一種太陽能電池板的可行性研究報告

1、一種太陽能電池板可行性報告2014年2月目錄一、技術領域及背景31.1技術相關31.2技術背景31.3意義及必要性4二、技術可行性分析52.1技術簡介52.2設計原則52.3材料分類72.4太陽能電池板設計92.4.1光伏陣設計92.4.2傾斜角計算.10 2.4.3蓄電池容量設計.112.5關鍵技術及創(chuàng)新點12 2.5.1提高光伏陣利用效率的方法13 2.5.2電池板功率設計.13三、市場分析及風險應對143.1市場需求分析143.2風險分析及應對153.2.1風險分析153.2.2風險對策16四、經(jīng)濟效益與社會效益分析184.1經(jīng)濟效益分析184.2社會效益分析18五、報告結論20一、 技

2、術領域及背景1.1技術相關 技術名稱：太陽能電池板 持有人：1.2技術背景人類歷史上的兩次工業(yè)革命以后，給人們的生活帶來了一次質的飛躍。特別是煤、石油、天然氣等化石燃料相繼被廣泛應用到生活的各個方面。這也說明，伴隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展和科學技術的不斷進步，人們對能源的需求量將是不斷飛速增長。但是，像煤、石油、天然氣等這些化石燃料基本都是不可再生能源。隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，人們對能源的需求無限的擴大，可是有限的存儲量與無限的需求之間勢必會造成不可調(diào)和的矛盾。并且像這些化石燃料燃燒后會產(chǎn)生大量的二氧化碳氣體，造成溫室效益，加速了全球氣候變暖，還會帶來環(huán)境污染、生態(tài)破壞等嚴重問題，使

3、人類的生活及其他動物的生存都將面對著極大的挑戰(zhàn)。所以，開發(fā)一種儲量巨大、清潔、無污染的可在生生能源已經(jīng)成為當今世界的人類的廣泛共識。而與常規(guī)能源相比，太陽能的優(yōu)勢顯而易見：首先，太陽能是人類可以利用的最豐富的能源。2%的消耗量是人類發(fā)展的今天為止，所能估算出的太陽對它自身能量的消耗。照這樣的速度計算，人類在未來的幾十億年中對太陽的使用，可謂取之不盡、用之不竭。其次，人們都知道，地球上只要有光照的地方都有太陽能，方便了我們就地開發(fā)利用，不存在運輸問題，特別是對于交通不發(fā)達的農(nóng)村、海島和邊遠地區(qū)更具有使用價值。再次，太陽能是一種新型環(huán)保能源，清潔、無污染，在開發(fā)和利用的過程中，不會造成大氣污染、影

4、響生態(tài)平衡等環(huán)境問題。這一點在當今生活中顯得尤為重要。所以說，研究、開發(fā)和利用太陽能，對于人類今后的生活乃至生存，都是具有極為重要的意義。1.3意義及必要性隨著工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，也帶來了環(huán)境的不斷惡化和能源的短缺。人類的生活需要一種新型可再生無污染能源，而太陽能的開發(fā)和利用正好可以實現(xiàn)這一點。太陽能節(jié)能、環(huán)保、低碳、可再生可持續(xù)。我國每年的能源消耗量中建筑能耗尤為巨大，而且呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢。特別以北方為重。我國能源消耗結構的不合理給環(huán)境帶來巨大破壞。清潔環(huán)?？稍偕茉刺柲鼙粡V泛應用于建筑采暖當中，節(jié)省了大量的石化能源的同時也減少了不可再生能源的消耗。全民的生活質量被

5、提高了。經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的逐步提高，人們對生活舒適度與質量的追求也越來越高，而太陽能的利用，使農(nóng)村基本能源消費問題被解決的同時促進生物質能源的高效利用。在一定程度上提高了人們的生活質量。經(jīng)濟的效益。太陽能是發(fā)展較快的一種可再生能源。2004年國際市場上太陽能電池的價格大約為3美元、WP，發(fā)電成本為25美分kWh，與10美分kWh的經(jīng)濟盈利極限值比較接近了。在轉換效率更高，成本更低的太陽能電池實驗階段中，砷化鎵太陽能電池在實驗室中的轉化率已經(jīng)達到35%36%。由此可見，太陽能電池大規(guī)模商業(yè)應用是必須的了。中國在2005年通過了可再生能源法，使太陽能等可再生能源開發(fā)利用的地位得以確立，隨著

6、可再生能源開發(fā)利用政策的相繼出臺和頒布，使太陽能等開再生能源的發(fā)展有了更好的機遇。二、 技術可行性分析2.1技術簡介綠色的設計理念在建筑業(yè)的發(fā)展中逐漸成為未來的發(fā)展方向，因為LEED標準及認證得到國內(nèi)建筑業(yè)的引入與認可，所以光伏建筑以及光伏產(chǎn)業(yè)在我國已經(jīng)成為未來發(fā)展的新型產(chǎn)業(yè)，所以在未來各個領域的發(fā)展中光伏發(fā)電系統(tǒng)會被廣泛的應用。而作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要部件太陽能電池板，其研發(fā)設計將會顯得尤為的重要。2.2設計原則首先初步估算太陽陣尺寸。光伏發(fā)電系統(tǒng)電池板的設計過程要分為三個階段；方案設計階段-初步設計階段-最終設計階段。首先要通過對各種方案的概念性研究，從固定太陽能陣、定向太陽能陣、低壓太陽

7、能陣、高壓太陽能陣中選擇合適的太陽陣；其次是對太陽電池、基板、蓋片和其他相關部件和材料的選定；最后要對太陽電池的線路圖的確定，根據(jù)確定的線路圖，確定要用的元件、部件和材料，還要精確地對最終設計的性能和特性進行估計。所以說，一個光伏發(fā)電系統(tǒng)設計光伏陣列是要經(jīng)過對設計要求和限定條件的了解基礎上，進行綜合分析，確定方案，選型研制，最后試驗調(diào)試。其次，太陽能電池板的設計原則。量化不定因素和優(yōu)化設計是在太陽能電池板的設計過重中尤為注意的問題。下表中分別列出了設計光伏陣列時的設計要求和準則。設計的任務最終要達到的目的，并且要根據(jù)用戶的要求滿足的基本技術指標就是所謂的設計要求。而在有效的系統(tǒng)設計基礎上制定的

8、技術要求就是所謂的設計準則。光伏陣列的設計要求和設計原則表其中功率輸出是固有指標，影響功率輸出的條件有自身性能、設計借口、外界條件及運行環(huán)境。在整個過程中，會影響到光伏陣列的性能，以及整個設計的事設計準則的制定。功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)、定向驅動裝置和機械電氣設備的實際連接要求也是光伏陣列設計時需要考慮的因素。光伏陣列設計時要注意與外部的關系問題表2.3材料分類太陽電池按照制作材料通常可以分為硅基半導體電池、染料敏電池、郵寄材料電池等等。凡是光照之后，能產(chǎn)生電能的，就是太陽電池尋找的材料。而太陽電池的材料種類很多，簡單的說可以有非晶硅、多晶硅、碲化鎘、銅銦硒等半導體的、或三五族、二六族的元素鏈結的材料。太

9、陽能電池板的分類太陽能電池板可以分為：晶體硅電池板、薄膜電池板、化學染料電池板按晶體硅電池板分：多晶硅太陽能電池、單晶硅太陽能電池。按薄膜電池板劃分：非晶硅太陽能電池、碲化鎘太陽能電池、銅銦硒太陽能電池板。按化學染料電池板劃分：染料敏化太陽能電池太陽能電池板薄膜電池板化學染料電池板板晶體硅電池板染料敏化太陽能電池碲化鎘太陽能電池非晶硅太陽能電池單晶硅太陽能電池多晶硅太陽能電池銅銦硒太陽能電池太陽能電池的對比類型轉換效率主要缺點主要優(yōu)點市場份額晶硅電池（單、多）11-20%不適合低日照水平地區(qū)、原料難獲得轉換效率高、 較長、穩(wěn)定性好、公害小84.8%硅基薄膜(非晶硅)6.5-15.3%穩(wěn)定性較差

10、、存在光衰減特性原材料供應豐富、適合低日照水平4.8%銅銦硒11-19.5%制造工藝難于控制成本最低、轉換效率很高、利于光伏建筑一體化1.2%碲化鎘10-16%有毒性材料、回收困難成本低、技術較成熟、轉換效率一般、利于光伏建筑一體化9.3%2.4太陽能電池板的設計2.4.1光伏陣設計光伏陣列尺寸的計算決定了太陽能電池板的選擇計算，光伏陣列的總面積和單片電池數(shù)的計算式按照光伏電池的物理、電氣特性和實際需要輸出的功率計算的。聚光式和平板式是太陽能電池方陣的兩大類別。所謂的聚光式方陣，通常情況下根據(jù)平面反射鏡、拋物面反射鏡或菲涅爾透鏡等裝置來聚光，再加有匯聚陽光的搜集器，從而來提高入射光譜的輻照度。

11、而平板式方陣，是把一定數(shù)量的太陽能電池按照電性能的要求串聯(lián)、并聯(lián)起來。非常簡單，對于匯聚陽光的裝置不需要，通常用在固定安裝的場合。平板式方陣，要比相同輸出功率的聚光式方陣多用一些單體太陽能電池，所以在使用中聚光式方陣的使用成本要比平板式方陣的成本少，但是相對的，聚光式方陣對于太陽能電池的可靠性有所降低。根據(jù)用戶的要求和負載的用電量及技術條件，相對的計算太陽能電池組件的串聯(lián)、并聯(lián)數(shù)，就是太陽能電池方陣的設計。通常的情況下，太陽能電池方陣的工作電壓決定串聯(lián)數(shù)。，太陽能電池受蓄電池的浮充電壓、線路損耗以及溫度變化的等因素的影響。太陽能電池組件的并聯(lián)數(shù)的確定是在太陽能電池組件串聯(lián)數(shù)確定以后，根據(jù)太陽能

12、年總輻射量或年日照數(shù)的10年平均值計算。組件的串聯(lián)、并聯(lián)數(shù)量是確定太陽能電池方陣的輸出功率。以下的任何一個或多個組合性能指標可以用來衡量太陽能電池陣所需的發(fā)電量。太陽能電池陣的性能指標名稱單位定義輸出功率Wh光伏陣列一天內(nèi)負載提供的有效平均功率或峰值功率輸出能量Ah光伏陣列在一天內(nèi)所產(chǎn)生的能量，即為功率對時間的積分輸出安培小時%能量的另一種表示方式，主要用于對蓄電池供電的光伏陣列效率功率效率%光伏陣列功率輸出與太陽能輸入之比能量效率%光伏陣列能量輸出與太陽能輸入之比重量（質量）Kg表示該光伏陣列所含材料的多少成本元表示該光伏陣列的經(jīng)濟效應功率密度W表示該光伏陣列單位面積的功率能量密度Wh表示該

13、光伏陣列單位面積的能量質量密度kg表示該光伏陣列單位面積的質量單位成本元W表示該光伏陣列單位功率的成本2.4.2傾斜角計算方陣的垂直面與正南方向的夾角稱為太陽能電池方陣的方位角。方位角（一天中負荷的峰值時刻（24小時制）12）15（經(jīng)度116）通常情況下方陣設置場所會有很多條件的限制，而且不同季節(jié)，各個方面的日射量峰值產(chǎn)生的時刻是不一樣的。太陽電池方陣平面與水平面的夾角稱為傾斜角。當?shù)氐牡乩砭暥裙D到一年中的最佳傾斜角，緯度高，傾斜角大。但是在實踐中還要考慮屋頂?shù)膬A斜角和積雪滑落的傾斜角等各方面條件的限制。如果具體設計某一個方陣的方位角和傾斜角要根據(jù)實際情況綜合考慮。2.4.3 蓄電池容量設計

14、蓄電池容量的公式:蓄電池容量；最長無日照期間用電天數(shù)；蓄電池放電效率的修正系數(shù),通常??；用戶平均日用電量；蓄電池的維修保養(yǎng)率;蓄電池放電深度。首先，初步的蓄電池容量等于每天負載需要的用電量乘以最長無日照天數(shù)。其次，把所得的蓄電池容量除以蓄電池的允許最大放電深度。蓄電池和太陽能電池板設計的校核，蓄電池平均每天的放電深度校核公式:當所求的蓄電池日放電深度與蓄電池廠商提供的放電深度相比較，前者比后者小，蓄電池就可以安全工作。因為電池板對蓄電池的充電率不能太大，不然會損害蓄電池。太陽能電池板對蓄電池的最大充電效率公式如下:當蓄電池廠商將提供蓄電池的最大充電率，計算值如果比最大充電率校，那么設計安全，電

15、池板對蓄電池的充電不會造成蓄電池的損壞。2.5關鍵技術及創(chuàng)新點251提高光伏陣利用效率的方法過高的發(fā)電成本是大規(guī)模推廣光伏發(fā)電的主要問題，要想高效的利用光伏陣列，那么使光伏發(fā)電的成本降低顯得尤為的重要。光伏陣列的利用效率的提高，首先通過聚光的方法是有效降低光伏成本的方法。通過減少給定功率所需的光伏陣列面積，用便宜的聚光器來代替部分昂貴的光伏陣列。高功率和高濃度的滿足才能使聚光伏技術獲得成功。其次，最佳傾斜角及追蹤方法的運用光伏陣列各角度定義的地球剖面圖光伏陣列的傾斜角： = (緯度)還有太陽能跟蹤控制方法，勻速控制方法、光強控制方法以及時空控制方法是常用的太陽能跟蹤控制方法。252電池板功率設

16、計電池板功率設計通常需要考慮到本地區(qū)水平面上月平均日輻射量H、書評面上的直射輻射量、散射輻射量轉換得出某一傾角b鞋面上的總輻射量HT平均峰日照時數(shù)， 太陽能總輻射量的不同會造成平均峰日照時數(shù)的不同電池板輸出的最小電流用戶負載每日總耗電量；各月中斜面太陽能總輻射量最大的峰值日照時數(shù)， 蓄電池充電效率；太陽電池板表面因臟物遮蔽或老化引起的修正系數(shù)；電池板組合損失和對最大功率點偏離的修正系數(shù)。電池板輸出的最大電流 各月中斜面太陽能總輻射量最小的峰值日照時數(shù)。工作電壓中的電池板在任何季節(jié)必須滿足: 蓄電池浮充電壓；因阻塞二極管和線路直流損耗引起的壓降； 溫度升高引起的壓降。 太陽能電池板溫度系數(shù),單晶

17、硅和多晶硅電池， 太陽能電池板標稱工作電壓。所需太陽能電池板功率 光強控制方式示意圖三、市場分析及風險應對3.1市場需求分析08年以后該比例將下降，2012年將增至62%左右。而非晶硅（a-Si）型、串聯(lián)型和CIGS型將分別增至12%、8%和7%。3.2風險分析及應對3.2.1風險分析投資風險技術的投資風險是指投資者在投資活動中發(fā)生失誤，以致投資活動失敗的可能性，包括投資項目的流產(chǎn)、中止、撤消、延期、效益不足、虧本、因事故而放棄等。企業(yè)技術創(chuàng)新中的投資風險主要來自金融環(huán)境的變動，投資過程不規(guī)范，投資項目管理水平低，企業(yè)經(jīng)營管理不善等原因。技術風險技術風險主要來自技術創(chuàng)新的構思和實施階段。企業(yè)的

18、技術包括物化技術和組織管理技術，以及準確和可靠地對創(chuàng)新技術對象、水平、結構、發(fā)展過程的預測和確定能力。由于技術創(chuàng)新的主體受技術水平和其他多方面因素的影響，不可能對創(chuàng)新技術的成果轉化和投放市場的前景做出完全預測，從而產(chǎn)生技術風險。技術風險的種類很多，其主要類型是技術不足風險、技術開發(fā)風險、技術保護風險、技術使用風險、技術取得和轉讓風險。其成因一方面源于技術開發(fā)自身規(guī)律的影響，這些規(guī)律包括技術創(chuàng)新外部環(huán)境的不確定性，如國家產(chǎn)業(yè)政策、能源政策、生產(chǎn)力布局政策等的變化，社會經(jīng)濟環(huán)境的變化，替代技術的出現(xiàn)，消費者需求的變化，競爭對手的出現(xiàn)，企業(yè)生產(chǎn)條件的變化等。商務風險商務風險主要來自于創(chuàng)新的技術成果轉

19、讓或轉化階段。即使是一項成熟的技術，要轉化為實際的生產(chǎn)活動，也還有大量的組織工作要做。一是要檢驗技術的生產(chǎn)現(xiàn)實性，需要不斷搜索和確定生產(chǎn)的環(huán)境參數(shù)、連續(xù)生產(chǎn)的設備參數(shù)，為調(diào)整工藝設計購置設備提供準確依據(jù)；二是要確定合理的原料、動力等消耗參數(shù)；三是要組織連續(xù)的、規(guī)?；a(chǎn)。只有創(chuàng)新技術本身具有可行性、適用性、先進性、完備性、可靠性，再加上相應的配套技術，技術轉化或者轉讓才是低風險的。市場風險市場風險包括兩個方面：技術性風險市場化，即由于產(chǎn)品技術本身的不成熟，使得新產(chǎn)品在市場推廣過程中有被消費者拒絕或被競爭產(chǎn)品攻擊的風險。這主要是由于在技術創(chuàng)新的構思和實施階段未對技術的市場適應性、先進性和收益性作

20、出科學的預測，從而把創(chuàng)新技術的技術風險帶到了市場的商品化階段。商業(yè)化風險，即技術開發(fā)是成功的，但新產(chǎn)品投放市場后未收到預期回報。決策風險技術創(chuàng)新決策風險實質是一種選擇風險。決策風險是在不完全信息下，對可能出現(xiàn)某種風險障礙的經(jīng)濟和技術方向與目標的選擇。技術創(chuàng)新中的非完全信息主要包括：對投資估算的不準。實際投資大大超過預期投資是常見的一種現(xiàn)象；對國家宏觀經(jīng)濟形勢與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟政策的不準確預期；對技術產(chǎn)品生命周期的估算不準；對市場需求量預測不準，對競爭對手情況不完全了解，掌握信息較少的一方在競爭中面臨較大的風險。財務風險公司的快速發(fā)展需要有完善的財務制度和財務體系的保證，對現(xiàn)金流的有效管理和控制是控制財

21、務風險關鍵。對市場開發(fā)人員依賴的風險主要的銷售人員掌握公司重要的客戶渠道資源，一旦喪失也將帶來不可估計的損失。3.2.2風險對策投資風險防范針對投資風險，企業(yè)可選擇把風險進行轉移。風險轉移有兩種形式，即技術創(chuàng)新風險的財務轉移和技術創(chuàng)新的客體轉移。實施風險的財務轉移有兩種常用的方法：一種是參與保險，此時技術創(chuàng)新項目的承擔主體不變，但風險損失的承擔主體發(fā)生了變化，當技術創(chuàng)新項目失敗時，保險公司將承擔部分損失。另一種是吸收風險投資，此時項目的承擔主體仍是企業(yè)，風險投資公司主要是參與風險損失和風險收益的分攤。技術創(chuàng)新的客體轉移是指創(chuàng)新活動的一部分或全部由一個承擔主體向另一個承擔主體轉移，有利于充分有效

22、地利用有限的資金和技術力量。其方式包括：技術轉讓、委托開發(fā)、聯(lián)合開發(fā)等。技術風險對策針對技術風險，可采用如下策略：首先是重視技術方案的咨詢論證，就技術方案的可行性進行研究，對項目方案的風險水平與收益水平進行比較，對方案實施后的可能結果進行預測。其次，應改善內(nèi)部組織，建立有利于技術創(chuàng)新的生產(chǎn)過程組織。第三，通過選擇合適的技術創(chuàng)新項目組合，進行組合開發(fā)創(chuàng)新，降低整體風險。第四，建立健全技術開發(fā)的風險預警系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)技術開發(fā)和生產(chǎn)過程中的風險隱患。第五，建立健全有關技術管理的內(nèi)部控制制度，加強對技術資產(chǎn)的監(jiān)督管理。商務風險對策針對商務風險，企業(yè)可以將承擔的風險部分或全部轉移給他人承擔。其途徑主要有

23、：進行風險擔保。企業(yè)向保險公司擔保，交納一定的保險金，若新產(chǎn)品失敗，則在責任范圍內(nèi)由保險公司負責部分損失補償。通過技術轉讓、技術交易等方式，向其他主體轉讓風險。在技術創(chuàng)新過程的不同階段進行風險轉移。當新產(chǎn)品在生產(chǎn)階段失敗時，可將技術賣給有能力生產(chǎn)的企業(yè)。市場風險對策技術性風險市場化，針對此類風險，可以在技術創(chuàng)新的構思和實施階段對技術的市場適應性、先進性和收益性做出科學的預測，從而把創(chuàng)新技術的技術風險帶到了市場的商品化階段。而針對商業(yè)化風險，要拓展市場開拓團隊建設，使成功的技術產(chǎn)品在短周期內(nèi)實現(xiàn)市場優(yōu)勢。決策風險對策針對企業(yè)技術創(chuàng)新過程中的決策風險，企業(yè)應在充分分析外部環(huán)境和內(nèi)部條件的基礎上，通

24、過提高信息獲取能力、改善組織結構體系、建立風險監(jiān)控機制，采用及時有效的方法進行防范和控制，用經(jīng)濟合理可行的方法進行處理，以降低企業(yè)技術創(chuàng)新風險，提高企業(yè)技術創(chuàng)新活動的成功率，以及減少企業(yè)技術創(chuàng)新的風險損失。財務風險制定完善的財務制度和財務體系，定期考核財務指標可有效避免財務風險發(fā)生。對市場開發(fā)人員依賴的風險將對銷售人員采取相應激勵措施，保持其工作積極性和穩(wěn)定。通過交叉管理盡可能避免某一個人員獨自掌握公司的渠道資源，建立風險防范機制，預防可能出現(xiàn)的依賴的風險。其他風險對策建立有效的風險控制的組織機構其主要職責是在制訂與評估規(guī)劃時，從風險管理的角度對項目規(guī)劃或計劃進行審核并發(fā)表意見，不斷尋找可能出現(xiàn)的任何意外情況，試著指出各個風險的管理策略及常用的管理方法，以隨時處理出現(xiàn)的風險，風險管理者最好是由項目主管以外的人擔任。風險管理崗位的人數(shù)依據(jù)項目大小來決定，一般23人較為適合。建立有效的風險控制管理過程風險管理過程包括培訓，風險識別、風險分析、風險計劃、執(zhí)行計劃、跟蹤計劃等活動，有效的風險管理過程應是學習型的、持續(xù)的和不斷改進的。根據(jù)企業(yè)和項目的實際情況，進行科學的項目風險和控制，對項目的成功研發(fā)有著舉足輕重的意