“Иқтисодиёт ва инновацион технологиялар” илмий электрон журнали. № 2, март-апрель, 2016 йил
1
www.iqtisodiyot.uz
И.А. Юлдошев,
ФТИ НПО «Физика-Солнце» АН РУз
ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
КОМБИНИРОВАННЫХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Ушбу мақолада қуйидаги бириктирилган фотоэлектрик қурилмалар
(ФЭҚ): иссиқлик абсорберли ФЭҚ, термоэлектрик ўзгартиргичли ФЭҚ,
концентраторли ва совитиш тизимига эга ФЭҚ ва стандарт ФЭҚнинг
қиёсий иқтисодий таҳлили амалга оширилган. Ўзбекистон иқлим шароитида
концентраторли ва совитиш тизимига эга ФЭҚнинг марказлаштирилган
электр манбаларидан узоқ ҳудудларда қўлланилиши, шунингдек иқтисодий
самарадорлиги кўрсатилган.
Fallowing combined PV solar installations were discussed in this paper: PV
solar installations with thermal absorbers, PV solar installation with thermo
electrical converter, PV solar installation with reflector and cooling system and
standard PV solar installations. In addition to that their comparative economic
review has been given. Additionally study of utilization of PV solar installation
with reflector and cooling system in remote areas which are for from central
electricity lines witch respect to the climate of Uzbekistan has been provided
together with its economic advantages.
Ключевые слова:
комбинированные фотоэлектрической установки,
капитальные вложения, эксплуатационные издержки, объем реализации
продукции, чистая прибыль, срок окупаемости.
Вопрос
технико-экономического
обоснования
целесообразности
использования фотоэлектрических установок (ФЭУ) является важнейшей
научно-технической задачей [1].
В данной работе выполнен сравнительный экономический анализ
комбинированных фотоэлектрических установок: стандартной ФЭУ [2], ФЭУ
с тепловым абсорберам [3], ФЭУ с термоэлектрическим преобразователем [4],
ФЭУ с концентратором и системой воздушного охлаждения [5].
Себестоимость
1
этих установок приведена в табл.1
Таблица 1
Собестоимость комбинированных фотоэлектрических установок
Тип ФЭУ
Цена (USD)
1
2
Стандартный ФЭУ (170 Вт) (СФЭУ)
1236
СФЭУ с тепловым абсорберам
1780
СФЭУ с термоэлектрическим преобразователем
2600
СФЭУ с концентратором и системой воздушного
охлаждения (СФЭУ КВО)
1486
1
Цена материалов, комплектующего оборудования и прочее расходы вычислены по государственному курсу
2016г. 1USD=2831,49 сум.
“Иқтисодиёт ва инновацион технологиялар” илмий электрон журнали. № 2, март-апрель, 2016 йил
2
www.iqtisodiyot.uz
Из таблицы 1 следует, что из комбинированных установок, ФЭУ с
концентратором и системой воздушного охлаждения более дешевая, чем другие
комбинированные установки.
Для экономической оценки ФЭУ с концентратором и системой
воздушного охлаждения расчетный период принят равным сроку эксплуатации
– 25 лет.
Оценка экономической эффективности проводится в соответствии [1,6].
Принимая за нулевой год, год установки ФЭУ с системой воздушного
охлаждения, получим, что прибыль в этом году отрицательная и равна по
абсолютной величине капитальным вложениям на покупку установки.
Капитальные вложения для установки (Табл.2) ФЭУ с концентратором и
воздушного охлаждения с номинальной мощностью 200 Вт·ч составляют 1577
USD.
Таблица 2
Капитальные вложения для установки ФЭУ с концентраторам и системой
охлаждения
Стоимость ФЭУ с концентратором и системой воздушного охлаждения
1486 USD
Стоимость транспортировки и непредвиденных работ
43 USD
Стоимость кабельной продукции
12 USD
Стоимость монтажно-наладочных работ
36 USD
Итого:
1577 USD
Эксплуатационные издержки включают в себя замену аккумуляторной
батареи, охлаждающей системы, затраты на капитальный и текущий ремонты,
прочие расходы [6]:
(1)
ФЭУ практически не изнашиваются, поскольку не содержат движущихся
частей и крайне редко выходят из строя, а также ФЭУ не требуют специального
обслуживания.
Годовая генерируемая электроэнергия ФЭУ (
.
.
Ã
î áù
W
)
зависит от условий
эксплуатации: времени суток года, месторасположения (климатической зоны),
состояния рабочей поверхности ФЭБ и т.д.
(2)
где n
1
, n
2
n
3
n
4
– соответственно количество дней по сезону года; t
1
=4ч, t
2
=8ч,
t
3
=11ч, t
4
=8ч
– суточное солнечное сияние по временам года в Узбекистане. По
формуле (2) вычислены средние значения удельной выработки электроэнергии
ФЭУ за год.
За год удельная выработка электроэнергии ФЭУ с системой охлаждения
определяется суммированием сезонных значений выработки, найденных в свою
очередь исходя из почасового расчета производства электрической энергии для
“Иқтисодиёт ва инновацион технологиялар” илмий электрон журнали. № 2, март-апрель, 2016 йил
3
www.iqtisodiyot.uz
каждого среднего дня сезона года. На рис.1 приведен график средней
накапливаемой электроэнергии СФЭУ и ФЭУ с концентратором и воздушного
охлаждения в течение года. Видно, что удельная выработка электроэнергии
стандартной ФЭУ без охлаждения в течение года будет меньше, чем ФЭУ с
концентратором и системой охлаждения.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
2
1
С
ре
дн
яя
в
ы
ра
бо
тк
а э
ле
кт
ро
эн
ер
ги
и
к
В
т*
ч/
м
ес
яц
ь
Месяцы
Рис.1. Средняя выработанная электроэнергия по месяцам года для двух
установок:
1- СФЭУ; 2 – СФЭУ КВО
Это объясняется тем, что высокая температура в жаркий период года (с
второй половины мая месяца по первую половину сентября) приводит к
значительному уменьшению коэффициента полезного действия и мощности
ФЭБ [7]. По расчетам за счет влияния температуры на производительность ФЭБ
потеря электроэнергии за время летних периодов составляет ~60 кВт·ч для
одной установки.
Использование зеркально отражающей системы в ФЭУ увеличивает
мощность ~1,5 раза, а применение автоматики управления системой
охлаждения препрятствует уменьшению основных параметров установки в
условиях жарких периодов. Использование охлаждающей системы приводит к
двум положительным эффектам:
- увеличивает вырабатываемую мощность за счет увеличения значения
напряжения холостого хода;
- существенно сокращает время зарядки аккумуляторной батареи за счет
увеличения тока зарядки аккумуляторов при снижении температуры ФЭБ. Чем
выше температура ФЭБ, тем больше время зарядки аккумуляторной батареи.
Тарифы на потребление электроэнергии населению в республике
Узбекистана с 1 октября 2015г. составляет 167,40 сум/кВт·ч. Согласно данным
ГАК «УзбекЭнерго» ежегодное повышение тарифов на электроэнергию для
населения республики составляет 13,8% [8].
“Иқтисодиёт ва инновацион технологиялар” илмий электрон журнали. № 2, март-апрель, 2016 йил
4
www.iqtisodiyot.uz
Объем, реализации продукции рассчитывается умножением годовой
накапливаемой электроэнергии установками на реальные тарифы, действующие
в Узбекистане за соответствующие периоды времени.
(3)
Годовое значение чистой прибыли ЧП
Г
определяют объемами
реализованной продукции
.
.
ï ðî ä
ð
Î
вычитанием общих эксплуатационных
издержек
.
.
î áù
ýêñï ë
Ð
(4)
На рис.2 приведен график, иллюстрирующий годовые значения чистой
прибыли для двух установок. Следует отметить, что рост значения годовой
чистой прибыли зависит от изменения тарифа, оплачиваемой электроэнергии.
0
5
10
15
20
25
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
2
1
Ч
ис
та
я п
ри
бы
ль
U
SD
Год
Рис.2. Динамика изменения чистой прибыли для двух установок
1- СФЭУ; 2- СФЭУ КВО
В случае повышения тарифов на электроэнергию в течение срока службы
ФЭУ срок окупаемости соответственно уменьшится. Срок окупаемости ФЭУ
рассчитывается сложением значений годовой чистой прибыли.
(5)
Где: N-номер года; КВ- капитальные вложения.
Оценка
экономической
эффективности
применения
ФЭУ
с
концентратором и системой воздушного охлаждения возможна в сравнении с
“Иқтисодиёт ва инновацион технологиялар” илмий электрон журнали. № 2, март-апрель, 2016 йил
5
www.iqtisodiyot.uz
экономическими
показателями
применения
других
типов
электрогенерирующих установок.
В настоящее время основными потребителями электроэнергии ФЭУ
являются жители регионов находящихся вдали от централизованных
источников электропитания.
Допустим, для семьи средний расход электроэнергии составляет
Q
г.р
=1200 кВт·ч/год. Отсюда следует что, потребляемая нагрузка за месяц 100
кВт·ч, за счет перебоя поставки электроэнергии за сутки требуемая резервная
энергия составляет более 50 кВт·ч.
Рассчитываем расходы для получения электроэнергии резервного
электроснабжения за счет бензинового генератора (например, ELITECH BES
950 Р, мощностью 0,95 кВт) в течение 2 лет.
Таблица 3
Для регионов находящихся вдали от централизованных источников
электропитания
Период
эксплуа-
тации
Расход
топлива
(бензин)
0,5л/час
Цена
топлива. USD
(0,78USD/л)
Цена
бензинового
генератора
USD
Издерж-
ки
ремонта
USD
Транс-
портные
расходы
USD
Общие
расходы
USD
Вырабаты-
ваемая
электроэнер-
гия. (кВт·ч)
1
2
3
4
5
6
7
8
Месяц
62,5 л
48,78
280
-
15
50
1 год
750 л
585,38
53
180
1098,38
600
2 год
750 л
585,38
70,63
200
856,01
600
Итого:
1954,39
1200
Примечание:
в настоящее время экологическая ситуация во многих регионах
достигла крайней напряженности за счет загрязнения атмосферы.
Бензиновые генераторы также являются источниками загрязнения
окружающей среды. До настоящего времени около 75% выпускаемых бензинов
являются этилированными и содержат от 0, 17 до 0, 37 г свинца на 1
л бензина.
При сжигании 1л. бензина в воздух выделяется 200-400 мг. cвинца
.
При нарушении регулировки карбюратора выбросы СО могут, увеличиваться
4-5 раз
[9]
. В таблице 3 не учтены расходы на экологическую вредность.
Из таблиц 2, 3 видно, что разница в затратах на ФЭУ с системой
воздушного охлаждения в сравнении с бензиновыми генераторами в течение 2
лет составляет ~377,39 USD. Преимущество использования ФЭУ в регионах
распложенных вдали от централизованных источников электроэнергии в том
что, нет затрат на ремонт и обслуживание бензинового генератора, на покупки
топлива (бензина) и нет загрязнения атмосферы токсичными выбросами. При
соблюдении правил эксплуатации ФЭУ с системой охлаждения предлагаемая
установка может принести дать прибыль на сумму свыше 4200 USD.
Цена за Вт пиковой мощности для разработанной фотоэлектрической
батареи с концентратором и системой воздушного охлаждения составляет 2,4
USD/Вт, а в рынках Узбекистана цена за Вт пиковой мощности для ФЭБ той же
“Иқтисодиёт ва инновацион технологиялар” илмий электрон журнали. № 2, март-апрель, 2016 йил
6
www.iqtisodiyot.uz
мощности составляет ~ 3,5 USD/Вт [10]. По результатам рис.2 можно сделать
вывод о высокой экономической эффективности изготовления и применения
ФЭУ с концентратором и системой воздушного охлаждения в сравнении со
стандартными фотоэлектрическими установками.
Список использованной литературы
1. Зайнутдинова Х.К. Использование солнечной энергии в Узбекистане:
вопросы рынков и маркетинга// Т., Издательство, «Фан», 2015. - 336 с.
2. Турсунов М.Н., Муминов Р.А., Газиев У.Х., Сеттарова З.С.,
Тукфатуллин О.Ф. Разработка фотоэлектрической установки для работы в
условиях жаркого климата// Гелиотехника, 2006. №3. Стр. 13-17
3. Akhatov J.S., Yuldashev I.A., Halimov A.S. Study of thermal-technical
parameters and experimental investigations on PV-Thermal collector// International
Journal of Engineering and Advanced Research Technology (IJEART) Volume-1,
Issue-1, July 2015 pp.71-75.
4. Турсунов М.Н., Дыскин В.Г., Юлдошев И.А., Дадамухамедов С.,
Турдиев Б.М.
Определение
параметров
комбинированной
системы
фотопреобразователь – термоэлектрический преобразователь// Гелиотехника
№3. 2012г. С.24-27.
5. Юлдошев И.А. Повышение эффективности фотоэлектрической батареи
принудительным
охлаждением
//Проблемы
энерго-ресурсосбережения.
Ташкент: ТГТУ, 2015. №3
6. Тихонов П.В. Обоснование параметров фотоэлектрического теплового
модуля// диссертация на соискание ученое степени кандидата технических
наук. Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации
сельского хозяйства (ВИЭСХ). С.120.
7. Муминов Р.А., Турсунов М.Н., Тукфатуллин О.Ф. Влияние
температуры на вольтамперные характеристики фотоэлектрических батарей на
базе монокристаллического кремния// Гелиотехника, 2007. №4. С. 21-24.
8.
ГАК
«УзбекЭнерго»
г.
Ташкент.
Режим
доступа:
9. Кузьмина Р.И., Кожахина А.В., Иванова Ю.В., Ливенцев П.В. Охрана
окружающей среды в нефтепереработке//Учебно-методическое пособие.
Издательство Саратовского Университета, 2007. стр.18.
10. ООО All Solar, г.Ташкент . Режим доступа:
