太阳能建筑一体化第六节

第4章光伏建筑的经济、环境和市场前景分析教学目的：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①差额表示法：经济效益=有用成果-劳动耗费E＝B－C②比率表示法：经济效益=有用成果/劳动耗费E＝③差额比率表示法：（有用成果-劳动耗费）/劳动耗费E＝CBCCB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。（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2.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*。比率型（多快）价值型（多少）时间型（多久）外部收益率内部收益率净现值率投资收益率静态投资回收期动态投资回收期净现值净年值费用现值（特例）（特例）等效等效评价指标1）根据是否考虑资金的时间价值，工程项目经济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。（1）静态评价方法静态投资回收期法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投资回收期现金流入现金流出投资金额年收益年经营成本实际应用公式TTtttCOCICOCITP101累计净现金流量首次出现正值的年份累计到第T-1年的净现金流量第T年的净现金流量判别准则ctctPPPP基准投资回收期项目可以考虑接受项目应予以拒绝例题1：某项目的现金流量表如下，设基准投资回收期为8年，初步判断方案的可行性。年份项目012345678～N净现金流量-100-500204040404040累计净现金流量-100-150-150-130-90-50-103070年25.6401017tP项目可以考虑接受2）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投资收益率投资总额正常年份的净收益或年均净收益bbRRRR项目可以考虑接受项目应予拒绝基准投资收益率RPt1对于标准项目（即投资只一次性发生在期初，而从第1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：（2）动态评价方法现值法年值法动态投资回收期法内部收益率法1）净现值法净现值（NetPresentValue,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净现值投资项目寿命期基准折现率ntntttttiCOiCINPV000011－现金流入现值和现金流出现值和0NPV0NPV项目可接受项目不可接受⑴单一方案判断⑵多方案选优0maxjNPV年份012345CI800800800800800CO1000500500500500500NCF=CI-CO-1000300300300300300（P/F，i0，n）10.90910.82640.75130.68300.6209折现值-1000272.73247.92225.39204.90186.27累计折现值-1000-727.27-479.35-253.96-49.06137.21例题2假设i0=10%,则NPV＝137.21亦可列式计算：NPV＝－1000＋300×（P/A，10％，5）＝－1000＋300×3.791＝137.32）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,,/00tiFPCOCItPtD动态投资回收期⑴理论公式⑵实用公式TiFPCOCItiFPCOCITPTTttD,,/,,/10100若PD≤Pb，则项目可以考虑接受若PDPb，则项目应予以拒绝基准动态投资回收期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012345净现金流量-60000080012001600折现值-600000601.04819.60993.44累计折现值-6000-6000-6000-5398.96-4579.39-3585.95年份678910～N净现金流量20002000200020002000折现值11291026.4933848.2累计折现值-2456.95-1430.55-497.55350.65例题33）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000iIRRiIRR生命周期成本（lifecyclecost，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）。3.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。（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。4.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决定。5.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=5140×0.826×40×0.115÷3600=5425kwh2）实际发电效率组件实际发电效率为0.95×0.89×0.93×0.95×0.88=0.657实际发电量=理论发电量×实际发电效=54250.657=3564kwh(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/-626690.0610.031-10.03-0.060.031-356411-1-125逆变器的维护成本为初始成本的20%逆变器成本=20000×0.2=4000元/年总成本折现值=300000-62669+4000=241331元/年（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%。2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）