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华北电力大学 成人教育学院

业 设 计

专 业

班 级 xxxxx

学生姓名 xxx

指导教师 xxx

年 月 日 毕

华北电力大学 成教学院

届毕业设计（论文）任务书

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摘要

新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。在新世纪中，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。本文主要介绍了我国太阳能发展的现状，并对太阳能发展的前景进行了系统阐述。

关键词：太阳能

现状 存在的问题前景

ABSTRACT

New energy sources are the twenty-first Century world economic development decide the most competitive one of the five major technology areas. Solar energy is a clean, efficient and inexhaustible new energy. In the new century, governments will be solar energy resources as the national important content of strategy of sustainable development. This paper mainly introduces the development situation of solar energy in China, and the solar energy development prospect are discussed in detail.

Key words: solar energy current situation and the existing problems of prospect

目 录

摘要

第一章 绪论 ................................................................................................................... 6

1.1 课题背景和意义 ............................................................................................... 6

1.2 研究现状 .......................................................................................................... 7

1.3 本文的主要工作 ............................................................................................... 9

第二章 陆上风力发电实际成本研究 .............................................. 错误！未定义书签。

2.1 我国风力发电概况.............................................................. 错误！未定义书签。

2.1.1我国风力发电场概况 ................................................ 错误！未定义书签。

2.1.2特许权项目 ............................................................... 错误！未定义书签。

2.1.3可再生能源法 ........................................................... 错误！未定义书签。

2.2 我国陆上风电场投资成本构成分析.................................... 错误！未定义书签。

2.3 我国陆上风力发电成本研究............................................... 错误！未定义书签。

2.3.1风力发电静态单位度电成本模型.............................. 错误！未定义书签。

2.3.2风力发电动态单位度电成本模型.............................. 错误！未定义书签。

2.4 影响风陆上力发电成本的主要因素.................................... 错误！未定义书签。

2.4.1风速的影响 ............................................................... 错误！未定义书签。

2.4.2风机特性的影响.....................................................................................11

2.4.3风机轮毅高度的影响 ................................................ 错误！未定义书签。

2.4.4初始投资和运行维护费用的影响.............................. 错误！未定义书签。

2.4.5贷款利率和风电场运营期的影响.............................. 错误！未定义书签。

2.5 降低陆上风力发电成本的主要措施.................................... 错误！未定义书签。

2.6 小结.................................................................................... 错误！未定义书签。

第三章 海上风力发电成本研究...................................................... 错误！未定义书签。

3.1概述..................................................................................... 错误！未定义书签。

3.2 海上风电场的发展.............................................................. 错误！未定义书签。

3.3 海上风电场成本分析 .......................................................... 错误！未定义书签。

3.3.1成本趋势的定量分析 ................................................ 错误！未定义书签。

3.3.2成本趋势的定性分析 ................................................ 错误！未定义书签。

3.4 海上风电场成本构成及降低措施的分析 ............................ 错误！未定义书签。

3.4.1海上风机................................................................... 错误！未定义书签。

3.4.2电网连接................................................................... 错误！未定义书签。

3.4.3 地基及其安装 .......................................................... 错误！未定义书签。

3.4.4 海上风电场安装....................................................... 错误！未定义书签。

3.5小结..................................................................................... 错误！未定义书签。

第四章 结语 ............................................................................................................... 12

4.1结论................................................................................................................. 12

4.2工作展望 ......................................................................................................... 13

参考文献 ....................................................................................................................... 15

致 谢 ........................................................................................................................ 16

第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也 相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也 逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开 发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全 性、 相对的广泛性、 确实的长寿命和免维护性、 资源的充足性及潜在的经济性等优点， 在长期的能源战略中具有重要地位[15]。 我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式，其中，光电利 用(光伏发电)是近些年来发展最快，也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能电池 是光伏发电系统中的关键部分，包括硅系太阳电池(单晶硅、多晶硅、非晶硅电池) 和非硅系太阳能电池等。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅材料较少，又无效率衰退问 题，并且可以在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，经济效益较好。此 外，非多晶硅薄膜电池也具有极大的发展潜力。 在晶体硅太阳能电池的产业链上分布着晶硅制备、硅片生产、电池制造、组件封 装四个环节。上游环节的企业掌握技术优势，具有较强的议价能力，可以通过提高产 品价格将成本压力向下游传导，从而保证自身获得较高的盈利能力。非多晶硅薄膜电 池可以用 IC 废料作为原料，成本低廉。 在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995-2005 年间，全球太 阳能电池产量增长了 17 倍。我们预计，2010 年全球太阳能电池的年产量有望较 2005 年的年产量增长 6.3 倍，整个行业的销售收入有望增长 3.5 倍。 我国太阳能资源非常丰富，开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用 空间也非常广阔， 可以应用于并网发电、 与建材结合、 解决边远地区用电困难问题等。 我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持，先后出台了一系列法律、政策，有力的支持了产业的发展。

1.2 研究现状

能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也 逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开 发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全 性、 相对的广泛性、 确实的长寿命和免维护性、 资源的充足性及潜在的经济性等优点， 在长期的能源战略中具有重要地位[15]。 我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式，其中，光电利 用(光伏发电)是近些年来发展最快，也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能电池 是光伏发电系统中的关键部分，包括硅系太阳电池(单晶硅、多晶硅、非晶硅电池) 和非硅系太阳能电池等。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅材料较少，又无效率衰退问 题，并且可以在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，经济效益较好。此 外，非多晶硅薄膜电池也具有极大的发展潜力。 在晶体硅太阳能电池的产业链上分布着晶硅制备、硅片生产、电池制造、组件封 装四个环节。上游环节的企业掌握技术优势，具有较强的议价能力，可以通过提高产 品价格将成本压力向下游传导，从而保证自身获得较高的盈利能力。非多晶硅薄膜电 池可以用 IC 废料作为原料，成本低廉。 在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995-2005 年间，全球太 阳能电池产量增长了 17 倍。我们预计，2010 年全球太阳能电池的年产量有望较 2005 年的年产量增长 6.3 倍，整个行业的销售收入有望增长 3.5 倍。 我国太阳能资源非常丰富，开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用 空间也非常广阔， 可以应用于并网发电、 与建材结合、 解决边远地区用电困难问题等。 我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持，先后出台了一系列法律、政策，有力的支持了产业的发展。2005 年后，我国太阳能发电产业有了突飞猛进的发展，无锡尚德、天威英利、 新光硅业、浙江中意、赛维 LDK、新疆新能源、常州天合、天津京瓷等公司纷纷进入 成长期，生产规模不断扩大，技术水平不断提高，企业竞争力不断增强。 目前，各国市场均给予太阳能发电相关公司较高的估值水平，从一个侧面也反映出各 国投资者对这一产业发展前景乐观的预期。我国太阳能发电产业正处在成长初期，发 展前景广阔 。[1]国内外太阳能发电产业发 太阳能发电产业发展现状及趋势 1.2 国内外太阳能发电产业发展现状及趋势全球太阳能发电产业发展现状及趋势在化石能源日益稀缺的背景下， 各国均大力 发展太阳能利用，其中日本、欧洲国家(德国)和美国等经济发达、能源消耗大的国家 起步较早，在技术和应用上都处于领先地位。由于太阳能发电成本较传统能源高，因 此需要政府给予政策扶持。 20 世纪 90 年代末开始， 从 欧美、 日本等国家纷纷实行“阳 光计划”，在太阳能发电的价格、税收、发展基金等方面给予较大优惠。同时，在政 府资助下，欧洲一些高水平的研究机构也加大了太阳能能源利用的研究。 欧美、日本等国家还制定了长期的能源发展战略，对太阳能的发展进行了长期规 划。1997 年 6 月美国提出“百万太阳能屋顶计划”，计划到 2010 年将在 100 万个屋 顶或建筑物其他可能的部位安装太阳能系统，包括太阳能光伏发电系统、太阳能热水 系统和太阳能空气集热系统。欧洲也于 1997 年左右也宣布了百万屋顶计划，其中， 在太阳能利用领域领先的德国联合政府在欧洲百万屋顶的框架下于 1998 年 10 月提出 了计划——

在 6 年内安装 10 万套太阳能屋顶系统，总容量在 300-500MV，每个屋顶 约 3-5KW。日本政府的计划目标是，到 2010 年安装 500MW 屋顶光伏发电系统。 在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995-2005 年间，全球太 阳能电池产量增长了 17 倍。2005 年，全球太阳能电池年产量达到了 1650 兆瓦，累 计装机发电容量超过 5GW，其中，日本太阳能电池产量达到 762 兆瓦，增长率为 27%； 欧洲产量增加 48%，达到了 464 兆瓦；美国增加 12%，达到了 156 兆瓦；世界其他地 区增加 96%，达到了 274 兆瓦。我们预计，2010 年全球太阳能电池的年产量有望达到 10400 兆瓦，较 2005 年的年产量增长 6.3 倍；整个行业的销售收入有望在 2005-2010 年间，从 130 亿美元提高至 450 亿美元，在未来 5 年内增长 3.5 倍。同时，受益于规模经济、生产效率和工艺水平的提高，整个产业链的成本都有望下降，行业利润率有 望保持在较高水平上。 我国太阳能资源非常丰富，大多数地区年平均日辐射量在每平方米 4 千瓦时以 上，理论储量达每年 1.7 万亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。从全国太阳年辐射总量的分布来看， 青藏高原和西北地区、 华北地区、 东北大部以及云南、 广东、海南等部分低纬度地带均为太阳能资源丰富或较丰富的地区。 我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔。第一，我国有荒漠面积 100 余万平 方公里，主要分布在光照资源丰富的西北地区，如果利用荒漠安装并网太阳能发电系 统则可以提供非常可观的电量。第二，太阳电池组件不仅可以作为能源设备，还可作 为屋面和墙面材料，既供电节能，又节省了建材，具有良好的经济效益。第三，迄今 我国边远地区仍有较多居民尚未用电，如果单纯依靠架设电网供电，则成本高，建设 周期长，不经济。太阳能发电无需架设输电线路，且建设周期短，可以有效解决边远 地区用电的难题。 我国政府对太阳能产业也给予了充分的扶持。2006 年 1 月，《中华人民共和国 可再生能源法》正式实施，此法在资源调查与发展规划、产业指导与技术支持、推广 与应用、价格管理与费用分摊、经济激励与监督措施、法律责任等方面做出了规定。 随后，国家又陆续出台了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》、《可再生能源 建筑应用专项资金管理暂行办法》等支持可再生能源发展的实施细则，使国家在可再 生能源领域方面的扶持政策日趋明朗化。这一系列法律、政策无疑有力的支持了我国 太阳能发电产业的发展。 近 20 年来， 我国太阳能发电产业长期维持在全球市场 1%左右的份额。

1.3 本文的主要工作

本章主要介绍了太阳能发电产业的研究背景，在环境污染严重，能源的稀缺性越 来越明显的今天， 用太阳能发电， 能起到充分利用能源的作用， 起到环境保护的作用， 本章还主要介绍了国内外太阳能发电产业发展现状及趋势， 而太阳能发电无需架设输 电线路，且建设周期短，可以有效解决边远地区用电的难题，所以课题的研究具有重大的意义

第二章 太阳能电池及太阳能电池的工作原理

2.1 太阳能

太阳的寿命还会延续几十亿年，并且储存能量巨大，太阳能可以说是真正意义上 的“取之不尽、用之不竭”的能源。 虽然太阳的内部不断进行的热核反应，是人类梦寐以求的核能利用形式，但目前 为止人类还不能控制其来发电。太阳光到达地球的部分与太阳辐射的总量相比，可谓 九牛一毛，但是对于人类来说却可以认为是“用之不竭”的。 利用太阳能来发电，必须要知道太阳光在各个地方的资源分布。 我国除了四川盆地、贵州等地区因为全年的阴、雨、雾天气比较多导致太阳能比 较匮乏以外， 其他大部分地区的太阳能都可以被利用。 其中丰富地区占得比例非常大。 根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区。一类地区 为我 国太阳能资源最丰富的地区，年太阳辐射总量 6680～8400 MJ/㎡，相当于日辐射量 5.1～6.4KWh/㎡。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西 部等地。尤以西藏西部最为丰富，最高达 2333 KWh/㎡（日辐射量 6.4KWh/㎡） ，居 世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。二类地区为我国太阳能资源较丰富地区，年太阳 辐射总量为 5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量 4.5～5.1KWh/㎡。这些地区包括河北 西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新 疆南部等地。 三类地区为我国太阳能资源中等类型地区， 年太阳辐射总量为 5000-5850 MJ/m2，相当于日辐射量 3.8～4.5KWh/㎡。主要包括山东、河南、河北东南部、山西 南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、 苏北、皖北、台湾西南部等地。四类地区是我国太阳能资源较差地区，年太阳辐射总 量 4200～5000 MJ/㎡，相当于日辐射量 3.2～3.8KWh/㎡。这些地区包括湖南、湖北、 广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏北部、安徽南部以及黑龙 江、台湾东北部等地。五类地区主要包括四川、贵州两省，是我国太阳能资源最少的 地区，年太阳辐射总量 3350～4200 MJ/㎡，相当于日辐射量只有 2.5～3.2KWh/㎡。 从全国来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在 4 kWh/㎡以上，西藏最高达 7 kWh/㎡。

2.2、太阳能电池的发展状况

近两年来国内太阳能电池产业发展很快，特别是受无锡尚德公司美国上市的影 响，太阳能电池企业蜂拥而上，现在，我国大大小小从事太阳能电池硅材料，硅片、 电池及组件的生产厂家已不下百家。 国内 2005 年的太阳能电池产量数量很难正确统计，只能根据了解的情况作一个 估计。太阳能电池产量：江苏无锡尚德太阳能电力有限公司，宁波太阳能电源有限公 司、中电电气南京光伏科技有限公司、云南天达光伏科技股份公司、上海交大泰阳绿 色能源公司等主要的十多家公司总产量约为 110MW。 太阳能电池组件生产量：天威英利新能源公司、上海太阳能科技有限公司、江苏 林洋新能源公司、新疆新能源公司、浙江昱辉阳光能源公司、西安佳阳能源公司、力 诺光伏高科技有限公司、上海超日太阳能科技公司、无锡佳诚太阳能科技有限公司、 常州天合光能有限公司、无锡国飞绿色能源有限公司、深圳能联电子有限公司等十多 家公司总产量达 220MW 以上。 太阳能电池用硅材料产量： 河北宁晋单晶硅基地、 江苏顺大半导体发展有限公司、 四川峨眉半导体材料厂、洛阳中硅高科技有限公司、常州天合光能公司、宁波晶元太

2.1.2风机特性

风机本身的特性影响发电量，进而影响风电成本。从图2-2可以看出，风机发电的风速范围在vmin和v0之间时，即为风速的有效利用范围。每种风机由

于其本身的技术性能不同，都有特定额定风速和有效风速利用范围。

(1)额定风速对成本的影响

额定风速是风机的重要设计参数之一，当风速达到额定风速及以上时，风机才能达到额定功率。如图2-2所示，额定风速如果能够从曲线1的Vr减小到曲线2的Vr，风机能达到最高发电量的风速范围就增大，因而总发电量增加，使得风力发电的度电成本降低。

图2-1 额定风速对风电成本的影响

(2)风机的有效风速利用范围对成本的影响

从图2-2中可以看出，风机发电的风速范围是vmin~v0之间。如果这个范围

能够扩大，则发电量增加，风力发电的度电成本下降。扩大该范围的途径有两

个，一是减小vmin，二是增大v0。

（1）加强测风，选择风能资源丰富的地方建设风场

风资源是一个地区的风能储量状况，风资源的丰富与否影响着风电度电成本。根据已经建成的风场的资料显示，风速与风电成本的关系[14]如图2-5所示

:

图2-2风速与风电成本关系实证图

第四章 结语

4.1结论

环境和生态安全问题的频频出现，使人类认识到必须走可持续发展的道路，实现人类社会和自然环境和谐发展。风力发电作为清洁的可再生能源发电技术，近年来在全球范围内的得到快速发展。结合我国经济环境，研究我国目前风力发电实际成本状况，分析影响风力发电成本因素，找出降低风力发电成本的途径，对推动我国风力发电的发展具有非常重要的现实意义。

本文首先对我国风力发电场的情况进行了统计，并对特许权项目和可再生能源立法做了说明，然后对陆上风电场投资成本构成进行统计与分析，建立了成本构成因素的模型并详细分析了每个因子的影响，从而得出了影响陆上风力发电成本的主要因素，并提出了降低陆上风电成本的可行的主要措施，最后对

海上风力发电的成本构成及主要影响因素进行了详细的分析，并提出了降低海上风力发电成本的措施。具体说来，本文完成了如下内容：

1.对我国风力发电场情况进行了统计，并对特许权项目和可再生能源立法做了详细说明；对陆上风力发电实际成本进行了研究，分析讨论了陆上风力发电投资成本构成以及陆上风力发电全过程的实际成本；

2.详尽地分析了影响陆上风力发电成本的主要因素，并提出了可行的降低陆上风力发电成本的措施；

3. 回顾了海上风力发电的历史和发展过程，对海上风电场的成本进行了定量与定性的研究，对海上风力发电的成本进行详细的分析与说明；

4. 结合海上风力发电技术，对海上风电场成本构成的各个因素逐一分析，并提出了可能降低成本的措施。

4.2工作展望

由于风力发电相对其他几种发电方式起步比较晚，虽然近年来在世界范围内得以迅速发展，但在总发电量中所占的比重普遍较小，一般国家将其作为一种补充发电方式，尚未发展到对风力发电量依赖的阶段。随着风力发电技术的不断发展，风力发电机单机容量不断增大，各国风电装机容量也迅速增长。因此需要对风力发电的成本进行研究，给出可行的降低成本的方案。由于问题本身的复杂性，本文只是进行了一些初步的探讨工作，还需在以下几个方面加以完善或进一步深入的研究：

1.研究政府政策与法律，争取有利于开展风力发电的政策支持。

风力发电的推广应用虽然集社会、经济、环境效益于一体，但近期尚处于产业化的起步阶段，还不能形成适度经济规模，因此对这个产业要在财政、信贷、科收和价格等方面予以政策支持。我们可以借鉴国外发展风力发电的激励政策，争取适合我国的促进风力发电发展的政策。政府部门应提高对风力发电重要战略地位的认识，积极地、因地制宜地制定好风力发电发展规划，把风力发电发展规划纳入国民经济发展总体规划，列入国家的各级财政预算。

2.加速科技公关，促进风机国产化的进程以进一步降低风电成本。

风机国产化是降低风力发电成本的重要条件，而科技的不断发展是降低风力发电成本的关键因素。通过对大容量风机、控制技术、电力电子技术、材料

技术的研究，研发出国产化率较高的风力发电机组，满足我国发电发展的需求，并使发电成本逐步降低。

3.开展国际合作，引进国际先进技术和资金

积极开展对外交流与合作，做好培训和信息传播工作，利用外国政府和国际金融组织的混合贷款，有目的、有选择的引进消化吸收国外先进技术、工艺和关键设备，在高起点上发展我国可再生能源产业，可以加快和提高我国新能源技术的开发步伐和总体水平。拓宽融资渠道，如鼓励外商直接投资，积极支持个人、集体投资等参与风电场建设，扩大发电产业的资金来源，加快我国风力发电的发展速度，并逐步降低发电成本。

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致 谢

本文是在xxx老师的悉心指导下完成的，感谢谢老师对我的辛勤培养和殷切教诲。谢老师渊博的学识、高尚的人格、严谨的治学态度和开拓创新的思维方式将是我一生都用之不尽的宝贵财富。在此，谨向敬爱的谢老师致以崇高的敬意和由衷的谢意。

感谢父亲、母亲多年来的培养和教育，感谢妻子、女儿对我的关心和支持，有一个温暖又互相理解、互相支持的家庭，是我一生的幸福。

感谢我的朋友们，是他们的鼓励和关心，让我坚持不断地学习，同时也在学业上不断进步。