农村屋顶10千瓦光伏电站,扒到底计算小光伏真实收益率(终结篇)
上一篇置顶文章把一个农村屋顶10千瓦小光伏电站的建设流程基本上都写清楚了,有些细节朋友们还不太清楚的可以私下讨论一下,这一篇我们就光伏的 真实收益 ( 仅限于我这半年的发电数据 )来进行投资收益率的计算,老郭是工科出身,不是财务专业,对于很多财务专业术语和计算不一定正确,我只是根据自己的思路来进行的一次总结和整理,至于有遗漏的地方,那是必须有的,当然肯定也有闪光点,那么就是我的诚心诚意,能给你们做个参考就达到我的目的了,再郑重地说一句, 老郭不卖光伏板,也不卖逆变器,也不是行业相关从业人员,跟大家没有利益关系 ,只是凑巧,自己动手搞了个光伏电站,我这能写多少写多少吧,写的算的不对的地方大家轻轻拍砖,我还年轻,下面我继续努力学习,争取年报的时候能更精彩一点和准确一点。
写这篇文章,一个最重要的前提就是收益部分还参考上篇结尾的数据,衰减还有维修还有损耗等按照上一篇的计算结果来往下走,后面我们再修正。本文大概分为5步,分别是:
第1步:计算光伏电站全寿命周期内的电量电费流量表
第2步,计算2.8万元初始投资的资金成本
第3步,计算我们光伏小电站的算上时间价值的总收益
第4步,算算我们对光伏电站的资金花费
第5步 ,总结和结论
本文读起来数字较多,可能没有那么有趣和些许无聊,我争取长话短说,那么我们现在就开始计算,还是假设几个前提:光伏板的寿命是25年,逆变器的寿命是10年,其他零部件的寿命也基本算是10年,发电量的衰减按照前十年不衰减(到第10年一次性衰减),后十年再衰减5%衰减(到第20年一次性衰减),最后5年衰减到90%的发电效率。运行维护费用每年合计200元,保险合计60元。一次性总投资2.8万元,更换逆变器一次0.3万元,其他小零件0.2万元。售电价格为0.08元+0.3756=0.4556元/度,我们的居民消费电价0.56元/度。每天按照生产的1/5我们消费掉吧,也就是一天6度电的消费量,应该是我们没家每户都能消费得起的电量吧,这个数字越小,算出的数字越远离真相。
好吧,以上的数值很多都是假设,因为老郭也不懂是不是这么回事,只是看见某些专业杂志或者光伏行业的朋友们口中给我说的,特别是衰减值5%这个数字,还有每天发电量的1/5消费量,真的是拍脑袋出来的,这点我自己都知道,现在脑袋瓜子拍的还嗡嗡响。
第1步,计算光伏电站全寿命周期内的电量电费流量表
开始计算,根据我的今天的数据(2021年7月11日)发电量来计算,一共发电量是6379度,时间是从2021年1月1日到2021年7月11日,一共192天,还是所有类型的天气状况都包含了,从冬天的雾霾漫天到春天的阳光明媚,从连续的多日阴雨到狂热的好多天骄阳似火等等,我都有印象,因为每天都有发记录(雪球平台用户名120个月的旅程)。折合每天发电量为33.2度,比上一篇的多了2度,这点以这个为准吧,上一次是不知道从那天开始的,有点仓促。那么线性外推,我们知道每年的现金流量表如下:
以后我们的所有计算都应该是从这个表中抓取数字来计算,猛地一看还行啊,发电量28万度,得到钱款13万元,禁不住点个赞,光伏发电还可以啊,其实后面的数字是多少,能算到多少,到现在为止我心里也没有数,至于算的对不对,你尽管往后看。
第2步,计算2.8万元初始投资的资金成本
2.8万元现金,全款建设光伏,如果我们拿这个钱按照当今 社会 最稳当的投资方式-存定期,我们还存利率最高的,五年期定期存款,存上25年,我们会得到多少钱呢?计算结果如下:说明一下,我们存定期的资金一般在一个周期内是单利计算,每五年一个滚动。网上可查,5年期定期存款利率为:
按照最高的五年期利率(五年单利)计算为4.125%,那么25年后,我们2.8万元躺着,放银行5年定期,可以得到的资金数值为下表所示:
复利利息的计算公式为:F=P*(1+i)^n
F表示终值,P表示本金,i表示利率,n表示计息期数
定存5年,五年一个滚动,五年内为4.125%的单利,2.8万元25年后的资金总额大约为7.15万元,这是期初我们资金总额2.8万元的2.6倍,这也叫资金的时间价值,也可以说25年后的7.15万元的现值价格为2.8万元。哈哈,最近我也是狂补这些知识。 记住这个数,25年后我们稳坐得到的总价值为7.15万元。
第3步,计算我们光伏小电站的算上时间价值的总收益
由第1步得到,我们知道粗略计算大概我们能到13万元的电费,但是这么粗略的算是不太合理的,因为银行的2.8万元定期存款,我们这些电费同样也可以得到资金的时间价值,复利是我们都应该得到的,但是在此我们忽略一个可能存在的变量,就是我们每个月消耗掉1/5电费的差价 (差价约为(0.56-0.4556)*6*365*25=5715元), 我们知道我们在前10年中每年得到现金流5521元,中间10年每年得到的现金流是5244元,后5年每年得到的现金流是4706元,那么我们就按照之前的思路,同样拿到钱也不买肉吃,也不喝花酒,就做一个守财奴,按照年度为单位,到账就存定期存起来,而且还是五年期利息,存到同一家银行,利率也是4.125%。我们可以得到的总金额如下:
前10年资金总额 :最早的5521元存了24年,最晚的5521元存了15年,中间的以此存了24年,23年,22年,21年,20年,19年,18年,17年,16年,15年等,我们分别计算5521年的存单利息和总金额如下:
也就是说,我们前10年得到的现金流金额为5.5万元,但是考虑到资金的时间价值,我们最终会得到价值11.57万元的资金总值。
中间10年资金总额 :最早的5244.9元存了14年,最晚的5521元存了5年,中间的以此存了14年,13年,12年,11年,10年,9年,8年,7年,6年,5年等,我们分别计算5244.9在这10年的存单利息和总金额如下:
也就是说,我们中间10年得到的现金流金额为5.2万元,但是考虑到资金的时间价值,我们最终会得到价值7.55万元的资金总值。
最后5年资金总额 :最早的4706元存了4年,最晚的5521元存了0年,中间的以此存了4年,3年,2年,1年,0年等,我们分别计算4706在这5年的存单利息和总金额如下,这里没法用5年利率了,但是为了计算方便,也不差这几毛钱了,利率不变:
也就是说,我们最后5年得到的现金流金额为2.35万元,但是考虑到资金的时间价值,我们最终会得到价值2.54万元的资金总值。
哎呀妈也,算了半天,可差点算迷糊,总算把这三段的资金时间价值都算出来了,省略到小数点后面两位有效数字分别为11.57万元,7.55万元,2.54万元,三个数字加起来,得到咱们的光伏小电站25年的现金流量复合加上资金的时间价值之后的总数据为21.66万元。惊喜不惊喜,意外不意外?哈哈,是不是比以前咱们干巴巴算出来的13万元多出了来了一大截子,这就是财务数字的魅力,这就是资金的时间价值,以前的我不是太懂,以后的我还是懵懵懂懂,但是,这个数字应该不会错的,我们没有炒股票,没有买基金,没有进行任何高风险的投资活动,我们只进行银行整存整取,五年定期的常规操作。
记住这个数字,我们的10千瓦光伏小电站使出吃奶的劲头得到的资金价值为 21.66万元。
现在有三个数字需要记住,第一个13万元,第二个7.15万元,第三个21.66万元。
第4步,算算我们对光伏电站的资金花费
对于我们建成的小电站,我们现在还在傻乐呢,花了2.8万,一下子变出来了那么多钱,二十多万呢,好开心啊。别急,我们继续算下去,看看结果让人开心不,其实算到这里,我也不知道结果是啥,好比拆盲盒,结局不重要,快乐很重要。
我们的电站是我们自己花钱建设的,没有用银行和朋友们的一分钱,不存在利息的问题,这里的资金时间成本选择性忽略,花了就是花了,如果假定这些钱没有花还算利息,多么的不厚道啊。成本其实就是几个数,不要提折旧摊销啥玩意,我不懂啊:
一次性消费:整体电站成本2.8万元
二次性消费:逆变器2次0.8万元,辅料辅材2次一共0.4万元。
经常性消费:保险费用60*25=0.15万元,运行维护费用:200*25=0.5万元。
其他消费:主要是不可预见的消费,比如找相关的朋友帮忙吃个饭,泡个澡,洗个脚,买个水枪冲一冲,精神折磨,经常关注,没事总看APP发电量的时间浪费等折合一下,一共合计1万元吧。
消费合计:5.65万元。
第5步 总结和结论
行文至此,可以收尾了,这一篇都是数字,不喜欢数学的朋友看起来比较不好玩,按照正常人的财务行为逻辑,看看这个小光伏电站的年化投资收益益如何:
总收成:21.66万元
总花费:5.65万元
总收益:16.01万元
总收益:2.83倍
年化复合投资收益率:7.25%
如果按照正常人的常规的思路来计算,我们的投资收益是这个样子的:
总收成:13.11万元
总花费:5.65万元
总收益:7.46万元
总收益:1.34倍
年化复合投资收益率:3.9%
2.8万元存银行25年定期:7.15万元。
好了,算到此处,应该收尾了,对于这个结果, 符合你的预期吗? 老样子,我不下结论,聪明睿智的你恐怕心里早已有了结论。
敲黑板,我再多啰嗦几句,针对这个复合收益率我用的2.8万元作为基数来算的,与此对应的也是2.8万元的定期存款;但是对于这个总收益倍数,我取得值为总花费的5.65万元,应为这算的是总体静态的收益那么就要全部计算了, 受限于我的知识水平和认知水平 ,有些地方肯定算的不是太合理,甚至还出现了错误,大家多担待,但是对于一个新事物,如果我们不了解,那么就用数字来分解他,用常识来解答他,无论准确率是多少,都比拍脑袋拍的嗡嗡响要强那么一点点。
我是老郭,一个设计院全职画图的小屌丝,经常调侃自己是最会卖橘子的注册电气工程师,掌握现代 科技 画图工程师中的最会卖橘子的,平时喜欢看书,炒股,跑步等平淡的活动,关于家庭小光伏建设的篇章,这次应该是彻底收尾了,后期有机会的话可以聊一聊CAD画图,三维可视化画图等看起来高大上的东西,也可以聊一聊皇帝柑的口感和品质那个地区最好?为啥卖个破水果一卖就是六年?喜欢的朋友们请关注一下,点个赞。
光伏发电是:
光伏发电指通过光伏发电系统将太阳能转化为电能的过程。
通常系统主要由太阳光伏组件、汇流箱、逆变器、变压器及配电设备构成,同时再加上监控系统、有功无功控制系统、功率预测系统、五防系统及无功补偿装置等辅助系统组成一套完整的光伏发电系统。
太阳能电池是完成太阳能到电能转换的载体,光生伏特效应是光伏发电的基本原理。
早在1839年,法国科学家贝克雷尔(Becqurel)发现光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差,这种现象后来被称为“光生伏特效应”,简称“光伏效应”。1954年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,光伏发电技术由此诞生。
在“双碳”目标背景下,光伏是一座城市优化能源结构,推动“双碳”建设的重要抓手。
太阳能光伏产业在将来会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。未来的能源互联网将在现有电网基础上,通过先进的电力电子技术和信息技术,实现能量和信息双向流动的电力互联共享网络。
随着光伏发电等波动性电源比例的提高,要求电源侧具备更大的调节能力,分布式储能将得到普及,主动式配电网也将应运而生。太阳能发电和其他可再生能源、储能互补发电,并与负荷一起形成既可并网、又可孤网运行的微型电网,将是太阳能发电的一种新应用形式,既适用于边远农牧区、海岛供电,也适合联网运行作为电网可控发电单元。
光伏产业的不断深入发展,各行业也借助了光伏的自身优势开展应用,如光伏农业、光伏渔业、光伏水泵、光伏园区、光伏充电桩、光伏智慧路灯等等。
从数字化角度阐述下光伏行业未来发展模式:
实现大型室外光伏发电时运作状态实时监测,电站负荷情况、设备管控等信息的互联互通。数字孪生不同环境场景下的光伏电站。减少室外光伏发电站运维管控的人为操作成本与危害,实现无人值守的室外光伏电站新形势。
通过现场取景、卫星图等方式,进行场景搭建,人工摆放向日镜模型,向日镜从发电塔向外扩散排布,真实还原装机分布效果,场景从上往下看就像一朵巨大的向日葵,场景中心为发电塔,镜子作为反射太阳光的媒介,发电塔相当于一个大型的热量吸收器,一次性接收成百上千个向日镜同时折射出的热量再经过热能交换,推动汽轮发动机发电。通过图扑引擎的渲染功能,真实还原发电塔吸收热量的效果。
光热电站信息监测
通过点击交互场景中的发电塔模型,以二维弹窗形式弹出发电塔相关信息,与后台数据进行联动,接入真实数据,展示发电塔发电情况与发动机运行状态,做到实时监测管理。
光伏电站信息监测
通过对接数据接口可实现监测各方阵内汇流箱(包括母线电压、机箱温度、电流)数据,当出现告警时,可对模型进行染红闪烁显示,方便运维人员快速定位排查问题,足不出户即可实时查看设备相关指标,可结合算法实现数据分析,短时间内若出现数据异常变化的情况,提前进行告警,提醒相关人员及时做出决策。
同时接入了箱变(包括箱变油温、电压和电流)、逆变器(包括今日发电量、总有功功率、总无功功率、总功率因素、逆变器效率)、升压站相关数据,全面监测电站运行状况,由于场景比较大,做了点击设备模型视角拉近处理,可更直观的查看设备相关信息。
以往以节能降碳为主的理念,应该转变为多使用可再生能源。不少太阳能光伏企业已经在发展光储充一体化系统,这和互联网等科技企业的写字楼、车棚、电动汽车的使用等可以有机结合。科技企业还可以参与到与碳中和相关的数字化平台、物联网设备的建设、运营、管理和维护。
加强政策扶持新能源经济战略,国家相关部委推出太阳能屋顶计划。太阳能屋顶就是在房屋顶部装设太阳能发电装置,利用太阳能光电技术在城乡建筑领域进行发电,以达到节能减排目标。
采用轻量化三维建模技术, 1:1 高仿真还原光伏工业园区。3D场景将 BIM 楼宇数据叠加到地图场景中,实现 BIM + GIS 的结合展示。
2D 数据面板数字化展现园区内各区域的运行情况、安全配备、周边动态环境等情况。还支持渲染 3D Tiles 格式的倾斜摄影模型文件。Hightopo实现可交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。
您好!绿合岛非常高兴能为您解答!小岛认为,如今,在山区中形态比较好的地大都变作农田,剩余的便愈发“寸土寸金”,而留给光伏人可用于开发的山地,其复杂性与日俱增。 本篇文章通过对部分山地光伏电站的分析,以小见大总结出几点对于山地光伏电站如何做到最大收益的建议。
一 地面光伏电站的选址分析
在进行山地光伏电站选址时,具体流程如下表所示:
1.山地光伏电站的特点
1)山坡朝向差异大,容易受山体阴影影响
山区地形复杂,高差变化大,阴影的部分大部分是由于山体阴影产生的,所以合理的选区布置区域很重要。
2)山地地形本身或阵列之间的局部遮挡
山区地势高低不一,若施工过程中没有合理设计支架高度,将会出现阵列局部互相遮挡的现象。
3)光伏阵列分散、分区复杂,难以实现设计和设备选型的标准化
所以山地光伏电站地形复杂、高差变化大,合理的选取阵列布置区域、设置阵列间距、倾角、方位角,均是设计的重点和难点。
2.山地地形三维模拟及日照阴影分析
通过分析平面日照等时图,可以剔除山体因地形造成的自身遮挡区域,筛选出布置光伏方阵的可用区域。
3.山地光伏电站选址时的误区
1)山地≠山坡,大坡度≠复杂
复杂山地的概念绝不是山坡或大坡度能够诠释的。所谓复杂山地,是沟壑交错、多种朝向坡面相互过渡,地质、水文条件十分复杂的地块,在设计之初就要求设计团队充分考虑到微地形的变化。如果不加以考虑,很容易出现组件遮挡问题,给后期的布置和施工方面也会面临不小的麻烦。
这要求设计师一定要多跑现场,认真做地图分析与阴影分析。按照常规布置,山区中有些区域无论从设计角度还是施工角度都非常容易上手。但在阴影分析之后,这些区域就变成了遮挡区,不利于做布置方案,初期便需要剔除。
上图没有考虑到地形的变化给组件带来的变化,在近中午时分便已出现遮挡。
上图所显示的左下角也是一个地形变化的深沟,因为在设计初期考虑到了阴影拉长,所以在布置组件时便和后面的一排做了相应距离的拉长,以避免遮挡。这种阴影条件在设计起初就要考虑的非常仔细,在布置完现场以后,要对现场条件,尤其是恶劣的地形区域做重点排查。这样可以避免后期的损失
2)正南坡?东西坡?谁是真“鸡腿”?
按照常规设计,复杂山地中的组件布置一般是以正南坡为主,但东西坡就真的不堪大用吗?
上表是自云南投产一年多的山地光伏电站采集而来的数据,20号方阵是正南坡,42号是偏南坡,11号是西坡。对三个方阵的数据进行一年的采集后,取平均值进行比较,按照运营小时数正南坡运营时间是最长的,但发电量却并不是最大的,反而是最小的。而西坡这边发电量才是一年之中最大的。
3)最佳倾角≠最大收益
支架倾角的选择是山地光伏电站设计的重要环节。以前很简单,稍微计算一下。但最佳倾角并不能等同于电站的最大收益,如果想要电站拥有最大收益,度电成本的重要性要高于最佳倾角。
以上图项目为例,28度是这个项目计算得出的最佳倾角。但经比较,从21度到35度,随着倾角的变化,装机量都是在下降的,这三条曲线没有办法判断出哪个角度才能创造出最大收益。所以不能单以技术上的最佳倾角来判断电站的最大收益点。因此在设计上需要引入度电成本的概念。
光伏区造价+升压站等固定投资比上总发电量。这三个值比出来之后,将数据再次汇成表格,最佳倾角此时便已不是28度了,在24度时,投入产出比才是最高的。因此在做山地光伏电站设计时,不能单以技术角度来判断电站的好与坏,更要从整体成本出发进行设计才能取得最好的收益。
二 山地光伏电站的建设分析
1.山地光伏电站逆变器的选择
1)集中型逆变器应用实例:
a布置阵列集中
b光伏组件朝向一致
c山体坡度基本为南向
集中型逆变器应用实例
2)组串型逆变器应用实例:
a布置场地地形复杂
b阵列布置较为分散
c光伏方阵容量差异大
d光伏组件朝向各异
组串型逆变器应用实例
下图是两套完整的工程方案,一个集中型、一个组串型。这个表格中计算出来的组串比集中式总的系统效率大约提升了3个点。
山地光伏电站不同逆变器方案效率分析图
3.山地光伏电站支架形式选择
山地光伏电站支架主要采用固定式安装,安装方式主要包括单立柱光伏支架、单立柱抱箍光伏支架、双立柱光伏支架,各种支架具体区别如下表所示:
4.山地光伏电站支架施工方案
由于山区地形起伏较大,对光伏支架的安装带来极大的麻烦,尤其是保证光伏组件倾角一致的条件下,对前、后立柱的调节要求较高,故山区电站支架应具有较大范围的调节能力。一般采用以下措施:
1)设计典型的光伏支架形式,根据地形及总图布置,施工人员现场对前、后立柱进行下料。前、后立柱通过后穿孔的方式进行连接。
2)在一些山地光伏电站设计中,可根据地形图进行前、后立柱高度分组设计,提供各立柱分组长度,减少钢构件在现场施工的工序,最大限度的减少钢构件的浪费。
3)采用单立柱光伏支架,可减少部分现场调节的工程量。
5.山地光伏电站集电线路设计方案
1)电缆直埋方案
本方案为经济性最好方案,但对于山地光伏电站来说,仅限于图层较厚,可以开挖的情况。
2) 电缆沿桥架敷设方案
本方案为经济性较好方案,适用于地表无法开挖、地表岩石的情况。
3)电缆架空敷设
本方案经济型一般方案,一般采用钢杆形式架空敷设,主要适用于山体情况较复杂,且光伏阵列布置分散的情况。
沿桥架敷设方式
架空敷设方式
三 关于山地光伏电站的几点总结
一是大自然的鬼斧神工,不应一概否定也不应简单应付,精细分析,既要吃肉、也能啃骨头,最大限度榨取地形的“剩余价值”;
二是运用三维地形阴影遮挡分析,将看似复杂凌乱的山地梳理出头绪,分区块设计和评估;
三是山地光伏电站设计中应重点分析阴影变化规律,根据太阳小时变化规律、地形东西坡变化规律及度电成本的分析,提出最优发电间距及倾角。
本文资料采用:《复杂山地光伏设计之细节分享》;《建设山地光伏电站必须要掌握六大要点》。
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本发明受国际专利WO2016142056A1的保护。
中微子光伏发电技术(Neutrinovoltaic),基于使用石墨烯(石墨单原子层)和掺杂硅交替层的多层纳米材料(类似锂离子电池叠片工艺),将电磁辐射和热量转化为电能。
2010 年,安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因“二维材料-石墨烯的高级实验”获得诺贝尔物理学奖,为其在各个科学技术领域的应用开辟了广阔的领域。诺贝尔委员会表示,获奖者能够“证明单层碳具有源自令人惊叹的量子物理学世界的非凡特性”。石墨烯是碳的二维同素异形改性,由一层一个原子厚的碳原子形成。碳原子处于 sp² 杂化状态,并通过六边形二维晶格中的 σ 键和 π 键连接。
Neutrino Energy Group 制造的纳米材料含有交替涂在金属箔上的石墨烯和合金硅层,通常是铝箔,以降低电流源(电极)的生产成本.石墨烯是一种二维材料,可以表现为三维材料。它是将热辐射和电磁辐射转化为电流的指示器。石墨烯薄膜结构非常坚固和具有弹性。石墨烯的导热系数很高,这与高导电性相结合,提供了比铜薄膜中可能的最大电流高出一百万倍的电流传输能力。当温度升高时,根据费米-狄拉克分布,一些电子进入导电区,在价区留下“空穴”。这就决定了石墨烯在室温下的导电性。导电电子和石墨烯中的“空穴”的有效质量为零,即它们不能静止,但总是以“费米速度”移动,在石墨烯中,费米速度约为106米/秒,这是相对论的。由于石墨烯中电荷载体的迁移率非常高,至少比硅中的迁移率高2个数量级,以及它们沿薄膜运动的“弹道”性质。室温下电子导电和石墨烯空穴的自由行程长度超过1微米。
各种电磁辐射和温度的影响导致了“石墨烯”波的出现,这些波可以通过放大显微镜观察到。通过接触硅层,石墨烯释放电子,从而产生电流。石墨烯的主要特性,使其能够用于产生电流,是其原子的增加振荡。现在科学界已经证明,石墨烯不可能存在于二维平面上,而只能存在于三维平面上。来自阿肯色大学的一组科学家对石墨烯进行了研究,石墨烯被应用于铜板上。他们用扫描隧道显微镜观察了原子位置的变化.这是一个非常有意义的发现,在石墨烯有一个波浪,就像海面上的波浪,这是由于小的自发运动的结合,并导致更大的自发运动的出现。一个原子的热位移(原子的布朗运动)与其他原子的热位移相加,产生水平极化的表面波,在声学上被称为列瓦波。由于石墨烯晶体晶格的特殊性,它的原子在串联中振荡,这与液体中分子的自发运动不同。
阿肯色大学的蒂巴多教授在接受《研究前沿》杂志采访时说:“这是利用二维材料运动作为不竭能源的关键。串联振动在石墨烯板中产生涟漪,从而利用最新的纳米技术从周围空间提取能量。”
Neutrino Energy Group的实验结果得到了ETH(Eidgenössische Technische Hochschule,Zürich)教授Vanessa Wood及其同事的独立验证,结果表明,当材料的尺寸小于10到20纳米,即比人类头发直径小5000倍时,纳米颗粒表面外原子层的波动很大,对这种材料的行为方式起着重要作用。这些原子振动,或“声子”,负责电荷和热量如何在材料中转移。考虑到,例如:如果石墨烯原子的振荡比硅原子的振荡强100倍,那么电磁辐射的外效应频率叠加,包括中微子的作用在内,对石墨烯波振荡的内部频率加强了这种振荡,并导致原子振荡的共振。共振中的原子振荡使电子在接触合金硅时产生更大的输出。
有必要特别注意中微子的影响。 2015 年,诺贝尔物理学奖授予了两个研究中微子特性的实验小组 Super-Kamiokande 和 SNO 的负责人 Takaaki Kajita 和 Arthur B. McDonald。他们的工作有力地证明了中微子的三种味道,它们能够振荡——在飞行中自发地彼此转化。在与基本粒子的反应中诞生的可能是某一类中微子,而在空间中传播的可能是某一质量的中微子。正是质量的证明,即能量的存在,是将中微子能量转化为电流的理论可能性的关键论据。
直到最近,人们仍然认为中微子不与物质相互作用,宇宙中微子穿透地球,没有遇到任何障碍。但是,橡树岭国家实验室(美国)的 COHERENT 合作的最新出版物使完整的图景成为可能。她的作品汇集了来自四个国家19个研究所的80人,包括俄罗斯(以AI Alikhanov命名的ITEP(NC“库尔恰托夫研究所”)、MEPHI大学和MIPT)。 2017 年的第一次实验,其结果发表在《科学》杂志上,旨在研究中微子与铯和碘原子核的相互作用。由于中微子是电中性的并且与物质的相互作用非常弱,因此观察这种相互作用需要开发探测器技术。由于铯和碘的原子核比较大和重,中微子是电中性的,与物质的相互作用非常弱,原子核与中微子相互作用的反冲非常微弱,得到的结果无法得出最终结论被绘制。因此,研究人员进行了中微子与氩原子核相互作用的实验,氩原子核比铯和碘的原子核轻。发现低能中微子参与与氩原子核的弱相互作用。这个过程称为相干弹性中微子核散射 (CEVNS)。中微子,就像网球击打保龄球一样,“击中”原子的大而重的原子核,并向其传递微量能量。结果,核心几乎在不知不觉中弹跳起来低能中微子参与与物质原子核的弱相互作用。由于石墨烯是碳,其原子质量比氩原子质量轻,因此中微子与碳核相互作用的影响会比与氩更明显,导致石墨烯原子的振动幅度增加(石墨烯波)。因此上,可以认为以每秒 600 亿个粒子的强度落在地球表面 1 cm2 上的中微子的能量可以转化为电流,这种转化不受天气条件或季节的影响,并在白天和晚上都保持稳定。
瑞士理工学院对 Neutrinovoltaic 技术的独立测试表明,在混凝土掩体和法拉第笼中地下 30-35 米深度的能量电池的测试测试完全排除了除中微子之外的任何辐射对直流电的影响生成过程。在这些条件下,只有中微子可以与测试的纳米材料相互作用。然而,即使在这样的条件下,这些设备也测量到了 2.5-3.0 W 的功率,这是从 A4 纸尺寸的大小的金属箔获得的,该金属箔的一侧涂有多层纳米涂层,由 Neutrino Energy Group 制造。
麻省理工学院也在研究通过使用石墨烯和氮化硼获得直流电的可能性,但其成就和既定目标要温和得多,并且处于初级阶段。虽然需要注意的是,现阶段麻省理工学院仍然只是研究石墨烯以获得直流电。该研究所的科学家目前正在研究使用石墨烯和氮化硼将太赫兹(或 T 射线)波(频率介于微波和红外光之间的电磁波)转化为有用的能量。太赫兹波在我们的日常生活中很普遍,如果使用,它们的集中能量有可能作为替代能源。麻省理工学院的科学家们发现,通过将石墨烯与氮化硼结合,石墨烯中的电子必须扭曲其向一个大方向上的运动。任何传入的太赫兹波都必须像许多微型空中交通管制员一样“携带”石墨烯电子,以便它们可以像直流电一样沿一个方向流过材料。整体效应就是物理学家所说的“倾斜散射”,即电子云在一个方向上偏转其运动。 Neutrino Energy Group 制造的纳米材料中石墨烯层和掺杂的硅层叠加也发生了类似的机制。麻省理工学院材料研究实验室的主要研究员 Hiroki Isobe 表示:“如果我们能够将这种能量转化为我们日常生活中可以使用的能源,它将有助于解决我们现在面临的能源问题。”
一层石墨烯材料的铝箔片可以产生非常微弱的电流,但我们的任务是创造一种能够稳定输出工作电流的电池技术,并且该电池的尺寸比较紧凑(具有较高的能量转化效率和能量密度)。否则,这项技术就无法在商业上得到应用。这项技术是通过制造多层纳米材料来完成的,通过增加多次输出电流和电压来实现必要的效果。”通过这种硅和石墨烯层的组合,辐射开始了一个谐振过程,然后由一个电转换器储存下来。金属载体的覆盖面为正极,未覆盖面为负极。
多片涂有创新纳米材料的铝箔片,如同锂离子电池的叠片工艺类似,把极片依次串联组合,构成了一个能量电池单元。当多个电源单元的采用不同的组合连接方式时,形成所需尺寸和功率特性的直流电源。尺寸为9cmX32cmX42cm Neutrinovoltaic 电池(尺寸类似旅行小皮箱),输出功率为4.5至5.5千瓦/小时。如此紧凑的尺寸和高转化率,使得Neutrinovoltaic电池用于供电的自主电源成为可能,包括给独立的房屋和电动 汽车 供电。
请访问neutrinovoltaic官方网站或者搜索 Neutrino Voltaic,Neutrino Energy 获取更多信息。
新能源有哪些?按类别可分为:太阳能、风能、生物质能、氢能、核能等。
从产业技术创新角度,中国新能源产业的产业链、供应链和价值链的协同创新问题将变得更加突出,因此,未来国家会更加鼓励新能源产业的协同创新,充分发挥产业链的各个环节或各个领域的创新优势,让创新更加聚焦,突出产、学、研的整体创新意识,让创新更加具有实践意义和价值。
就“十四五”能源规划而言,“清洁低碳安全高效”8个字,就是现代能源体系的核心内涵,同时也是对能源系统如何实现现代化的总体要求。
在“双碳”目标指引下,国家能源局主张要以沙漠、戈壁、荒漠等大型风电光伏基地为依托,优先采取扩能升级改造方式,推动煤炭和新能源优化组合。通过Hightopo数字孪生打造能源全景感知体系,大幅提升新型电力系统安全运行水平,推动能源领域高质量发展。
如下面轻量化的 3D 大型光伏发电站和光热发电站可视化场景!数字孪生不同环境场景下的光伏电站。实现大型室外光伏发电时运作状态实时监测,电站负荷情况、设备管控等信息的互联互通,实现无人值守的室外光伏电站新形势。
以沙漠为背景,通过方阵形式摆放光伏板,结合卫星图使光伏板朝向一致,每排方阵对应一个汇流箱,可以将一定数量、规格相同的光伏电池串联起来,通过控制器,直流配电柜,光伏逆变器,交流配电柜,配套使用从而构成完整的光伏发电系统。接入数据形成电站负荷曲线、运作情况对比图表,实现电站全面监控。
通过点击交互场景中的发电塔模型,以二维弹窗形式弹出发电塔相关信息,与后台数据进行联动,接入真实数据,展示发电塔发电情况与发动机运行状态,做到实时监测管理。
荒漠化一直是中国西部发展的最大阻碍,光伏沙漠生态电站是其最主要的治沙模式。将发展光伏和沙漠治理、节能农业相结合。这样的案例也在海南藏族自治州的光伏园区实现,依次排开的太阳能光伏板与穿梭在其中的“光伏羊”,成为了一道亮丽风景线。电站的建立不仅提升了发电量,生态环境的改善,也在一定程度上提高了周边的经济发展与就业机会。
另外,也要持续推动电源结构和性能优化调整,助力可再生能源开发利用,服务占比不断提升的绿色清洁能源。积极优化新能源并网特性,增加新能源的系统支撑和调节能力。加快建设坚强智能电网,不断优化完善主干网架,强化配电网支撑保障能力,推进坚强局部电网建设,全面提升电网安全可靠运行水平。
可视化赋能产业的智慧运维,智能化管理、数字化监测、绿色化发展。随着新能源装机占比不断提高,适配新能源风力发电三维可视化的需求也逐渐增加。智慧风机集中化管控,提升用户企业数字化、智能化水平,实现数据可视化管理。
可视化场景将智能设备的实时运行参数接入两侧的 2D 面板,将项目概况、实时指标、机组状态、环境参数、发电统计、节能减排等复杂、抽象的数据以丰富的图表、图形和设计元素展现,实现集中管控。通过对历史数据的融合分析,管理者可实现资源的优化配置,构建智慧风电管理系统。
为解决大规模风电场并网运行时带来的送出系统电压稳定问题,风电场汇集升压站内无功补偿方式一般采用静止无功发生器(SVG)和并联电容器组联合运行的方式。点击升压站三维模型可跳转至升压站视角,展示站内主要观测数据,如环境信息、负荷统计、风功率预测、消防检查信息、巡检车信息等。
机器视觉行业主要上市公司:目前国内机器视觉行业的上市公司主要有天准科技(688003)、美亚光电(002690)、精测电子(300567)、赛腾股份(603283)、矩子科技(300802)、先导智能(300450)、康鸿智能(839416)、劲拓股份(300400)等。
本文核心数据:机器视觉行业市场规模、行业上市企业营收、市场规模预测
1、行业市场规模持续增长
根据GGII数据显示,2019年中国机器视觉市场规模65.50亿元(该数据未包含计算机视觉市场规模),同比增长21.77%,2014-2019年复合增长率为28.36%。结合2020年新冠疫情背景下的经济环境,前瞻预计2020年行业增长率不会超过20%,2020年中国机器视觉行业市场规模约79亿元。
2、行业上市企业机器视觉业务经营效益良好
本文选取了6个机器视觉行业相关的代表公司(天准科技、美亚光电、精测电子、赛腾股份、矩子科技、劲拓股份)来进行经营效益分析,仅供参考。
2017-2019年,部分上市企业机器视觉业务的平均营业收入持续增长,2018年营业收入达到6.8亿元,同比增长32.84%;2019年由于贸易战、市场环境等多方面因素的影响,部分企业的机器视觉业务平均营业收入为8.58亿元,增速降至26.13%。2020年,机器视觉业务平均营业收入为10.24亿元,较2019年增长19.34%。长远来看,机器视觉行业上市企业的机器视觉业务营收整体的发展仍是向上的态势。
2020年,部分上市企业的机器视觉业务平均净利润为1.63亿元,毛利率为44.61%,在疫情的影响下,机器视觉行业的上市企业营业成本上升,导致毛利率有所下降,但机器视觉业务整体毛利率水平较高,说明机器视觉行业上市企业的机器视觉业务具有良好的持续发展能力。
3、下游应用日趋广泛,行业发展前景广阔
中国的机器视觉行业是伴随中国工业化进程的发展而崛起的,中国正在成为世界机器视觉发展最活跃的地区之一。随着国内机器视觉技术与产品在实践中不断完善,机器视觉应用领域由集中在电子、消费电子、平板显示领域逐步拓展至包装、食品/药品等众多行业,应用范围几乎涵盖了国民经济中的各个领域,机器视觉的应用领域将日趋广泛。根据GGII预测,到2023年中国机器视觉市场规模将达到156亿元,2020-2023年复合增长率达到25.46%左右。前瞻结合中国机器视觉市场规模在全球中的占比进行测算,保守预计到2026年我国机器视觉市场规模将突破200亿元。
以上数据参考前瞻产业研究院《中国机器视觉产业发展前景与投资预测分析报告》。
在新基建的风口下,众多电网企业正在全力推进“新型数字基础设施建设”,为加快电网向能源互联网转型升级筑牢“数字基础”。一方面,能够满足电力行业的业务应用需求,另一方面,面向政府、大中型企业和公共事业单位等行业外用户,数据中心可提供语音资源和数据增值服务,实现互联互通、一网通办。
智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能,同时,具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。
变电站作为电网的核心环节,智慧变电站的出现改变着传统变电站运维模式,实现变电站智能化、绿色化的转变,加快构建“无人值守+集中管控”的变电运维新模式的转型升级,亦推进了智慧电网的发展。案例如下:
以三维中国地图为背景,突出展示福建省超高压输电网效果。500kV 变电站为枢纽站,主要用于跨区域输电。枢纽站在 2009 年以前以敞开式为主,2010 年以后以 GIS 站为主,体积大且数量有限,整个福建省有 26 座,闽南片区 13 座,其中在建的有两座。
通过多源数据的综合分析,在地图上实时展示变电站正常、警戒、告警等状态信息,可快速的定位发出预警的变电站。将电网负荷信息展示在页面面板上,可直观得知当前负荷数据及历史负荷数据,实现整个输电网管控的可视、可知、可控。Hightopo动态的数字化变电站模型,数字孪生变电站可视化系统。采用轻量化三维建模技术,根据变电站现场的 CAD 图、鸟瞰图、设备三视图等资料进行还原外观建模,实现可交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。
多维度呈现变电站运维场景,实现变电站运行状态实时监测,运维设备、控制系统和信息系统的互联互通。加强变电站设备的全状态感知力与控制力,增强变电站安全生产保障能力,提高运检精益管理水平。
通过 3D 可视化技术,展示电压互感器和电流互感器供电的全部回路走向,结合科技感元素模拟电流流动效果,实现对一次设备(变压器、断路器、隔离开关等直接用于生产和使用电能的设备)运行工况的监视、测量、控制及调节等。
通过智能的巡检系统,根据报警设备发出报警信息,第一时间到达目标位置,能够实时查看巡检视频及报警信息,工作人员可及时知晓并作出相应的处理。
智能巡检的运用,不仅提高了工作效率,减轻运维人员劳动强度,降低运维成本,同时,有效提高了无人值守变电站的安全监控管理。将多种复杂的电力管理信息聚集在虚拟仿真环境下,结合专业分析预测模型,对运维设备、运行状态、控制系统进行实时动态采集与多角度并行分析,辅助决策者管理工作的颗粒度更精细、响应更敏捷、行为更智能。
变电站 3D 可视化系统将多种复杂的管理系统信息聚集在虚拟仿真环境下,搭建变电站全场景的呈现,通过智能数据分析,人工智能巡检、实时监控告警等功能的结合,使运维人员更高效的集中监控管理,达到降本增效的目的。基于多年项目经验积累和夯实的可视化技术支持,可根据业务需求进行高效的定制化设计与开发,为行业建设添砖加瓦。
电网的数字化升级是实现“3060双碳目标”的必经之路。智慧电力可视化解决方案,以数字化为载体,依托数据共享优势,将专业横向融合,打破系统间的信息壁垒,把不同类型的分布式资源“聚沙成塔“,构建源网荷储一体化互动体系。实现从能源生产侧到应用侧的数据监测、数据融合、数据显示、设备维护联动管控,让“源网荷储”各要素真正做到友好协同。