中国光伏发电的技术-经济-环境效益分析及平价上网时间测算

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hrz2009
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当前的世界能源消费结构仍以石油、煤炭等化石能源为主。同时,以化石能源消耗为主的电力部门是环境污染的主要来源之一。这使得人类必须开发以可再生能源发电方式以保证社会经济的可持续发展。在众多的可再生能源,太阳能资源丰富、分布广泛、应用情景广阔。光伏发电作为太阳能利用方式之一,其产业在近年来发展迅猛,发电成本在技术效率的提升下也逐步下降。2012年,中国将光伏产业列为可再生能源新兴产业的重要分支,在国家的大力扶持下,产业规模得到了迅速扩张。2013年,中国光伏发电新增装机容量以19.92GW首次成为世界第一。光伏产业属于新兴产业,市场中存在较强的规模经济效应,在产业规模的迅速扩张下,相关产品价格和发电成本也快速下降。光伏组件价格已由2006年的38.0元/W下降到2014年3.6元/W,光伏电站的度电成本也从2011年的1.21元/kWh元下降到2013年的0.83元/kWh。在此发展下,光伏发电的竞争力较传统能源发电方式更加明显。因此,通过光伏发电系统的技术经济评价分析其当前市场应用可行性是十分必要的。同时,测算出光伏发电平价上网时间,对产业的健康发展和市场部署战略的制定具有重要意义。
  本文结合光伏市场的发展现状,选取中国五个光照辐射量区域的各一个城市(地区),搜集发电系统部件的成本和产品属性,构建了光伏发电系统技术经济优化模型和离网光伏发电成本的学习曲线模型。光伏发电系统技术经济优化模型以净现成本最小化为优化目标,构建了满足用电需求的发电系统。离网光伏发电系统的学习曲线模型依据学习曲线理论,测算了未来光伏发电成本随产业规模扩张的下降趋势。结果表明,五个地区出重庆市外,并网系统的发电成本较当地居民电价较低,其受到本地光照辐射量影响较大。离网光伏系统的发电成本较当地电价较高,不适宜当前的市场大规模应用。因此,根据学习曲线理论,本研究预测了离网光伏发电成本的未来下降趋势,并通过与居民电价的比较得出各地的光伏发电平价上网时间。五地区将在未来30年内先后达到平价时间,其中,日喀则地区由于太阳能辐射量充足而最先达到,西宁、天津、杭州地区相对落后,重庆由于光伏条件的劣势平价时间最晚。通过平价时间的测算,结合区域自然条件和产业发展等差异性因素,一些光伏产业的部署战略和发展重点的政策建议被给出。
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