，提 高系统供电的连续性、稳定性和可靠性。另外，以家庭用户为单位的风能与 太阳光伏发电系统是今后最普遍的一种新能源应用方式。因此，应该将项目 考虑定位为：独立的离网型小型风力与太阳能光伏互补发电系统。利用成熟 先进的以

15、单片机为核心的嵌入式技术、电力电子技术、小型微风发电技术和 多晶硅太阳能电池，研发出一种功率在300瓦以上，35千瓦以下，具有微风 发电和太阳能光伏发电互补功能，智能化控制程度较高的家庭用小型发电系 统。为将来太阳能光伏发电大规模商业化应用做好技术储备。四、系统的基本构成 风光互补发电系统主要由风力发电机、风电整流器、太阳能光伏电池阵、其工作原理是：风力发电机将风能转换成交流电能，先经整流器整流成 为直流电，由控制器对蓄电池充电，然后再通过逆变器转换成交流电才能供 给交流负载。太阳能光伏电池阵将太阳能直接转换成直流电，并通过逆变器 可将直流电转换为交流电对负载进行供电，同时在光伏电能充裕时由控

16、制器 对蓄电池充电。在日照不足时，储存在蓄电池中的直流电能经过逆变器，变 换成交流电供给交流负载使用。正常工作情况下，风力发电部分和光伏发电 部分可以独立工作，也可以同时工作。1、风力发电机按主轴旋转方向分为两类：水平轴式风力发电机，转动轴与地面平行， 需随风向变换调整叶轮的朝向。多采用水平轴、上风向、三叶片式，该类型 风力发电机具备较高的风能利用率,价格低廉，但叶片旋转直径较大。垂直 轴式风力发电机转动轴与地面垂直，叶轮不需改变方向。依形状可分为桶形 转子和打蛋形转子等。新型垂直轴风力发电机（H型）采用了新型结构和材料， 具有启动风速低、噪音低、抗风能力强等优点，1米/秒微风就可起步发电。 叶轮旋转直径较小，安装使用方便，但价格相对较高，目前处于推广应用阶 段。小型风力发电装置可使用的发电机类型较多，有直流发电机、电磁式交 流发电机、磁阻式发电机及感应子式发电机等。永磁同步发电机由于其结构 简单，效率高，体积小的特点得