工业大型屋顶光伏电站科研成果-solarbe文库

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工业大型屋顶光伏电站成果报告中冶东方工程技术有限公司秦皇岛研究设计院（主要承担部门）自动化2015 年 11 月 18 日项目名称工业大型屋顶光伏电站1. 课题立项背景1.1 项目技术背景（研究开发目的及意义）随着人类工业的发展，石化能源的利用不断给环境带来各方面的压力，世界各国加快了对清洁新能源的开发利用，太阳能因具有清洁无害、分布广泛等特点，越来越受到人们的青睐。太阳能光伏也成为当今分布式新能源发电的热点，工业大型光伏屋顶电站成为高效利用分布式能源发电的新形式。由于钢铁企业生产周期紧凑，通常是在电力检修期间停产检修，由于常规厂房停产时没有照明，给普通检修造成不便。工业屋顶光伏电站除清洁能源的优点外，还具备在昼间（不受停电影响）依旧可以为工业厂房提供照明、通风设施等电源的优越性。屋顶光伏电站具备绿色无污染、节能减排、缩短工业生产检修时间等优点。参阅国家能源局， 2015 年 3 月公告“截至 2014 年底，光伏发电累计装机容量 2805 万千瓦，同比增长 60，其中，光伏电站 2338 万千瓦，分布式 467 万千瓦，年发电量约 250 亿千瓦时，同比增长超过 200。 2014 年新增装机容量 1060万千瓦，约占全球新增装机的五分之一，占我国光伏电池组件产量的三分之一，实现了国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见中提出的平均年增 1000万千瓦目标；其中，光伏电站 855 万千瓦，分布式 205 万千瓦。 ”光伏发电是具备极大的市场前景和发展空间。1.2 国内外技术水平发展现状a 虽然我国光伏发电技术日益成熟，大面积应用正逐步走向成熟，但是多局限在地面，最大弊端是占地面积太大，而且多数建设地为内蒙古西部沙漠地区，发电后需要远距离架设杆塔送电至电网。b 目前我国工业屋顶光伏电站处于探索阶段，目前没有大规模应用，工业厂房屋面由于建筑结构复杂，负荷情况复杂等情况，造成工业屋顶光伏电站目前处于探索阶段，没有实际安装工程。国内目前的屋顶光伏发电系统都停留在混凝土屋面上，由于混凝土屋面承重性强，大量光伏面板安装技术难度小。国内大型工业厂房几乎全部采用压型钢板屋面板，承重力差，目前技术应用上处于空白阶段。c 现有工业厂房上级电源停电时无法同时完成检修工作，即使采用额外架设检修保安电源，由于保安电源投资成本高，维护成本高 , 经常在投产 35 后由于维护费用高，设备昂贵等原因，导致废弃，降低了企业生产安全性。屋顶光伏电站在昼间可为检修及保安电源提供一种补充。1.3 本次开发的技术难点及关键点本次开发技术难点及关键点包括以下内容a 熟悉掌握光伏发电的原理及组成；b 针对所选案例，研发出相应的光伏发电系统；c 光伏发电系统与工厂公辅系统、保安电源系统的互联；d 光伏发电面板在工业屋顶的安装；e 工业大型屋顶光伏电站的经济分析2. 课题开发过程综述（包括项目组组成、研发技术路线、进度安排、完成的成果形式和工作量）本项目拟选择现有设计投产项目为科研对象，利用已投产设计项目资料全、技术成熟的优势进行科研开发。本科研究对象为“北海诚德镍业 1450mm热轧带钢工程” ，（该工程项目中冶东方秦皇岛研究设计院 2010-2011 年设计并顺利投产，具有一定的科研基础）。2.1 项目组组成项目组组成由电力、建筑、结构专业组成，详见项目组结构图电力专业科研任务负责工业屋顶光伏发电系统的原理和组成的研发，并负责提出屋顶光伏发电系统建筑、结构专业的相关技术要求，包括安装、载荷、抗风及防水措施。建筑、结构专业科研任务（ i ）压型钢板选型及连接问题。（ ii ）防水问题。（ iii ）太阳能板在屋面结构构件上的连接和安装问题；（ iv ）安装太阳能板后，结构用钢量变化。2.2 研发技术路线见流程图项目研发组电力专业结构专业建筑专业科研任务科研任务科研任务图 2-1 工业大型屋顶光伏电站 - 项目组结构图科研资料的收集工业大型屋顶光伏电站科研科研对象自然环境资料收集国家政策补贴及市场前景分析光伏发电原理及组成（电力专业）太阳能光伏面板直流配电箱原理及组成交流配电箱原理及组成并网柜原理及组成屋顶光伏发电系统的安装研发（建筑、结构）压型钢板选型及连接问题屋面防水研发屋顶光伏发电系统的经济性分析国家补贴政策项目投资费用太阳能发电板的安装结构载荷及用钢计算直接经济效益图 2-2 工业大型屋顶光伏电站 - 研发技术路线流程图间接经济效益2.3 进度安排、完成的成果形式和工作量第二阶段拟定在现有工厂客户中进行中小规模的光伏发电推广应用。第三阶段与已有合作的大型企业联系沟通，将大型光伏屋顶电站在已有客户中进行推广。第二三阶段是否继续进行待公司科技部门审核验收后，寻找合适企业客户后实施。3. 项目主要研究内容、技术创新点及达到的技术指标3.1 主要研究开发成果内容（主要工艺流程、技术指标及关键技术）3.1.1 主要工艺流程图工业大型屋顶光伏电站由太阳能发电面板、直流配电箱、交流配电箱、并网柜组成。2015 年科研第一阶段 16 月屋顶光伏电站发电系统电气研发图 2-3 工业大型屋顶光伏电站 - 研发进度流程图月报方式，已完成（文档，图纸）7 月光伏发电系统在工业屋顶上的安装要求月报方式，已完成（文档）8-9 月建筑、结构专业月报方式，已完成（文档）2015 全部科研成果汇集上交月报方式，已完成（文档）图 2-4 工业屋顶光伏发电示意图太阳能工业屋顶光伏面板直流配电箱光能转化电能直流 36V 转化交流 380V 逆变器直流 36V 转化交流 380V 交流配电箱公辅系统交流配电箱市电照明阀门空调小容量电机图 2-5 工业屋顶光伏发电原理流程图3.1.2 基本资料a 气象资料北海属亚热带海洋性季风气候。冬无严寒，夏无酷暑，是真正的冬暖夏凉。温、光、雨源充沛，气候宜人。年平均气温 22.9 ℃，极端最高温度 37.1 ℃，极端最低温度 2℃。年平均降雨量 1670 毫米。年平均日照时数 2009 小时，年平均太阳总辐射 111 千卡 / 平方厘米。b 电价资料北海市大工业用电平均价格10kV 电压等级 0.5348 元 /度35kV 电压等级 0.5019 元 /度110kV 电压等级 0.5048 元 /度3.1.3 主要技术指标及关键技术主要技术指标及关键技术由太阳能发电面板及矩阵单元、直流配电箱、交流配电箱、并网柜、建筑结构安装等组成A. 太阳能发电面板及矩阵单元（ 1）太阳能发电面板外观图 2-6 太阳能发电面板外观图（ 2）太阳能发电面板技术参数表 2-1 太阳能发电面板技术参数组件型号 SUN-300W-72P 转换效率 17.12 最大功率 W 300 组件尺寸（长 *宽 *高） 1950*992*40mm 开路电压（ V） 43 重量 22Kg 短路电流（ A） 8.65 框架阳极氧化铝工作电压（ V 36 玻璃白色钢化安全玻璃， 3.2mm 工作电流（ A 8.33 （ 3）太阳能发电面板布置北海热轧全厂屋顶总面积为 36000m2，科研模型设定屋顶面积S160x74.54470m2；考虑屋顶通风窗等占用面积 30，可装设太阳能发电矩阵N36000*0.7/44705组；每组太阳能发电板数量为 1728 块，每块最大输出功率300W，平均输出功率 200W。全厂屋顶设置 5 个发电单元组，总计 N1728x58640块。B. 直流配电箱的功能直流配电箱主要功能将太阳能发电面板的直流电（ DC36V）汇集后转变为交流电 AC380V后输出至交流配电箱。直流配电箱原理示意图图 2-7 直流配电箱原理示意图 1 图 2-8 直流配电箱原理示意图 2 C. 交流配电箱交流配电箱的原理及功能交流配电箱内装设开关，实现将 3 台直流配电箱输出电流汇集后，送至并网柜。图 2-9 交流配电箱示意图D. 并网柜并网柜原理及功能并网柜内装设开关，实现将 8 台交流配电箱输出电流汇集后，并入车间 380V 低压配电网络。图 2-10 并网柜原理示意图E. 负荷分配情况收集已投产项目中各用电负荷，将用电负荷进行归类分析，确定太阳能发电对应的供电负荷类型及数量。公辅设施负荷情况如下照明类负荷约 150kw，通风类负荷约 600kw，小容量三类电机负荷 300kw，应急电源负荷约 400kW，其余公辅设施负荷与 7000kW,屋顶光伏发电总功率 P5*496.82484kW。电能分配详见电能分配示意图。F. 建筑、结构技术难点对于钢结构厂房光伏屋面，需要建筑专业解决的主要问题是（ 1）压型钢板选型及连接问题。（ 2）防水问题。需要结构专业解决的问题有（ 1）太阳能板在屋面结构构件上的连接和安装问题；（ 2）安装太阳能板后，结构用钢量增加了多少。1. 太阳能板在屋面构件的安装及防水处理按照工艺要求，顺屋面檩条方向需要放一根槽钢与屋面檩条相连，用于连接太阳能板支架，具体见图 6.1 和图 6.2。压型钢板选取型号为 YX130-300-600（ W600），在压型钢板波峰处的屋面檩条上横放一段 H 型钢，采用永久螺栓将 H型钢与檩条相连，压型钢板和槽钢采用自攻螺钉（自带橡胶垫）与 H 型钢连接。在连接太阳能板支架上用自攻螺钉订 0.8mm 厚的防水板，来解决自攻螺钉的防水问题。配电网络城市电网照明，通风检修，小容量电机其余公辅设施辅传动主传动太阳能发电系统并网柜电能分配示意图图 2-11 电能分配示意图图 6.1 光伏屋面构件连接示意图图 6.2 A-A 2. 结构用钢量分析由于太阳能板及其附件直接支承在屋面檩条上，整个刚架对于屋面上增加的荷载不敏感，光伏屋面与普通屋面的用钢量差别主要体现在檩条上，故只需计算屋面檩条增加的用钢量。本节通过对光伏屋面和普通屋面檩条用钢量的对比分析，探讨在屋面安装太阳能产品对结构用钢量的影响。1 基本模型的选取北海热轧钢结构厂房的局部，由两跨组成，每跨 30m，柱距 12m，檐口标高为 13.000m，屋脊标高为 15.000m，屋面坡度为 1/15，见图 6.3，图 6.4。屋面采用有檩体系轻型屋面，屋面材料为压型钢板。为了充分利用太阳能，拟采用光伏屋面，即在屋面装设太阳能板，见图 6.4。每块太阳能晶面板尺寸为 900mm1650mm，重 22kg，其余角钢支架、桥架等附件荷载为 37kg/㎡。2 荷载计算及结构计算屋面檩条的平面布置见图 1，基本檩距为 1500mm。由于太阳能板及其附件直接支承在屋面檩条上，故光伏屋面与普通屋面的用钢量差别体现在檩条上，屋面支撑，拉条及撑杆等的用钢量相同，不必计算。先对两种屋面檩条所承受的荷载进行计算，其中光伏屋面的屋面恒荷载比普通屋面增加了太阳能板，连接用角钢、槽钢及桥架等，计算结果见表 6.1。结构计算时，采用中国建筑科学研究院 PKPM 2010V-2.1 系列软件进行辅助计算，确定两种屋面檩条的截面尺寸。对于普通屋面，檩条按简支梁计算，考虑两种组合① 1.2 恒载 1.4活载 0.9 积灰；② 1.0 恒载 1.4 风载吸力。对于光伏屋面，因为风吸力不起控制作用，檩条按简支梁计算，考虑两种组合 ① 1.2恒 1.4 活；② 1.35 恒 0.7 1.4 活。檩条跨度为 12m，设置两道拉条，拉条约束檩条下翼缘。檩条均选用高频焊薄壁 H 型钢，钢材选用 Q235。经计算，普通屋面檩条截面尺寸选用 H250 125 4.5 6，光伏屋面檩条截面尺寸选用 H300150 4.5 6，计算结果见表 6.2。其中，强度应力比为计算强度与强度的比值，稳定应力比为稳定应力与设计强度的比值。图 6.3 屋面檩条平面布置图 6.4 1-1表 6.1 屋面檩条荷载普通屋面光伏屋面备注永久荷载屋面恒载 0.15kN/ ㎡ 0.52kN/ ㎡包括压型钢板，玻璃丝绵，钢丝网等建筑附件。天窗荷载 8.0kN/m 8.0kN/m 根据建筑资料确定。可变荷载 0.5kN/ ㎡ 0.5kN/ ㎡为屋面活荷载，不上人屋面。（不考虑雪荷载）积灰荷载 0kN/㎡ 0kN/ ㎡无屋面积灰荷载。风荷载 0.6kN/ ㎡ 0.6kN/ ㎡为基本风压。表 6.2 屋面檩条计算结果檩条截面mkNx 强度应力比稳定应力比挠度（ mm）挠度限值（ mm）普通屋面 H250 125 4.5 6 28.06 60.6 52.7 56.2 60 光伏屋面 H300 150 4.5 6 50.60 74.0 88.9 58.7 60 注檩条跨度为 12m，均选用高频焊薄壁 H型钢，钢材选用 Q235。由表 2 知，普通屋面的檩条最大应力比为 60.6，挠度为限值的 93.7，为挠度控制；光伏屋面的檩条增大应力比为 88.9，挠度为限值的 97.8，也为挠度控制。两者都能满足钢结构设计规范 GB50017-2003 的要求。3.2 项目组织实施方式与研究过程3.2.1 项目组织实施方式项目采用独立研究方式运行，由电力、建筑和结构专业联合组成研发小组，该项目由 1 名项目负责人 4 名专业技术人员组成，成果研报时由科室组织专家进屋面荷载项目屋面行审阅，推动研发顺利进行。3.2.2 项目研究过程项目研究过程分为三个阶段（目前项目运行在第一阶段）第一阶段完成了工业屋顶光伏发电系统的原理和组成的研发，并提出屋顶光伏发电系统相关的屋顶安装、载荷、抗风及防水措施技术研发。第二阶段拟定在现有工厂客户中进行中小规模的光伏发电推广应用。第三阶段与已有合作的大型企业联系沟通，将大型光伏屋顶电站在已有客户中进行推广。第二三阶段是否继续进行待公司科技部门审核验收后，寻找合适企业客户后实施。3.3 研发成果的主要创新点a 为中冶东方拓展光伏发电领域提供了技术储备由于我公司长期处于钢铁领域，电力专业虽然在工业供配电方面技术成熟，但是随着钢铁产能过剩，高能耗行业转型，电力专业也急需转型进入新型行业，行业内其他设计院类似中冶京城、中冶南方已经率先进入了光伏领域，我公司目前在光伏领域业绩为零，缺乏相应的技术储备及设计经验，该科研项目为我公司在进入光伏领域提供了技术储备，在此科研基础上我公司可以进入光伏发电领域，具有极其广阔的市场前景。b 在工业屋顶光伏发电领域获得技术领先相关数据显示，全国既有建筑面积超过 400 亿平方米，其中，住宅建筑占70 ，工业建筑占 15 ，公共建筑占 15 。从数据上看，尽管工业建筑所占比例不大，但结合收益率以及用户的需求来看，工业建筑光伏屋顶项目却是最具市场爆发力的部分。由于目前国内分布式电站主要集中在山坡、丘陵及沙漠地段，由于工业屋顶暂时存在着屋顶产权、投资股权及经营时限的影响，影响最大的主要是那些以合同能源管理模式建设的分布式光伏项目。对于这种模式而言，其屋顶的租赁费用等可能是提前就已确定好的，如果遇到企业的履约的不确定，就会与其项目可研时所作的收益率出现偏差。尽管收益存在偏差和布确定性，但对于钢铁、印刷、化工等耗能大户，对于光伏系统的安装表达了积极的兴趣。由于目前市场条件限制，致使短时间内工业屋顶太阳能发电技术处于空白领域，恰好为科研项目的研发提供了充分的时间，经过该科研项目，掌握了屋顶光伏的掌握核心技术，该科研技术属于国内首创并达到了国内领先水平。c 光伏矩阵在钢结构工业屋顶的科研开发该科研率先将太阳能光伏发电矩阵安装在工业屋面上，走在工业厂房屋顶发电技术前沿。国内目前的屋顶光伏发电系统都停留在混凝土屋面上，由于混凝土屋面承重性强，大量光伏面板安装技术难度小。国内大型工业厂房几乎全部采用压型钢板屋面板，承重力差，单纯将分布式光伏发电技术移植到工业屋顶上是无法实现的，科研中充分考虑了上述问题，建筑、结构专业在满足太阳能板在屋顶安装的基本要求的同时，对相应的防水、抗风性能、用钢量等进行了技术分析，取得的研发成果目前尚处于技术空白领域，技术先进性达到了国内领先水平。d 项目可为投资方带来巨大的经济效益项目可以为投资方带来巨大的收益，直接经济收益经过估算投资年化收益约9，同时为社会节约大量的能源消耗，详见报告 4.4-4.5 经济效益分析篇章。3.4 研发成果与同类技术的对比项目的总体目标是通过对光伏发电技术的消化、吸收，分析工业厂房用电特点及负荷容量、计算配置合理的光伏发电面板容量，通过对用电系统的合理分配，实现对光伏发电能量的最大化利用，目前国内尚无同类技术。3.5 知识产权情况知识产权归属中冶东方工程技术有限公司。4. 推广前景及经济社会效益分析4.1 研发成果推广应用的市场前景4.1.1 能源危机带来的新机遇及政府政策导向国家能源局印发了关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知，国能新能〔 2014〕 406 号文对制约分布式发电市场发展的诸多因素进行了全面政策调整加强光伏发电统筹协调。提出屋顶面积达到一定规模且适宜光伏发电应用的新建和改扩建建筑物，要同步安装光伏发电设施或预留安装条件。政府投资或财政补助的公共建筑、保障性住房、新城镇和新农村建设，应优先考虑光伏发电应用。地方政府可将建筑光伏发电应用纳入节能减排考核及奖惩制度，消纳分布式光伏发电量的单位可按折算的节能量参与相关交易。简便光伏发电备案程序。要求对个人利用住宅（或个人所有的营业性建筑）建设的分布式光伏发电项目，电网企业直接受理并网申请后代个人向当地能源主管部门办理项目备案。完善光伏发电发展模式。明确利用建筑屋顶及附属场地建设的分布式光伏发电项目，在项目备案时可选择“自发自用、余电上网”或“全额上网”中的一种模式。 “全额上网” 项目的全部发电量由电网企业按照当地光伏电站标杆上网电价收购。已按“自发自用、余电上网”模式执行的项目，在用电负荷显著减少（含消失）或供用电关系无法履行的情况下，允许变更为“全额上网”模式。健全电费结算和补贴拨付时限。要求电网企业按月（或双方约定）与分布式光伏发电项目单位（含个人）结算电费和转付国家补贴资金，保障分布式光伏发电项目的国家补贴资金及时足额转付到位。优化光伏发电融资服务。鼓励银行等金融机构结合分布式光伏发电的特点和融资需求，对分布式光伏发电项目提供优惠贷款，采取灵活的贷款担保方式，探索以项目售电收费权和项目资产为质押的贷款机制；鼓励地方政府结合民生项目对分布式光伏发电提供贷款贴息政策等等。上述利好政策的出台，为推进光伏发电多元化发展、加快发展提供了政策依据，必将掀起我市分布式光伏发电项目建设的新高潮，推动全市光伏产业做大做强，促进全市经济社会持续快速健康发展。4.1.2 国家经济补贴与政策扶持详情这其中最重要的几个文件和政策包括财政部关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知、国家发展改革委关于调整可再生能源电价附加标准与环保电价有关事项的通知和国家发展改革委关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知等。这些支持性政策的核心内容包括 “ 十二五 “期间光伏装机量目标从 21GW上调到 35GW；确定补贴电价水平。国家发改委日前公布关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知，明确对光伏电站实行分区域的标杆上网电价政策，并实行按发电量进行电价补贴政策（ 1）对分布式光伏发电实行按照全电量补贴的政策，电价补贴标准为每千瓦时 0.42 元（含税，下同 , 通过可再生能源发展基金予以支付，由电网企业转付；其中，分布式光伏发电系统自用有余上网的电量，由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购。（ 2）对分布式光伏发电系统自用电量免收随电价征收的各类基金和附加，以及系统备用容量费和其它相关并网服务费。光伏发电项目自投入运营起执行标杆上网电价或电价补贴标准，期限原则上为 20 年。 ”Ⅰ类资源区青海海西、海北、果洛、玉树上网电价为 1.0 元 / 千瓦时；Ⅱ类资源区新疆、宁夏、内蒙古、青海西宁、甘肃嘉峪关等为 0.95 元 / 千瓦时；Ⅲ类资源区北京、天津、黑龙江、吉林、辽宁、河北承德等为 0.9 元 / 千瓦时。一、广西省参看文件桂发改能源〔 2015〕 310 号广西关于实施分布式光伏发电示范工程的通知，按其装机容量给予广西家庭光伏补贴 4 元 / 瓦，公共设施补贴 3元 / 瓦。 2013-2015 年并网发电的光伏电站上彀电价确定为 0.95 元 /kWh，按照国家 II 类资源区给予补贴。二、江西省参看文件赣发改动力字〔 2013〕 1062 号摘要江西省万家房顶光伏发电演示工程除了国家补助 0.42 元 /kWh外，省专项资金补助，一期工程补助 4 元 /W，二期工程暂定补助 3 元 /W。省 0.2 元 /W补助。三、山东省参看文件鲁报价一发〔 2013〕 119 号摘要 2013-2015 年并网发电的光伏电站上彀电价确定为 1.2 元 /kWh（含税，下同），高于国家标杆电价有些由省级承担。已享受国家金太阳演示工程补助资金、太阳能光电建筑运用补助资金以及我省新动力工业打开专项资金扶持项目不再享受电价补助。四、河南省洛阳市参看文件关于加快推广分布式光伏发电的实施定见摘要对 2015 年底前建成并网发电、且优先运用洛阳市公司出产的组件的分布式光伏发电项目，按其装机容量给予 0.1 元 /W奖励，接连奖励 3 年。五、安徽省合肥市参看文件合政〔 2013〕 76 号摘要在肥新建光伏发电项目，且全部运用由本地公司出产的组件和逆变器，除享受国家补助外，按年发电量给予 0.25 元 /kWh补助；房顶、光电建筑一体化等光伏电站，按年发电量给予 0.02 元 /kWh补助；接连补助 15 年。家庭出资缔造光伏发电项目等，按装机容量一次性给予 2 元 /W补助，不享受市级光伏 kWh电补助政策。六、江苏省参看文件苏政办发〔 2012〕 111 号摘要在国家统一上彀电价基础上，该省明晰 2012 年－ 2015 年时期，对全省新投产的非国家财政补助光伏发电项目，实施地上、房顶、建筑一体化，每 kWh上彀电价分别确定为 2014 年 1.2 元和 2015年 1.15 元。七、浙江省参看文件浙政发〔 2013〕 49 号摘要光伏发电项目所发电量，实施按照电量补助的政策，补助标准在国家规定的基础上，省再补助 0.1 元 /kWh。4.1.3 巨大的市场空间能源局宣布上调 2015 年光伏电站建设规模 5.3GW，而此前下达的 2015 年全国光伏电站新增建设规模为 17.80GW，相当于在原计划基础上增加 30。数据显示，上半年我国光伏发电新增装机容量为 7.73GW，相比去年同期 3.3GW增长 134，呈现快速增长态势。另据媒体报道， “十三五”规划光伏装机目标有望从原来的100GW，上调至 200GW。巨大的市场空间将对中冶东方的转型及市场拓展起到重要的作用。4.2 研发成果已经推广应用的情况说明目前研发成果尚未进入实际应用阶段，第二、三阶段拟定选择合适工业厂房进行试验。4.3 研发成果拟推广应用的目标分析目前我国的工业厂房屋顶几乎全部处于闲置状态，工业屋顶光伏发电处于空白领域，随着节能减排的深入推行，未来太阳能光伏发电矩阵必然向工业屋顶延伸，市场前景巨大。4.4 研发成果推广的经济社会效益分析（直接经济效益）4.4.1 科研成果推广的宏观经济效益光伏电站投资的优点在于一次投资，长期回报，后续运营维护成本低，收益稳定。光伏发电项目平均有 1520 年的期限，多晶体硅太阳能发电面板寿命可长达 2035 年。特别是国内的最新补贴政策出台，财政部关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知明确了 20 年补贴期限，进一步巩固了投资收益的稳定性。建成后通过转让或与资本市场对接获取收益逐步获得了投资商的认可，投资模式逐渐清晰。国内曾有众多的分析师、研究机构都基于国内的补贴电价水平、现有的电站投资水平等，对国内光伏电站投资的回报率进行了测算分析，结果显示光伏电站投资的项目回报率基本能到 10，资本金回报率甚至可以超过 15。该测算是假设项目的总投资中能够拿到 7080的长期贷款支持，期限都在 810年，并且贷款年化成本都采用的是国内中长期贷款的基准利率水平或稍有调整，在 67的水平，随着 2015 年全年贷款利率的不断下调，长期贷款利率已经下降为 4，资金压力更小。此外，光伏产业技术更新快的特点，也使电站投资总额日益降低，作为太阳能发电的主要设备之一的多晶硅面板，成本每年约降低 3，国内多晶硅价格从 2014 年 4 月初的 16.6 万元 /吨连续下跌至 2015年 4 月底的 12.0 万元 /吨，成本下降 28。太阳能光伏发电的成本日益降低4.4.2 本科研的直接经济效益分析北海热轧全厂屋顶总面积为 36000m2，科研模型设定屋顶面积S160x74.54470m2；考虑屋顶通风窗等占用面积 30，可装设太阳能发电矩阵N36000*0.7/44705组；每组太阳能发电板数量为 1728 块，每块最大输出功率300W，平均输出功率 200W。全厂屋顶设置 5 个发电单元组，总计 N1728x58640块。总装机容量为 N8640x0.32592kW。北海年有效日照小时数 2009 小时，每块太阳能发电板年发电量 W0.2x2009401.8kW*h；共计年发电量Wa8640x401.83471552kW*h。成本及费用列表详见表 4-1,4-2 表 4-1 屋面檩条钢材量及造价用钢量（ kg/ m2）钢材单价（元 / t）总价（元/ m2）普通屋面 13.64 3000 40.91 光伏屋面 21.30 3000 63.91 增量 6.66 23.00 表 4-2 总投资费用表总投资费用序号名称数量单价（万总价万一、单元光伏发电组1 太阳能多晶硅面板， 1650x1000mm 1728 0.07 1212 直流配电箱 XL21 24 0.25 63 交流配电箱 XL21 8 0.5 44 并网柜 GGD 1 3 3小计 134合计设备总投资 5 134 670钢结构增加费用 25200 0.0023 58 施工费用 2.5 20 50项目总投资合计 778国家发改委日前公布关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知，明确对光伏电站实行分区域的标杆上网电价政策，并实行按发电量进行电价补贴政策（ 1）对分布式光伏发电实行按照全电量补贴的政策，电价补贴标准为每千瓦时 0.42 元（含税，下同 , 通过可再生能源发展基金予以支付，由电网企业转付；其中，分布式光伏发电系统自用有余上网的电量，由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价收购。（ 2）对分布式光伏发电系统自用电量免收随电价征收的各类基金和附加，以及系统备用容量费和其它相关并网服务费。光伏发电项目自投入运营起执行标杆上网电价或电价补贴标准，期限原则上为 20 年。”北海市 10kV 电价 0.5348 元 / 度，全年光伏发电节能收益约S13471552x0.5348/10000186万元，依照国家补贴标准 0.42 元 /kwh，年补贴资金 S23471552x0.42146万元，全年合计节能收益 SS1S2332万元项目屋面总费用投资 778 万元，年维护费用约占投资费用 10，约 78 万元。综述投资回收期限 34 年。收回投资后，年节能收益约为 254 万元，依照光伏矩阵寿命 20 年考虑，（配套国家补贴 20 年），投资金额 778 万元，投入时间 240 月，期末总价值（扣除年维护费用） 5080 万元，年化收益率 9. 84 ，期间收益率 553 。4.5 研发成果应用的经济社会效益分析（间接经济效益）在全世界受到越来越严重环境污染问题困扰的今天，环保的重要性逐渐的得到社会的认可和关注。光伏发电作为清洁可再生能源，对全社会有着广泛而特别的作用。首先，光伏发电有利于节省不可再生资源，平衡能源的单一供给情况。随着石油和煤炭的大量开发，不可再生能源储量越来越少，面临很大的能源枯竭压力，因而新能源的开发已经提高到了战略高度。 2005 年 2 月 28 日通过的中华人民共和国可再生能源法明确提出“国家鼓励和支持风能、太阳能、水能、生物质能和海洋能等非化石能源并网发电” 。太阳能的开发符合国家环保、节能政策，光伏电厂的开发建设可有效减少常规能源尤其是煤炭资源的消耗，保护生态环境，平衡能源的单一供给。其次，光伏电站的建设可以提高土地的利用率和价值。光伏电站一般选择建设在屋面、水面、荒废的地面包括戈壁、沙漠等，大大的提高了土地的利用率和价值。第三、光伏电站的建设可以带动当地的经济增长和就业。光伏电站项目的开发和建设，可促进地区相关产业，如建材、交通运输业的大力发展，对扩大就业和发展第三产业将起到显著作用，从而带动和促进地区国民经济的全面发展和社会进步。随着光伏电厂的相继开发、建设和运营，光伏发电将成为地区又一大产业，为地方经济开辟新的增长点，拉动地方经济的发展。第四、节能减排的倒逼，也使得光伏发展延续高速增长态势。近日，中美元首再次发表关于气候变化的联合声明，双方重申坚定推进落实国内气候政策、加强双边协调与合作，推动可持续发展和向绿色、低碳、气候适应型经济转型的决心。到 2030 年，中国的单位 GDP碳排放应比 2005 年下降 60至 65。另外，习近平总书记在出席联合国 [ 微博 ] 气候变化问题领导人工作午餐会时表示，未来中国将进一步加大控制温室气体排放力度，争取到 2020 年实现碳强度降低 40－45的目标。光伏发电可以减少温室气体排放，减少温室效应，保护环境。参考能源基础数据汇编国家计委能源所， 1999.1. 和对我国能源及能源问题的思考国家发展和改革委员会能源局，史立山，火力发电每产生一度电能平均消耗标煤 0.00035 吨，而燃烧一吨标煤排放二氧化碳 2.6 吨，耗水方面，转化1 吨标准煤常规煤炭发电耗水 1.96 吨。本科研的经济社会效益分析总结如下一个装机容量为 2592kW，年发电量为 3471552kwh，首年节约标准煤 1215 吨，减排 CO2为 3159 吨，节约用水 2381吨。整个光伏电站寿命周期 20 年内共节约标准煤 24300 吨，总减排 CO2为 63180吨，节约用水 47620 吨。在整个发电系统运行期间，可以为社会解决 3-5 人的就位岗位。由此可见，光伏电站节能减排的力度和意义对于企业、国家乃至整个社会是非常重大的。