太阳能电池与锌锰干电池发电成本分析简析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 太阳能电池与锌锰干电池发电成本 分析简析 摘要：本文分别对电池的发电量、 电池的制作成本及其产生的环境污染治 理费用等几个方面的分析，来比较单晶 硅太阳能电池与新锰干电池的发电成本。 从而发现太阳能光伏电池具有非常广泛 的运用前景。 中国论文网 /4/view-12702861.htm 关键词：单晶硅太阳能电池 锌 锰干电池 成本分析 0 引言 当今世界，能源短缺、环境污染 等是经济和社会发展过程中面临严峻挑 战和急需解决的关键，因此改变能源结 构，寻找新型可再生绿色能源是社会发 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 展的趋势。而太阳能电池的产生与应用 正是能缓解能源危机，改善环境的一大 举措。但由于太阳能电池在使用上受到 天气等诸多因素的限制，且传统的化学 电池已充斥于生活的各个方面，因此要 使太阳能电池的使用得到推广在成本上 必须具备一定的价格优势。本文主要通 过太阳能电池与传统化学电池的典型代 表的发电成本进行分析。 1 发电成本模型的建立 在进行成本分析中，为了使问题 更加简单明了，我们忽略考虑了单晶硅 电池的辐照强度低于 200W/m2 时，电 池转换效率转换效率的 5%1及电池 的损坏问题；同时也不考虑光线与电池 片的存在夹角问题；以及在新锰干电池 中也不考虑电池的电子流失问题，且假 设电池全部的容量都能用完。下面结合 以上情况，就所选取的两类电池进行成 本分析。 发电成本计算模型： 电池发电成本即每发一度电所需 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的费用，也就是电池成本及使用电池造 成环境污染的治理费之和与总发电量的 比值。现在我们用 W1、 W2 分别表示 单晶硅与锌锰干电池的发电量；b1、b2 分别表示单晶硅与新锰干电池的电池成 本；q 表示由于使用锌锰干电池造成的 环境污染的治理费用。 对于单晶硅太阳能电池发电成本 为： B1=b1/W1 对于锌锰干电池发电成本为： B2=（b2+q）/W2 2 发电成本计算 电池发电成本包括发电量、成本 及环境治理费用等，现在我们来分析两 种电池各自的发电成本。 2.1 电池发电量计算 2.1.1 单晶硅电池发电量计算 由于单晶硅太阳能电池的转换效 率 是指太阳能电池将接收到的光能转 化成电能的比例2，即转换效率 是电 池输出的电能与接收到光能 G 的比值， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 所以太阳能电池发电量（单位为 MJ） W1=G 其中光能是指单晶硅太阳能电池 总工作时间下，电池组件板即有效面积 接受的光能，因此在使用循环寿命之内 电池总的接收到的光能可以表示为太阳 能总的辐射量与电池组件板的有效面积 的乘积，而太阳能总的辐射量即太阳年 平均的辐射量与电池的循环寿命之积， 即有 G=H s n。 故单晶硅太阳能电池发电量为： W1=H s n 其中 G 表示单晶硅电池接收到的 光能；H 表示太阳年平均的辐射量（单 位为 MJ/m2） ，s 表示组件的面积， n 表 示正常使用下单晶硅太阳能电池的循环 使用寿命。 依照太阳能的辐射规律，以东南 沿海的省市为例，每年太阳能的辐射量 3为 5400MJ/m2，以表 1 中的单晶硅电 池为例1。 A1 的发电量为：W1=H -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 s n =5400*16.84%*15*1580*808*10- 6=17413.88026（MJ） 2.1.2 锌锰干电池的发电量计算 锌锰干电池的工作原理4是通过 电化学的氧化还原反应将活性材料内储 存的化学能直接转换成电能，而电池容 量5是指电池储存电量的大小即在一定 放电电流下的情况下能持续放电的时间， 单位用安培小时 A.h 表示，所以电池的 发电量可由电池容量来表示。因此电池 容量与放电电流，及放电时间有如下关 系：C=I t 其中 I 表示放电电流，t 表示以 一定的放电电流放完电池容量所需的时 间。 而电池在一定放电电流情况下， 电流所做的功6与电路两端电压、电路 中的电流强度和通电时间成正比，所以 有：W2=U I t 故一节干电池正常工作所能产生 的电量（单位为 J）为 W2=U C -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 其中 U 是指电池的工作电压。 所以一节电池容量为 4.5A.h 工作 电压为 1.2v 的锌锰干电池7，它所放 出的电量为：W2=C U 3600=4.51.23600=19400J 2.2 电池成本计算 对于单晶硅太阳能电池，价格是 按功率计算，故单晶硅电池的成本为： b1=k p 其中 k 表示组件功率，p 表示每 块电池片每瓦时的价格。 所以上述表 1 中 A1 为例，单晶 硅电池的成本为：b1=k p=21514.9=3203.5（元）对于电池容量 为 4.5A.h 的一节锌锰干电池的市场价为 0.5 元/个，故 b2=0.5（元） 。 2.3 环境治理费 在这边我们只考虑使用锌锰干电 池对于环境造成的污染，且讨论的是对 于水，土壤的影响。一小节锌锰干电池 烂在地里，能使一平方米的土地失去利 用价值，并造成永久性公害，同时可污 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 染 600 立方米水，相当于一个人一生的 饮水量8。其中对于土壤的修复费包括 用机械使用费、人工费、前期检测费、 方案设计费及税费等，所以按照平均计 算土壤的修复费用为 30 元/立方米9； 水污染的治理费用为每立方米的治理费 用为 1 元/立方米10 。 所以一节锌锰干电池对于环境污 染的治理费用为： q1=c1d1+c2d2 其中 c1 c2 分别表示为一节电池 对水、土污染的指数；d1 d2 对受到污 染的水、土的治理费用。 故一节电池容量为 4.5A.h 的锌锰 干电池对于环境污染的治理费用为： q1=c1d1+c2d2=6001+140=640（元） 2.4 电池发电成本计算 由于每度电也就是 1 小时“电” 具 有的热值为 1000W3600s=3600000J=3.6MJ，对于 A1 单晶硅太阳能电池每发一度电的发 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 电成本为： B1=b1/W1=0.6623 （元） 对于电池容量为 4.5A.h 新锰干电 池每发一度电的发电成本为： B2=（b2+q）/=