CN105447325A - 一种太阳能聚光光伏光热联产系统成本以及回收期的计算方法 - Google Patents

Abstract

一种太阳能聚光光伏光热联产系统成本以及回收期的计算方法，按照系统输出能量中的电功率比率和热功率比率对光伏设备的成本与光热设备的成本进行分配，可准确计算出系统中光伏设备单元成本和光热设备单元成本；以已有太阳聚光光伏光热联产系统为基准，引入规模化因子，可以预测出拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的设备总成本以及成本回收期，在完成拟建系统的建设后，可准确获得该系统的光伏设备单位成本、光热设备单位成本以及系统成本回收期。根据所得的系统成本及回收期可判断是否可以投资建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统，同时能够指导实际建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的资金投入额度与分配办法。

Description

一种太阳能聚光光伏光热联产系统成本以及回收期的计算方法

技术领域

本发明属于聚光光伏光热综合利用研究领域，涉及太阳能聚光光伏光热联产系统成本以及回收期的计算方法。

背景技术

典型的太阳能聚光光伏光热联产系统，其部件包括聚光器、光伏组件、光伏电池散热器、跟踪器、机械支架、光伏附件、光热附件。对于太阳能聚光光伏光热联产系统，按聚光器种类区分，分为反射式聚光光伏光热联产系统和透射式聚光光伏光热联产系统，反射式聚光光伏光热联产系统包括：平面镜(V槽)聚光光伏光热联产系统、复合抛物面镜(CPC)聚光光伏光热联产系统、抛物面镜(槽式、蝶式)聚光光伏光热联产系统、球面镜聚光光伏光热联产系统等；透射式聚光光伏光热联产系统包括：凸透镜聚光光伏光热联产系统、菲涅尔透镜聚光光伏光热联产系统等。前述聚光光伏光热联产系统，按照太阳能流的传递过程，工作原理为：跟踪器使得太阳能聚光光伏光热联产系统跟踪太阳方位，太阳能流经过聚光器进行汇聚，汇聚的太阳能流全部照射到光伏电池上，其中一部分太阳能流在光伏电池上以光电效应产电并经由光伏附件输出，另一部分太阳能流在光伏电池上以光热效应产热并经由光伏电池散热器与光热附件共同作用由流经光伏电池散热器的散热介质将此热量输出。因此根据太阳能聚光光伏光热联产系统的工作原理可以总结出各个部件的功能：聚光器的功能为汇聚被转换为电能和热能的太阳能流，光伏组件的功能为将一部分太阳能流转换为电能并将另一部分太阳能流转换为热能，光伏电池散热器的功能为将光伏电池转换的热能进行传输，另外，跟踪器的功能为跟踪太阳方位以便于太阳能聚光光伏光热联产系统获得更多的能被转换为电能和热能的太阳能流，机械支架的功能为支撑固定太阳能聚光光伏光热联产系统以便于该系统能够获得转换为电能和热能的太阳能流，光伏附件的功能为输出由光伏组件转换的电能，光热附件的功能为输出由光伏组件转换的热能。

通过对太阳能光伏光热联产系统工作原理以及各个部件功能分析可知，在太阳能光伏光热联产系统中，光电效应和光热效应在光伏组件上同位置同时间进行，实现了光伏设备和光热设备在空间上和时间上的一体化组成，因此对该系统光伏设备单位成本、光热设备单位成本以及回收期的计算，不能单一按照光伏系统或者单一按照光热系统进行设备单位成本以及回收期计算，需要在太阳能聚光光伏光热联产系统的基础上，获得适用于更加准确评估太阳能聚光光伏光热联产系统光伏设备单位成本、光热设备单位成本、设备总成本以及回收期的计算方法。

发明内容

针对光电效应和光热效应在光伏组件上同位置同时间进行的太阳能聚光光伏光热联产系统，本发明目的在于提供一种太阳能聚光光伏光热联产系统成本以及回收期的计算方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种太阳能聚光光伏光热联产系统成本以及回收期的计算方法，包括以下步骤；

1)对于采光面积为A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统，按照部件成分将基准系统分为：聚光器、光伏组件、光伏电池散热器、跟踪器、机械支架、光伏附件、光热附件，基准太阳能聚光光伏光热联产系统各部件成本：聚光器的成本为TC_CO，光伏组件的成本为TC_PV，光伏电池散热器的成本为TC_HS，跟踪器的成本为TC_TR，机械支架的成本为TC_MA，光伏附件的成本为TC_PV-A，光热附件的成本为TC_PT-A；

2)将基准太阳能聚光光伏光热联产系统各部件成本除以采光面积A_S，获得采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统各部件成本，分别是：聚光器的成本为TC_CO1＝TC_CO/A_S，光伏组件的成本为TC_PV1＝TC_PV/A_S，光伏电池散热器的成本为TC_HS1＝TC_HS/A_S，跟踪器的成本为TC_TR1＝TC_TR/A_S，机械支架的成本为TC_MA1＝TC_MA/A_S，光伏附件的成本为TC_PV-A1＝TC_PV-A/A_S，光热附件的成本为TC_PT-A1＝TC_PT-A/A_S；

3)在恒定气象条件：太阳总辐照度为G，直射比为R_DNI，环境温度为T_AM，环境风速为V和初始运行条件：散热介质进入光伏电池散热器的温度为T_IN，散热介质离开光伏电池散热器的温度为T_OUT，散热介质质量流率为q下，采光面积为A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统输出的电功率为P_PV，热功率为P_PT以及热电总效率为η，将电功率、热功率分别除以A_S，获得采光面积为1m²的条件下，基准太阳能聚光光伏光热联产系统输出的电功率为P_PV1、热功率为P_PT1，则基准太阳能聚光光伏光热联产系统输出热电的总功率为P_T1＝P_PV1+P_PT1，另外，基准太阳能聚光光伏光热联产系统电功率比率为电功率与总功率比值，因此电功率比率为R_PV＝P_PV1/(P_PV1+P_PT1)，该系统热功率比率为热功率与总功率比值，因此热功率比率为R_PT＝P_PT1/(P_PV1+P_PT1)；

4)根据电功率比率R_PV和热功率比率R_PT，利用步骤2)中采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统各部件成本，分别组合出采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统的光伏设备成本TC_PVE1和光热设备成本TC_PTE1，计算公式如下：

光伏设备成本：TC_PVE1＝R_PV(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_PV-A1；

光热设备成本：TC_PTE1＝R_PT(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_HS1+TC_PT-A1；

将采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统的光伏设备成本TC_PVE1除以步骤3)中的电功率P_PV1，获得基准太阳能聚光光伏光热联产系统光伏设备单位成本TC_PVEU，同理，将光热设备成本TC_PTE1除以步骤3)中的热功率P_PT1，获得基准太阳能聚光光伏光热联产系统光热设备单位成本TC_PTEU，计算公式如下：

光伏设备单位成本：TC_PVEU＝[R_PV(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_PV-A1]/P_PV1；

光热设备单位成本：TC_PTEU＝[R_PT(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_HS1+TC_PT-A1]/P_PT1；

5)将步骤4)采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统的光伏设备成本TC_PVE1和光热设备成本TC_PTE1求和，获得采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统设备总成本TC₁，计算公式如下：

TC₁＝TC_PVE1+TC_PTE1＝TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1+TC_HS1+TC_PV-A1+TC_PT-A1

6)拟建太阳能聚光光伏光热联产系统光电光热总功率为P_T，引入太阳总辐照度G以及步骤3)中基准太阳能聚光光伏光热联产系统的热电总效率η，计算出拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的采光面积A_T，计算公式如下：

A_T＝P_T/(G×η)

7)对应于步骤1)中采光面积A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统，引入规模化因子R_C，用于根据基准系统预测采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统设备总成本TC_TE；规模化因子R_C由如下公式计算：

$R_C=\frac{R_{CCO}{\mathrm{TC}}_{CO}+R_{CPV}{\mathrm{TC}}_{PV}+R_{CHS}{\mathrm{TC}}_{HS}+R_{CTR}{\mathrm{TC}}_{TR}+R_{CMA}{\mathrm{TC}}_{MA}+R_{CPV-A}{\mathrm{TC}}_{PV-A}+R_{CPT-A}{\mathrm{TC}}_{PT-A}}{{\mathrm{TC}}_{CO}+{\mathrm{TC}}_{PV}+{\mathrm{TC}}_{HS}+{\mathrm{TC}}_{TR}+{\mathrm{TC}}_{MA}+{\mathrm{TC}}_{PV-A}+{\mathrm{TC}}_{PT-A}}$

其中：TC_CO、TC_PV、TC_HS、TC_TR、TC_MA、TC_PV-A以及TC_PT-A分别为采光面积A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统聚光器的成本、光伏组件的成本、光伏电池散热器的成本、跟踪器的成本、机械支架的成本、光伏附件的成本以及光热附件的成本；R_CCO、R_CPV、R_CHS、R_CTR、R_CMA、R_CPV-A以及R_CPT-A分别为根据采光面A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统时，聚光器的规模化因子、光伏组件的规模化因子、光伏电池散热器的规模化因子、跟踪器的规模化因子、机械支架的规模化因子、光伏附件的规模化因子以及光热附件的规模化因子；

8)将步骤5)、6)、7)分别获得的采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统设备总成本TC₁、拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的采光面积A_T以及规模化因子R_C三者相乘，计算出拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的设备总成本TC_TE，计算公式如下：

TC_TE＝TC₁×A_T×R_C

9)在步骤8)的基础上，计算出采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的总成本TC_T，计算公式如下：

TC_T＝TC_TE+TC_TA

其中，TC_TA为采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的其他成本；

10)计算采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的平均每年总收益M_Y，计算公式如下：

M_Y＝Q_PV×UP_PV+Q_T×UP_T-Q_M×UP_M-Q_PA×UP_PA

其中：Q_PV为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年产电量；

UP_PV为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统产电的单位电价；

Q_T为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年产生热介质的量

UP_T为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统产生的热介质的单位价格；

Q_M为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年需用的散热介质，比如，利用自来水对光伏电池进行散热，可将平均每年的自来水使用量作为此值；

UP_M为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统散热介质的单位价格；

Q_PA为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年维持运行的附加耗电；

UP_PA为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年附加耗电的单位价格；

11)在步骤9)、10)分别获得的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统总成本TC_T与平均每年总收益M_Y的基础上，计算出采光面积为A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统成本回收期N，单位：年，计算公式如下：

N＝TC_T/M_Y

根据基准太阳能聚光光伏光热联产系统光伏设备单位成本TC_PVEU、光热设备单位成本TC_PTEU、采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的设备总成本TC_TE以及成本回收期N，判断是否可以投资建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统，同时能够指导实际建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的资金投入额度与分配办法。

所述步骤1)中A_S≥10m²。

所述步骤9)中，采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的其他成本包括：拟建太阳能聚光光伏光热联产系统组装用工成本、设备运输成本、设备调试检测成本以及设备维修成本。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

针对太阳能聚光光伏光热联产系统具有光伏设备与光热设备一体化的特点，本发明根据太阳能聚光光伏光热联产系统输出能量中的电功率比率和热功率比率，对光伏设备的成本与光热设备的成本进行分配，可准确计算出系统中光伏设备单元成本和光热设备单元成本；另外，本发明专利以已有的太阳聚光光伏光热联产系统为基准(可为实验系统或者已建立好的系统)，引入规模化因子，可以预测出拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的设备总成本以及成本回收期，在建立好该太阳能聚光光伏光热联产系统后，因而可准确获得该系统的光伏设备单位成本、光热设备单位成本、系统设备总成本以及系统成本回收期。根据本发明得到的基准太阳能聚光光伏光热联产系统光伏设备单位成本TC_PVEU、光热设备单位成本TC_PTEU、采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的设备总成本TC_TE以及成本回收期N，可以判断是否可以投资建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统，同时可以指导实际建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的资金投入额度与分配办法。另外，在商业洽谈或宣传过程中，由于习惯性思维，有可能单一的将拟建采光面积A_T的太阳能聚光光伏光热联产系统笼统的按照光伏设备单位成本进行计算(将光热设备单位成本也计算为光伏设备单位成本)，因而本发明还可以防止单一笼统计算导致拟建采光面积A_T的太阳能聚光光伏光热联产系统光伏设备单位成本计算结果偏差过大的情况发生。

附图说明

图1为本发明从基准太阳能聚光光伏光热联产系统到拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的成本以及回收期计算流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，从基准太阳能聚光光伏光热联产系统到拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的成本以及回收期计算图。

本发明的计算步骤为：

1)对于采光面积为A_S(A_S≥10m²)的基准太阳能聚光光伏光热联产系统(可为实验系统或者已建立好的系统)，按照部件成分将基准系统分为：聚光器、光伏组件、光伏电池散热器、跟踪器、机械支架、光伏附件、光热附件。因此基准系统各部件成本：聚光器的成本为TC_CO，光伏组件的成本为TC_PV，光伏电池散热器的成本为TC_HS，跟踪器的成本为TC_TR，机械支架的成本为TC_MA，光伏附件的成本为TC_PV-A，光热附件的成本为TC_PT-A。

2)将基准太阳能聚光光伏光热联产系统各部件成本除以采光面积A_S，获得采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统各部件成本，分别是：聚光器的成本为TC_CO1＝TC_CO/A_S，光伏组件的成本为TC_PV1＝TC_PV/A_S，光伏电池散热器的成本为TC_HS1＝TC_HS/A_S，跟踪器的成本为TC_TR1＝TC_TR/A_S，机械支架的成本为TC_MA1＝TC_MA/A_S，光伏附件的成本为TC_PV-A1＝TC_PV-A/A_S，光热附件的成本为TC_PT-A1＝TC_PT-A/A_S。

3)在恒定气象条件(太阳总辐照度为G，直射比为R_DNI，环境温度为T_AM，环境风速为V)和初始运行条件(散热介质进入光伏电池散热器的温度为T_IN，散热介质离开光伏电池散热器的温度为T_OUT，散热介质质量流率为q)下，采光面积为A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统输出的电功率为P_PV，热功率为P_PT以及热电总效率为η，将电功率、热功率分别除以A_S，获得采光面积为1m²的条件下，基准太阳能聚光光伏光热联产系统输出的电功率为P_PV1、热功率为P_PT1，则基准太阳能聚光光伏光热联产系统输出热电的总功率为P_T1＝P_PV1+P_PT1，另外，该系统电功率比率为电功率与总功率比值，因此电功率比率为R_PV＝P_PV1/(P_PV1+P_PT1)，该系统热功率比率为热功率与总功率比值，因此热功率比率为R_PT＝P_PT1/(P_PV1+P_PT1)。

4)根据电功率比率R_PV和热功率比率R_PT，利用步骤2)中采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统各部件成本，分别组合出采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统的光伏设备成本TC_PVE1和光热设备成本TC_PTE1，计算公式如下：

光伏设备成本：TC_PVE1＝R_PV(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_PV-A1；

光热设备成本：TC_PTE1＝R_PT(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_HS1+TC_PT-A1。

将采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统的光伏设备成本TC_PVE1除以步骤3)电功率P_PV1，获得基准太阳能聚光光伏光热联产系统光伏设备单位成本TC_PVEU(单位：元/瓦)，同理，将光热设备成本TC_PTE1除以步骤3)热功率P_PT1，获得基准太阳能聚光光伏光热联产系统光热设备单位成本TC_PTEU(单位：元/瓦)，计算公式如下：

光伏设备单位成本：TC_PVEU＝[R_PV(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_PV-A1]/P_PV1；

光热设备单位成本：TC_PTEU＝[R_PT(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_HS1+TC_PT-A1]/P_PT1。

5)将步骤4)采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统的光伏设备成本TC_PVE1和光热设备成本TC_PTE1求和，获得采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统设备总成本TC₁，计算公式如下：

TC₁＝TC_PVE1+TC_PTE1＝TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1+TC_HS1+TC_PV-A1+TC_PT-A1

6)拟建太阳能聚光光伏光热联产系统光电光热总功率为P_T，引入太阳总辐照度G以及步骤3)基准太阳能聚光光伏光热联产系统的热电总效率η，计算出拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的采光面积A_T，计算公式如下：

A_T＝P_T/(G×η)

7)对应于步骤1)采光面积A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统，引入规模化因子R_C，用于根据基准系统预测采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统设备总成本TC_TE。规模化因子可由如下公式计算：

$R_C=\frac{R_{CCO}{\mathrm{TC}}_{CO}+R_{CPV}{\mathrm{TC}}_{PV}+R_{CHS}{\mathrm{TC}}_{HS}+R_{CTR}{\mathrm{TC}}_{TR}+R_{CMA}{\mathrm{TC}}_{MA}+R_{CPV-A}{\mathrm{TC}}_{PV-A}+R_{CPT-A}{\mathrm{TC}}_{PT-A}}{{\mathrm{TC}}_{CO}+{\mathrm{TC}}_{PV}+{\mathrm{TC}}_{HS}+{\mathrm{TC}}_{TR}+{\mathrm{TC}}_{MA}+{\mathrm{TC}}_{PV-A}+{\mathrm{TC}}_{PT-A}}$

其中：TC_CO、TC_PV、TC_HS、TC_TR、TC_MA、TC_PV-A以及TC_PT-A分别为采光面积A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统聚光器的成本、光伏组件的成本、光伏电池散热器的成本、跟踪器的成本、机械支架的成本、光伏附件的成本以及光热附件的成本。R_CCO、R_CPV、R_CHS、R_CTR、R_CMA、R_CPV-A以及R_CPT-A分别为根据采光面A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统时，聚光器的规模化因子、光伏组件的规模化因子、光伏电池散热器的规模化因子、跟踪器的规模化因子、机械支架的规模化因子、光伏附件的规模化因子以及光热附件的规模化因子，R_CCO、R_CPV、R_CHS、R_CTR、R_CMA、R_CPV-A以及R_CPT-A可由聚光器、光伏组件、光伏电池散热器、跟踪器、机械支架、光伏附件以及光热附件产量变化带来的单位生产成本变化来确定。

8)将步骤5)、6)、7)分别获得的采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统设备总成本TC₁、拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的采光面积A_T以及规模化因子R_C三者相乘，计算出拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的设备总成本TC_TE，计算公式如下：

TC_TE＝TC₁×A_T×R_C

9)在步骤8)的基础上，计算出采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的总成本TC_T，计算公式如下：

TC_T＝TC_TE+TC_TA

其中，TC_TA为采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的其他成本，包括：拟建太阳能聚光光伏光热联产系统组装用工成本、设备运输成本、设备调试检测成本、设备维修成本等。

10)计算采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的平均每年总收益M_Y，计算公式如下：

M_Y＝Q_PV×UP_PV+Q_T×UP_T-Q_M×UP_M-Q_PA×UP_PA

其中：Q_PV为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年产电量，可由平均每年太阳辐照时间、大小以及拟建系统的光电效率计算获得；

UP_PV为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统产电的单位电价；

Q_T为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年产生热介质的量，比如，产生热水，可将平均每年的热水产量作为此值，可由平均每年太阳辐照大小、拟建系统工作时间、拟建系统光热效率以及拟建系统进出口热水温差计算获得；

UP_T为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统产生的热介质的单位价格，比如，产生热水，可将单位重量热水的价格作为此值；

Q_M为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年需用的散热介质，比如，利用自来水对光伏电池进行散热，可将平均每年的自来水使用量作为此值；

UP_M为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统散热介质的单位价格，比如，利用自来水冷却，可将单位重量自来水的价格作为此值；

Q_PA为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年维持运行的附加耗电；

UP_PA为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年附加耗电的单位价格。

11)在步骤9)、10)分别获得的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统总成本TC_T与平均每年总收益M_Y的基础上，计算出采光面积为A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统成本回收期N(单位：年)，计算公式如下：

N＝TC_T/M_Y

12)完成采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统建设后，按步骤1)～步骤4)所述方法，可计算并修正采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的光伏设备单元成本TC_TPVEU(单位：元/瓦)以及光热设备单元成本TC_TPTEU(单位：元/瓦)。

13)完成采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统建设后，可对步骤9)中的总成本TC_T进行修正，完成采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统热电性能测试后，对步骤10)中的平均每年总收益M_Y进行修正，再将修正后的TC_T和M_Y按照步骤11)中的公式进行计算，从而获得修正后采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统成本回收期N_T(单位：年)。

本发明按照系统输出能量中的电功率比率和热功率比率对光伏设备的成本与光热设备的成本进行分配，可准确计算出系统中光伏设备单元成本和光热设备单元成本；以已有太阳聚光光伏光热联产系统为基准，引入规模化因子，可以预测出拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的设备总成本以及成本回收期，在完成拟建系统的建设后，可准确获得该系统的光伏设备单位成本、光热设备单位成本以及系统成本回收期。判断是否可以投资建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统，同时能够指导实际建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的资金投入额度与分配办法。

Claims (3)

1.一种太阳能聚光光伏光热联产系统成本以及回收期的计算方法，其特征在于，包括以下步骤；

1)对于采光面积为A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统，按照部件成分将基准系统分为：聚光器、光伏组件、光伏电池散热器、跟踪器、机械支架、光伏附件、光热附件，基准太阳能聚光光伏光热联产系统各部件成本：聚光器的成本为TC_CO，光伏组件的成本为TC_PV，光伏电池散热器的成本为TC_HS，跟踪器的成本为TC_TR，机械支架的成本为TC_MA，光伏附件的成本为TC_PV-A，光热附件的成本为TC_PT-A；

2)将基准太阳能聚光光伏光热联产系统各部件成本除以采光面积A_S，获得采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统各部件成本，分别是：聚光器的成本为TC_CO1＝TC_CO/A_S，光伏组件的成本为TC_PV1＝TC_PV/A_S，光伏电池散热器的成本为TC_HS1＝TC_HS/A_S，跟踪器的成本为TC_TR1＝TC_TR/A_S，机械支架的成本为TC_MA1＝TC_MA/A_S，光伏附件的成本为TC_PV-A1＝TC_PV-A/A_S，光热附件的成本为TC_PT-A1＝TC_PT-A/A_S；

3)在恒定气象条件：太阳总辐照度为G，直射比为R_DNI，环境温度为T_AM，环境风速为V和初始运行条件：散热介质进入光伏电池散热器的温度为T_IN，散热介质离开光伏电池散热器的温度为T_OUT，散热介质质量流率为q下，采光面积为A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统输出的电功率为P_PV，热功率为P_PT以及热电总效率为η，将电功率、热功率分别除以A_S，获得采光面积为1m²的条件下，基准太阳能聚光光伏光热联产系统输出的电功率为P_PV1、热功率为P_PT1，则基准太阳能聚光光伏光热联产系统输出热电的总功率为P_T1＝P_PV1+P_PT1，另外，基准太阳能聚光光伏光热联产系统电功率比率为电功率与总功率比值，因此电功率比率为R_PV＝P_PV1/(P_PV1+P_PT1)，该系统热功率比率为热功率与总功率比值，因此热功率比率为R_PT＝P_PT1/(P_PV1+P_PT1)；

4)根据电功率比率R_PV和热功率比率R_PT，利用步骤2)中采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统各部件成本，分别组合出采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统的光伏设备成本TC_PVE1和光热设备成本TC_PTE1，计算公式如下：

光伏设备成本：TC_PVE1＝R_PV(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_PV-A1；

光热设备成本：TC_PTE1＝R_PT(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_HS1+TC_PT-A1；

将采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统的光伏设备成本TC_PVE1除以步骤3)中的电功率P_PV1，获得基准太阳能聚光光伏光热联产系统光伏设备单位成本TC_PVEU，同理，将光热设备成本TC_PTE1除以步骤3)中的热功率P_PT1，获得基准太阳能聚光光伏光热联产系统光热设备单位成本TC_PTEU，计算公式如下：

光伏设备单位成本：TC_PVEU＝[R_PV(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_PV-A1]/P_PV1；

光热设备单位成本：TC_PTEU＝[R_PT(TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1)+TC_HS1+TC_PT-A1]/P_PT1；

5)将步骤4)采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统的光伏设备成本TC_PVE1和光热设备成本TC_PTE1求和，获得采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统设备总成本TC₁，计算公式如下：

TC₁＝TC_PVE1+TC_PTE1＝TC_CO1+TC_PV1+TC_TR1+TC_MA1+TC_HS1+TC_PV-A1+TC_PT-A1

6)拟建太阳能聚光光伏光热联产系统光电光热总功率为P_T，引入太阳总辐照度G以及步骤3)中基准太阳能聚光光伏光热联产系统的热电总效率η，计算出拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的采光面积A_T，计算公式如下：

A_T＝P_T/(G×η)

7)对应于步骤1)中采光面积A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统，引入规模化因子R_C，用于根据基准系统预测采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统设备总成本TC_TE；规模化因子R_C由如下公式计算：

$R_C=\frac{R_{CCO}{\mathrm{TC}}_{CO}+R_{CPV}{\mathrm{TC}}_{PV}+R_{CHS}{\mathrm{TC}}_{HS}+R_{CTR}{\mathrm{TC}}_{TR}+R_{CMA}{\mathrm{TC}}_{MA}+R_{CPV-A}{\mathrm{TC}}_{PV-A}+R_{CPT-A}{\mathrm{TC}}_{PT-A}}{{\mathrm{TC}}_{CO}+{\mathrm{TC}}_{PV}+{\mathrm{TC}}_{HS}+{\mathrm{TC}}_{TR}+{\mathrm{TC}}_{MA}+{\mathrm{TC}}_{PV-A}+{\mathrm{TC}}_{PT-A}}$

其中：TC_CO、TC_PV、TC_HS、TC_TR、TC_MA、TC_PV-A以及TC_PT-A分别为采光面积A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统聚光器的成本、光伏组件的成本、光伏电池散热器的成本、跟踪器的成本、机械支架的成本、光伏附件的成本以及光热附件的成本；R_CCO、R_CPV、R_CHS、R_CTR、R_CMA、R_CPV-A以及R_CPT-A分别为根据采光面A_S的基准太阳能聚光光伏光热联产系统建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统时，聚光器的规模化因子、光伏组件的规模化因子、光伏电池散热器的规模化因子、跟踪器的规模化因子、机械支架的规模化因子、光伏附件的规模化因子以及光热附件的规模化因子；

8)将步骤5)、6)、7)分别获得的采光面积1m²的基准太阳能聚光光伏光热联产系统设备总成本TC₁、拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的采光面积A_T以及规模化因子R_C三者相乘，计算出拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的设备总成本TC_TE，计算公式如下：

TC_TE＝TC₁×A_T×R_C

9)在步骤8)的基础上，计算出采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的总成本TC_T，计算公式如下：

TC_T＝TC_TE+TC_TA

其中，TC_TA为采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的其他成本；

10)计算采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的平均每年总收益M_Y，计算公式如下：

M_Y＝Q_PV×UP_PV+Q_T×UP_T-Q_M×UP_M-Q_PA×UP_PA

其中：Q_PV为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年产电量；

UP_PV为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统产电的单位电价；

Q_T为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年产生热介质的量

UP_T为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统产生的热介质的单位价格；

Q_M为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年需用的散热介质，比如，利用自来水对光伏电池进行散热，可将平均每年的自来水使用量作为此值；

UP_M为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统散热介质的单位价格；

Q_PA为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年维持运行的附加耗电；

UP_PA为拟建太阳能聚光光伏光热联产系统平均每年附加耗电的单位价格；

11)在步骤9)、10)分别获得的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统总成本TC_T与平均每年总收益M_Y的基础上，计算出采光面积为A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统成本回收期N，单位：年，计算公式如下：

N＝TC_T/M_Y

根据基准太阳能聚光光伏光热联产系统光伏设备单位成本TC_PVEU、光热设备单位成本TC_PTEU、采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的设备总成本TC_TE以及成本回收期N，判断是否可以投资建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统，同时能够指导实际建设采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的资金投入额度与分配办法。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光光伏光热联产系统成本以及回收期的计算方法，其特征在于，所述步骤1)中A_S≥10m²。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光光伏光热联产系统成本以及回收期的计算方法，其特征在于，所述步骤9)中，采光面积A_T的拟建太阳能聚光光伏光热联产系统的其他成本包括：拟建太阳能聚光光伏光热联产系统组装用工成本、设备运输成本、设备调试检测成本以及设备维修成本。