1、可再生能源建筑应用示范项目实施方案报告可再生能源建筑应用示范推广项目申请报告一、工程概况应县公用事业局1.36192MW太阳能光伏并网发电站项目，是建设于山西晶都太阳能电力有限公司部分生产车间的屋顶上，生产车间为轻钢结构，彩钢瓦屋顶，坡度较小，利于光伏组件方阵的安装。山西晶都太阳能电力有限公司位于山西省朔州市应县四环路南，厂区平面图如下图。厂区占地面积9.33万m2,现有总建筑面积6.76万m2，屋顶面积2.69万m2，本可再生能源建筑应用示范推广项目占用厂房屋顶面积7592.3万m2，安装容量1.36192MW，年发电量预计206.2万度，选用单晶硅190W光伏组件7168块。厂区附近无高大
2、建筑物，无高大树木遮挡，无阴影影响，十分适合光伏发电站的建设。 本建筑应用示范推广工程项目建成后，一是太阳能光伏发电可直接供车间生产使用，二是光伏方阵可作为生产车间的二次保温层，稳定生产车间的空间温度，减少车间恒温能耗损失都具有较大意义。厂区平面图如下：二、示范目标及主要内容 本建筑应用示范推广项目符合国家JGJ26-95民用建筑设计节能标准和山西省有关建筑节能标准的要求。示范的主要目标是太阳能屋顶光伏发电站技术及其发电量与当地气候特征的关系、光伏组件的自然寿命、太阳能光伏发电站的优化设计、太阳能光伏发电成本考核等技术课题。本项目建成后设计年发电量为206.2万度电，为企业节约电费200余万元
3、；年节约标准煤721.5吨，减少CO2排放量2169.1吨，减排SO216.6吨，减排NOX14.3吨，减少烟尘6.93吨三、技术方案（包括方案的遴选） （一）围护结构体系 本建筑应用示范项目屋顶是110mm厚的彩钢瓦泡沫板，墙体仍然采用双层彩钢瓦泡沫板材作为维护结构，保温效果良好。 （二）示范技术设计方案（重点） 1、方案论述本建筑应用推广示范项目的光伏发电系统由单晶光伏组件、直流防雷汇流箱、交直流配电柜、并网光伏逆变器、机房、各类电缆等部分组成。1.36192MW屋顶光伏发电站系统选择山西天能科技股份有限公司生产的单晶硅190W光伏组件，16串448并，共计7168块，1361.92KWp
4、，系统电压设计为593.6V。直流防雷汇流箱带直流防雷模块，16汇1，系统耐压1000V，电流100A，内含断路器、防反接二极管等，共需选择33台。为提高并网光伏发电站的效率，增加发电量，计划选择250KW并网光伏逆变器5台,100KW逆变器1台。逆变器参数：250KW最大直流输入电压880V，功率跟踪电压DC450-820V，最大直流功率275KW，交流额定输出功率250KW，输出额定电压AC400V，额定频率50HZ，波形畸变小于3%，功率因数大于0.99。100KW最大直流输入电压880V，功率跟踪电压DC450-820V，最大直流功率110KW，交流额定输出功率100KW，输出额定电压
5、AC400V，额定频率50HZ，波形畸变小于3%，功率因数大于0.99。系统运行管理与监控装置，发电系统的运行由监控装置自光伏组件传直至并网接口来进行管理、并网和裂解、测试测量和历史数据记录。可随时记录气候特征，空气温度、风力风向、太阳辐射量；光伏方阵发电量，逆变效率，发电频率，电压波动量，功率因数，并网电量，当天发电量，累计发电量；CO2减排量；故障记录，直至光伏方阵组件串的故障记录，等。 2、计算分析（根据申报技术类别） （1）太阳能光伏方阵示范面积计算太阳能光伏组件尺寸158080835mm， 根据朔州市应县的地理位置 ，保证在最短日照时间不小于6小时无阴影遮挡，总占地面积约7592.3
6、m2，山西晶都太阳能电力有限公司现已有车间屋顶面积2.69万m2，足够保证应用。 （2）光伏方阵日辐射量与发电量平衡分析根据朔州市应县太阳能辐射资源，在示范面积内，水平面积内每年每平方米辐射量为1628.1KWH，倾斜面每平方米每年辐射量为1929.6KWH。在9267m2示范面积内，光伏组件方阵接受的太阳辐射能为2188686KWH，光伏方阵发电量为2062140KWH，系统转换效率为11.7%。 3、系统原理图应县公用事业局1.36192MW并网屋顶太阳能光伏发电站系统原理图如下： 4、主要设备及性能参数（根据申报技术类别）1.36192MW屋顶光伏发电站系统选择山西天能科技股份有限公司生
7、产的单晶硅190W光伏组件，16串448并，共计7168块，1361.92KWp，系统电压设计为593.6V。光伏组件转换效率为17.1%，系统转换效率为13.6%。直流防雷汇流箱带直流防雷模块，16汇1，系统耐压1000V，电流100A，内含断路器、防防反接二极管等，共需选择33台。为提高并网光伏发电站的效率，增加发电量，计划选择250KW并网光伏逆变器5台。100KW并网光伏逆变器1台。两种逆变器参数：所用逆变器规格250KW100KW最大输入开路电压880V880VMPPT电压范围DC450-820VDC450-820V最大输入功率275KW110KW额定输出功率250KW100KW额定
8、输出电压AC400AC400额定频率50Hz50Hz波形畸变率3%3%功率因素0.990.99系统运行管理与监控装置，发电系统的运行由监控装置自光伏组件传直至并网接口来进行管理、并网和裂解、测试测量和历史数据记录。可随时记录气候特征，空气温度、风力风向、太阳辐射量；光伏方阵发电量，逆变效率，发电频率，电压波动量，功率因数，并网电量，当天发电量，累计发电量；CO2减排量；故障记录，直至光伏方阵组串的故障记录等。（三）系统能效计算分析在光伏发电设计方面，山西天能科技股份有限公司技术水平已达到国际先进水平、国内先进一流水平。天能科技采用国际权威的仿真软件，再加上其多年光伏电站经验，对1.36192M
9、W并网光伏发电站进行各项优化设计，使设计准确，发电量最大化，转换效率最佳化，效能仿真计算分析如下：（四）节能量计算应县公用事业局1.36192MW并网屋顶太阳能光伏发电站，不消耗任何石化能源，充分利用当地太阳能资源，预计年发电量为206.2万度电，为企业可提供206.2万度工业用电，按火电厂每度电消耗350克标准煤计算，年节约721.5吨标准煤。（五）技术经济分析1、可再生能源部分投资概算应县公用事业局1.36192MW并网屋顶太阳能光伏发电站系统配置及预算表如下：设备名称规格指标单位数量单价（元）总价（元）单晶光伏组件190W块71682,280.0016,343,040.00直流防雷汇流箱
10、16汇1台337,500.00247,500.00直流防雷配电柜1000V台645,833.00274,998.00交流防雷配电柜台645,833.00274,998.00光伏逆变器250KW台5500,000.002,500,000.00光伏逆变器100KW台1200,000.00200,000.00监控系统台360,000.00180,000.00各类光伏电缆24mm2至70mm2米10000060.006,000,000.00桥架17550米10000025.002,500,000.00光伏支架瓦15161000.20303,220.00机房500m2座11,700.001,700.00
11、机房100 m2座11,700.001,700.00临时建筑300 m2座1800.00800.00图纸资料费200,000.00辅助材料费500,000.00安装费4,000,000.00劳务保险费900,000.00项目管理费720,000.00贷款利息3,500,000.00税金1,394,000.00合 计40,041,956.002、项目增量成本计算（参照常规能源系统）上述成本概算是以当前有关行情估算，随着物价上涨，特别是劳务费用增加、机时物料费用增加，产生增量成本是不可避免的。 上述劳务保险费是按当前合同制固定工人月工资3500元计算的，施工中不可避免的增加雇佣临时工。临时工安天工
12、资150元计算，每人月支工资4500元，产生增量工资4500元50人4个月=900000元。3、项目费效比、回收年限计算 应县公用事业局1.36192MW并网屋顶太阳能光伏发电站预计总投资4004.19万元，年发电量为206.2万度，年均为公用事业局增收电费200余万元。本项目争取国家扶持补贴1607.0656万元，事业局实际投资2797.1244万元，随着电价上涨，事业局不到12年即可收回投资。光伏发电站寿命按25年计算，12年后，公用事业局获取利润200万元13年=2600万元。（六）检测预留方案应县公用事业局1.36192MW并网屋顶太阳能光伏发电站系统设计带有监控检测功能，可随时记录气
13、候特征，空气温度、风力风向、太阳辐射量，光伏方阵发电量，并网电量，故障记录，等。为保证系统运行正常，维护人员要定期和不定期用专用系统测试仪器仪表对系统各部分设备进行测量，并做好维护记录，与系统自身记录 相比照，发现问题及时解决。（七）运行维护方案数据收集方案(包括所需测试数据、实现既定节能量的保障措施等) 应县公用事业局1.36192MW并网屋顶太阳能光伏发电站系统设计带有监控检测功能，可随时记录气候特征，空气温度、风力风向、太阳辐射量；光伏方阵发电量，逆变效率，发电频率，电压波动量，功率因数，并网电量，当天发电量，累计发电量；CO2减排量；故障记录，直至光伏方阵组件串的故障记录，等。为保证最
14、大发电量，实现既定节能量，维护人员要尽职尽责，每日要定期巡检设备运行情况，定期清扫光伏组件表面灰尘，保证光伏发电站始终处于最佳运行状态。（八）进度计划与安排详细进度计划安排阶段起止时间具体内容说明建设前期工作阶段2011年4月-6月可研报告、项目建议书、审批立项设计阶段2011年6月-7月光伏发电系统设计、图纸设计建设准备阶段2011年8月各项审核、设备采购建设实施阶段2011年9月-12月光伏电站安装、并网竣工验收阶段2012年4月光伏发电站性能指标验收（九）效益及风险分析1、环境影响分析（CO2等气体减排量）本项目建成后设计年发电量为206.2万度电。为企业年节约电费200万元。年节约标准
15、煤721.5吨。年减少CO2排放量2169.1吨。年减排SO216.6吨。年减排NOX14.3吨。年减少烟尘6.93吨。2、示范项目推广前景分析能源问题越来越受到国际社会的关注，特别是自311日本发生核危机的近期，国际社会普遍重审能源问题。石化能源日趋紧张，核能存在极大危险，唯独太阳能源清洁、环保、无污染，在近期乃至长远，必将得到大力发展，直至成为生产生活中的主要能源。应县公用事业局1.36192MW并网屋顶太阳能光伏发电站建筑光伏发电应用示范项目，重点是屋顶光伏发电站技术的应用和开发，考核和研究屋顶光伏发电站的技术指标与当地气候特征的关系、优化设计技术研究，示范太阳能屋顶光伏发电站技术及其发
16、电量与当地气候特征的关系、光伏组件的自然寿命、太阳能光伏发电站的优化设计、太阳能光伏发电成本考核等技术课题，积累数据，提高发电效率，降低发电成本，便于普及推广到个家庭住户和各个工业企业。到时，太阳能光伏发电的应用必将成为主要生产生活的能源。3、风险分析太阳光伏发电的主要设备是光伏组件和逆变器。当前，太阳能光伏组件生产技术基本成熟，在产品质量技术方面不再存在什么障碍，国内生产的的光伏产品有98%出口到国外。光伏逆变器国内生产技术也已突破瓶颈，生产技术也不较成熟。国内光伏逆变器有相当数量的产品出口到国外。当前，制约太阳能光伏发电产品的普及应用制约瓶颈就是价格问题，一旦价格可为社会可接受，太阳能光伏
17、发电产品必将走向普及应用的道路。本项目对应县公用事业局来说几乎不存在风险，因为：一是太阳能光伏组件自单晶硅材料至组件是山西晶都太阳能电力有限公司生产；二是山西天能科技股份有限公司做技术支持,该公司光伏发电站的设计技术水平属于国内一流的技术水平，也已与国际社会通用设计技术和方法接轨，有能力、有水平保证项目建设成功，并进入正常运转状态，达到设计要求。（十）技术支持（包括：项目执行单位的技术力量描述、技术合作单位介绍）当前，山西天能科技股份有限公司光伏发电站的设计技术水平已达国内一流的技术水平，也已与国际社会通用设计技术和方法接轨。所需要的地理位置经纬度参数可定位于100米的范围，可随意查找各地理位
18、置自2005年之前22年的平均气候特征。在优化设计方面，可准确的对光伏方阵排列优化、电缆传输优化、逆变损耗优化、阴影影响优化、倾角优化、方位角优化、各类损耗优化等优化设计，这是一般企业难以做到的。山西天能科技股份有限公司长期合作单位是天津工业大学，经常进行技术交流。（十一）证明材料 注：以下证明材料见附件1、工程建设报批手续、开发企业资质证明材料及其它批复文件（包括太阳能并网发电批复文件等）2、资金落实情况（包括：银行贷款、企业自筹、申请国家资金支持和地方政府资金支持）及配套资金证明文件可再生能源建筑应用示范项目实施方案报告一、工程概况（一）应县地理位置1、概况应县公用事业局1.36192MW
19、p并网屋顶太阳能光伏发电站项目，是建设于山西省朔州市应县南四环路山西晶都太阳能电力有限公司，由应县公用事业局投资建设。应县（Yingxian），应县位于山西省北部，地跨东经112。58113。37，北纬39。1739。45之间，全县平面图呈平行四边形。东邻浑源县，西向平朔邻山阴县，北邻怀仁县，南毗繁峙县、代县。全县总面积1708平方公里，南北长47.5公里，东西宽46.5公里。2、气候 应县属温带大陆性季风气候，根据山西气候区划方案，属晋北温带寒冷半干旱气候区。 主要特征是四季分明。春季雨雪少，风沙大，蒸发量大，经常出现干旱天气；夏季雨量集中，间有大雨、暴雨、冰雹等；秋季雨水少，早晚凉爽，中午
20、炎热；冬季风多雪少，气候寒冷。 3、气温 应县境内气温水平分布的规律是由东南向西北递减。年平均气温一般为3.67.3左右。1月份最冷，平均气温一般为14.9一9.4，极端最低气温一40.4（1971年1月21日）。从3月到5月，每个月气温平均升高8左右。7月份为最热，平均气温为19.422.3，最高气温可达38.3（1961年6月10日）。秋季每个月气温平均下降7左右，一日之内最高气温多出现在下干1时至2时，最低气温多出现在日出之前。 4、日照 应县地处黄土高原，日照充足。全年日照时数为2600小时3100小时，年日照率为63%65%。各月日照数以5月份和6月份最多，月平均281.9小时284
21、.2小时；11月12月最少，月平均191.1小时198.2小时。一日中，日照时数1月2月和11月12月每天平均6小时，3月和9月10月每天平均7小时，4月和7月8月每天平均8小时，5月6月每天平均9小时。 5、辐射 年平均接受太阳辐射量为137.48千卡/厘米2，其中5月、6月、7月3个月接受辐射量47.77千卡/厘米2。6、降水 全县多年平均（1956年1984年）降雨量为421.2毫米，最大年降雨量为806.7毫米（1964年），最小年降雨量为193毫米（1965年）。受南太平洋及西印度洋暖湿气流和西伯利亚冷空气的影响，降水量在时空上分布极不均匀，一般是70%的水量集中在每年的6月9月。按
22、季分配，春季3月5月降水量约占全年的8%，夏季6月8月约占65%，秋季9月11月约占19%，冬季12月份至次年2月份约占7%。降水量在不同的地貌单元上分布也不一样，自西南山区向东部盆地逐渐递减，山丘降水量相对较大，多年平均在450毫米左右，平原区在400毫米左右。应县干旱频繁，仅中华人民共和国成立以来出现春旱夏旱或春夏连旱的就有20多年，差不多每两年就出现一个旱年。（二）建筑类型既有建筑，轻钢结构，彩钢瓦屋顶，坡度较小，利于光伏方阵的安装。（三）总平面图 （四）建筑面积厂区建筑面积6.75万平方米（五）用途所有组件安装厂房都作为单晶硅生产车间（六）峰瓦值总峰值功率1361.92KW应县公用事业
23、局1361.92KW并网屋顶太阳能光伏发电站，是建设于山西晶都太阳能电力有限公司部分生产车间的屋顶上，生产车间为既有轻钢结构，彩钢瓦屋顶，坡度较小。厂区附近无高大建筑，无高大树木，无阴影影响，十分适合光伏发电站的建设。本可再生能源建筑应用示范推广项目占用厂房屋顶面积2.5万m2，安装容量1361.92KW，预计年发电量206.2万度，选用单晶硅190W光伏组件7168块。本示范工程项目建成后，一是太阳能光伏发的电可直接供生产车间生产使用，二是光伏方阵可作为生产车间的二次保温层，稳定生产车间的空间温度，减少车间恒温能耗损失。光伏发电系统就近并入生产车间内部的0.4KV用户侧。项目电量供产车间使用
24、，自发自用。厂区效果图光伏组件安装总平面图二、示范目标及主要内容（一）示范目标本项目的实施，研究太阳能技术与建筑结构相结合的可行性，提出了目前实用的技术方案，并提出实施该项目所需要的政策支持，为下一步扩大规模推广应用光伏并网发电奠定坚实的基础。本项目将为我国的太阳能技术开发利用提供基础数据，为国家出台相关政策提供参考数据，本项目的建设具有重要意义：1、大力推进光伏并网发电，符合新能源产业发展方向；2、以光伏建筑一体化的技术性、实用性、美观性、安全性，实现新能源的应用示范；3、发挥节能减排的效益；4、打造清洁能源城市、促进和谐社会的建设。结合本项目的具体特点，充分考虑光伏并网发电技术的运用，达到
25、光伏建筑一体化应用的示范。本项目计划建设周期为6个月。（二）主要内容山西晶都太阳能电力有限公司生产车间用电量大，为倡导节能环保，节约传统能源，为了相应国家节能减排号召，综合利用太阳能，满足建筑物在使用方面的能源供应需求，以降低建筑能耗在社会总能耗中的比例，保护环境，减少污染，实现建筑节能和减排，利用太阳能替代常规能源，并结合该地区功能布局，项目单位应县公用事业局将在晶都电力公司生产车间顶部规划设计、建设1361.92KW低压侧并网屋顶太阳能光伏发电站。本项目的总装机容量为1361.92KW，年平均发电量为206.2万KWh，节约标准煤721.5吨，所发电能自发自用。厂区附近无高大建筑物，无高大
26、树木，无阴影影响，光照充足，采用建筑一体化形式建造，利用太阳能与建筑一体化技术进行太阳能光伏并网发电。项目融合了太阳能的多种技术，包括：兆瓦级光伏发电系统构件一体化、兆瓦级光伏并网接入技术、高效晶硅太阳能发电系统。建筑本体满足国家和地方建筑节能标准。根据应县市太阳能辐射资源，在示范面积内，水平面积内每年每平方米辐射量为1628.1KWH，倾斜面每平方米每年辐射量为1929.6KWH。在9267m2示范面积内，光伏组件方阵接受的太阳辐射能为2188686KWH，光伏方阵发年电量为2062140KWH。符合国家及地方建筑节能标准。1、项目具体情况（1）项目单位信息（见附件）（2）项目建设地点本项目
27、位于朔州市应县南四环，如图2-1和图2-2所示。图2-1 项目区域位置图 图2-2 项目所在区域建筑效果图从太阳能辐射量、日照时间两个方面分析了应县太阳能资源的时间分布、区域分布及其开发潜力，给出了应县太阳能资源利用建议，对于应县规模化推广利用太阳能资源具有指导意义。（3）应县基本气候特征应县属温带季风性气候。冬季干冷漫长，夏季湿热多雨，春季升温急剧，秋季降温迅速，春秋两季短暂。多年平均气温为9.1，七月份最高为39.4，一月份最低为零下26.8，相对湿度53%，主导风向冬季为北风和西北风，夏季为南风和东南风；最大冻土层1.06m，无霜期一般为170天。（4）应县太阳辐射量分析应县年太阳总辐射
28、量为5652MJ/；从下图中国太阳能资源分布图可知，应县市太阳能资源较为丰富，在全国属于中上水平。图2-3 中国太阳能资源分布图1）辐射量的季节分布下图为应县历年月平均太阳辐射量。一年中，48月辐射量较大，5月达到峰值，1、11、12月辐射量较小，12月最小。总体上，太阳辐射量呈单峰型曲线变化。图2-4 应县月平均太阳辐射量下图为应县太阳辐射量季节分布图。应县一年中最冷的122月份太阳辐射量仅占总辐射量的16%，而最热的68月份却占总辐射量的33%，呈现“夏多冬少”的季节分布规律。图2-5应县太阳辐射量季节分布图2）辐射量的变化规律 图2-6太阳日总辐射量年变化图上图为应县太阳日总辐射量变化图
29、，呈单峰型曲线。由图可知，约30个偏离变化曲线的奇点，主要分布在夏季，冬季较为稳定，这与应县雨季集中在夏季有关。3）应县日照时间分析图2-7中国年日照时间分布图上图为中国年日照时间分布图。应县年日照时间为2796h，属于我国日照时间分布的22003000h区间，日照时间较长。4）日照时间的分布规律下图为应县逐月日照时数统计图。从图中可以看出，110月份的日照时数均大于200小时，总体上日照情况良好，夏季及过渡季节日照时间长，冬季日照时间略短，但基本均匀。根据国家气象局数据库资料数据，应县的数据如下：图2-8应县逐月日照时数统计图图2-9应县逐月日照率统计图上图为应县逐月日照率统计图，由图中可以
30、看出，除3、7月份外，其他月份日照率高于60%，5月份日照率最大，达70%。冬季的12月至2月，日照率较高，稳定在65%以上；而6月到8月的夏季，日照率较低，这是降雨影响的。总体上，应县日照率较高，且冬季的日照稳定性略优于夏季。5）日照利用价值的评价根据中华人民共和国气象行业标准，将各月日照时数大于6小时的天数作为指标，来反映太阳能资源的利用价值，当一天中的日照时数小于6小时，其太阳能一般没有利用价值。图2-10应县各月日照时数大于6小时的天数上图是应县各月日照时数大于6小时的天数。48月份日照时数较高，5月份最大，为25天；112月最低，均为15天。应县全年日照时数大于6小时的天数为222天，占全年的60.8%，利用价值较高。6）应县太阳能资源开发潜力应县年总太阳辐射强度为5652MJ/(.a)，按光伏发电效率为15%计，计算得到应县年太阳能可发电量为235.5kWh/(.a)。7）应县太阳能资源应用建议应用时段应县典型时间段的日照时数和总辐射强度表时间段年平均日
