当前世界环境

介绍

光伏(PV)能源生产被认为是未来能源发电组合的重要组成部分。¹因为它无污染，可用性免费，可靠性高。因此，这些事实使光伏能源对许多应用具有吸引力，特别是在大多数发展中国家的农村和偏远地区。²

印度位于世界阳光明媚的腰带上。使用太阳能产生电源和热应用的范围是巨大的。印度大部分地区每年享受300天的阳光，这使得该国成为太阳能利用的非常有希望的地方。^3.印度的太阳能日平均发电量从4到7千瓦小时/米不等²每年的日照时数在2300到3200之间，视地点而定。⁴印度的太阳能技术潜力巨大。假设光伏组件的转换效率为10%，该国每年获得的太阳能足够产生50万太瓦时以上的电力。这比印度到2015年可能的电力需求高出三个数量级。

本文介绍了一个独立的光伏系统的设计和经济分析，以提供所需的电力，在印度的单一住宅家庭。选定的印度地点是德里。

家用光伏系统配置

图(1)为建议的家用单机光伏系统框图。其中，光伏阵列的功能是将太阳光直接转化为直流电，电池的功能是通过电池充电器将多余的电能储存起来。变频器用于将直流电力转换为交流电力;满足普通家用交流电器的要求。

图1:独立的 光伏系统 点击这里查看图

站点气象数据

为了预测一个站点的光伏系统的性能，有必要收集考虑的站点位置的气象或环境数据。印度气象部门，浦那⁵是这些数据的好来源。入射在网站水平平面上的每月平均每日太阳辐射数据如图2所示。（2）。从认为，考虑部位的太阳能事件非常高，特别是在夏季，它达到7千瓦时/米²/天在水平面上。

图2:德里水平表面的月平均日全球辐射 点击这里查看图

场地水平面日平均太阳辐射数据入射量如图(2)所示。从图中可以看出，所考虑场地的太阳能入射量非常高，尤其是夏季，达到7 kWh/m²/天在水平面上。

光伏系统设计

为考虑的家庭设计一个独立的光伏系统，需要以下步骤。

平均每日太阳能输入

图(2)可用于计算全年平均日太阳能输入量(G_av)，倾斜角度与场地纬度相等，约为6.62 kWh/m²/天。

日平均负荷需求

日平均负荷需求E_l可由图(3)计算得到，为5500 Wh/day。

图3:家庭负荷剖面图 点击这里查看图

尺寸PV阵列

本研究中所用光伏阵列的尺寸可由以下公式[6]计算:

…(1)

在哪里

G_av每天平均太阳能输入量是多少TCF为温度校正系数_光伏光伏效率

_出为电池效率()´逆变器效率()_挪威）

如果假定电池温度达到60^o，则温度校正因子(TCF)为0.8，如[7]所示。假设= 12%，= 0.85×0.9 = 0.765。因此，利用式(1)，PV面积为11.3 m²．

光伏峰值功率，在峰值日照(PSI)为1000 W/m²，则由[7,8]给出:

(2)…

所选模块为单晶硅，在标准测试条件下具有以下规格(即1000 W/m)²和25^oC)

• 峰值功率:23.2 W_P
• 峰值功率电压:9.6 V
• 峰值功率电流:2.4167 A

表1:家庭 加载数据 点击这里查看表格

可以根据以下关系计算电池的存储容量[8,9]：

(3)…

表2:各项目使用成本数据 点击这里查看表格

• 系统的初始成本(资本成本)很高。
• 没有燃料成本。
• 维护费用很低。
• 更换成本很低(主要是电池)。

光伏系统的LCC包括光伏组件、蓄电池、充电器、逆变器的所有现值(PWs)，以及系统的安装成本和维护运行成本(M&O)的总和。所有项目所用成本数据明细见表2[7,12 -14]。

除电池寿命N为5年外，所有项目的寿命N均为20年。因此，在5年、10年和15年后，假设通货膨胀率i为3%，折扣或利率d为10%，我们必须额外购买3组电池(每组6个电池)。因此，所有项目的PWs可计算为[10,11]:

• 光伏阵列成本CPV = 5×60×23.2 = 6960美元
• 电池初始成本CB = 1.705´1500 = $2557.5
• 第一组额外电池的PW(N = 5年后购买_B1PW可以计算，为$1840.93，从
  

• 第二组额外电池的PW(N = 10年后购买_B2PW第三组额外购买N = 15年_B3PW.，分别为$1325.14和$953.86。
• 充电器成本C_C= 5.878´50 = $293.9
• 逆变器成本C_挪威= 0.831´1020 = $847.62
• 安装成本C_本月= 0.1´6960 = $696
• 维护费用的PW为C_”可计算为$1498.35，使用每年的维护费用(M/年)和系统的使用寿命(N = 20年)，从[12];
  

(5)…


因此，系统的LCC可以计算为$16973.3，从:

(6)

以年度为基础计算一个系统的低成本成本有时是有用的。PV系统的年化LCC (ALCC)按当前美元计算，可从[9,10]计算为1476.51美元/年:
“<”<€<<'<€<<
(7)

一旦知道了电力协调委员会，就可以计算单位电力成本(1千瓦时的成本)，为每千瓦时$0.74;

(8)

因此，在距离印度电网太远的偏远地区，鼓励光伏安装商以不低于0.74美元/千瓦时的价格出售其光伏系统的电力，以赚取利润。值得注意的是，尽管这个价格与印度目前的电力单位成本(0.1美元/kWh)相比非常高，但如果未来光伏组件的初始成本降至0.1美元/W，这个价格将降至0.49美元/kWh _P ．同时,如果未来单位成本的电力在印度成为其当前值的5倍,由于传统的燃料价格的快速增长,因此光伏发电将承诺在未来家庭电气化(在印度)由于其预期未来单位发电成本降低,效率提高,和清洁能源发电相比，传统的公用事业电网。

结论

全球远程和农村地点的电气化非常重要，特别是在印度这样的发展中国家。由于其高可靠性和安全性，光伏系统被认为是这些位点最有希望的能源。它们同时代表传统能源发生器的重要和经济替代品。使用独立的光伏系统进行印度遥远农村遗址的单个住宅家庭的电气化研究。本研究介绍了PV系统的完整设计和生命周期成本分析。研究结果表明，使用光伏系统的遥远农村家庭充满利益，适合长期投资，特别是如果PV系统的初始价格下降，并且其效率增加。

参考

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