1、2MW用户侧并网光伏发电金太阳示范工程项目可行性报告研究2MW用户侧并网光伏发电金太阳示范工程项目可行性研究报告 附件：1、企业营业执照、企业代码证、税务登记证、ISO证书2、质量认证及其他专业资质3、公司实力1 综合说明1.1 概述1.1.1 地理位置盈都钢构2号厂房屋顶太阳能发电示范项目，装机容量2.0MWp。项目拟选址于海宁市连杭经济开发区启潮路50号盈都钢构集团2号厂房。 图1-1 盈都钢构2号厂房地理位置1.1.2 工程任务保定天威英利新能源有限公司负责编制浙江盈都钢构有限公司2MW用户侧并网光伏发电金太阳示范工程项目可行性研究报告。其主要内容包括太阳能资源评估、工程地质评价、项目任
2、务和规模、太阳能电池组件选型、布置及发电量估算、接入系统及电气、土建工程、施工组织、环境影响评价、工程投资概算、财务评价、建设项目节能分析等内容。1.1.3 兴建缘由1、充分利用盈都钢构2号厂房新建之机，在厂房屋顶加装光伏发电项目；有限利用现有的土地等资源，保护环境，节约用电，减少碳排放。2、盈都钢构光伏发电项目位于杭嘉湖平原，北纬302128.04，东经1202257.16，当地2000年至2005年平均单日平面辐射量为。3、该地区长期用电紧张，盈都钢构集团是用电大户，该项目可部分提供盈都钢构的用电需求，缓解当地用电压力。1.1.4 建设规模本工程装机容量2.0MWp，拟安装此时整面屋顶（1
3、7163平方米）理论最多可排列7168块电池板（1970x990mm）。1.2 太阳能资源项目所在地年太阳总辐射量约419502KJ/cm2，年日照时数约为1400-2200h，具有开发利用价值，适合建设大型并网光伏电站。1.3 工程地质1、本项目场址地貌属钱塘江沉积平原，地势平坦开阔，未发现有不良地质作用。2、工程区土壤的最大冻结深度为0m。3、根据建筑抗震设计规范（GB50011-2008）及中国地震动参数区划图（GB18306-2001），拟建场区设计基本地震加速度值为0.05g，地震动反映谱特征周期为0.45s，相应地震基本烈度为，设计地震分组属第二组。1.4 太阳能电池组件选型、布置
4、及发电量估算通过对比分析三种不同型号光伏组件的技术性和经济性，并考虑到太阳能电池的综合应用，本项目拟推荐电池采用英利太阳能的YL285P-35b。类型为多晶硅太阳能电池。每片组件由16片太阳能单体电池组成，具体性能参数如下： 主要电气特性曲线：组件外形尺寸：组件认证情况：根据项目建设地特点，考虑系统安装和维护的方便，采用低压并网，无需变压器，逆变电器参数如下：认证情况：1.5 电气项目装机容量2.0MWp，位于盈都钢构2号厂房屋顶。本项目系统采用分区发电，低压并网。系统使用7台50的逆变器相对独立地进行直流交流逆变，方便维护。每台逆变器连接8只直流汇流箱，每只汇流箱连接8路太阳能光伏组件串组，
5、每组串联16块型号为YL280P-35b太阳能组件。整个系统由7168块（1970*990）峰值功率为285Wp的组件构成，总组件面积为13979.75平方米，组件转换效率为14.7%，装机容量2.0MW。1.6 工程消防设计本工程消防管道直接接入原有2号厂房工程消防系统内。1.7 土建工程本工程是在2号厂房工程基础上再建设2.0MW光伏发电系统，在2号厂房屋顶之上安装太阳能电池阵列。主要的土建工程是厂房基础建设和主体结构建设，地基采用现浇注钢筋混凝土结构，立柱采用钢构支撑，屋顶的太阳能电池支架系统采用热镀锌钢架结构。1.8 施工组织设计本项目主体工程施工主要包括：太阳能电池组件及箱式变压器基
6、础开挖和混凝土浇筑、太阳能电池组件设备安装、箱式变压器安装、电力电缆和光缆敷设等。在2号厂房现有施工基础之上加装即可。1.9 工程管理设计工程在建设期间和建成投入运营后由盈都钢构集团管理维护。1.10 环境保护和水土保持光伏电站的建设会对自然环境产生一定的影响，主要是因为光伏电站在施工及运行过程中产生的噪声、污水、粉尘、固体废弃物等。通过加强对施工单位的管理、尽最大可能减少固体废弃物、污水、粉尘的排放，达到环境保护的要求。本项目因为是在厂房的基础上加装光伏发电系统，在施工上只要遵守2号厂房的建设施工标准，不会对周围环境造成不良影响。1.11 劳动安全与工业卫生光伏发电系统在运行过程中应严格执行
7、盈都厂房安全生产标准和安全操作规程，对可能存在的直接危及人身安全和人身健康的危害因素如：火灾、雷击、电气伤害、机械、坠落伤害等应做到早预防，勤巡查，消除事故隐患，防患于未然。光伏发电系统内电气设备的检修、维护均按国家电网公司电力安全工作规程（变电所和发电厂电气部分）（试行）规定完成。1.12 财务评价分析本工程总投资为2760万元。全部投资财务内部收益率为4.42%，投资回收期（含建设期）为16.8年。表1-1 光伏电站工程特性表名称单位数量备注光伏电站场址海拔高度m50年日照小时数h1900-2200年总辐射KJ/cm2502主要设备光伏电站主要设备电池组件型号YL285 P-35b类型晶硅
8、尺寸规格mm1970*990*50重量kg26.8功率输出Wp285最佳工作电压V35.5最佳工作电流A8.10块数块7168逆变器型号SunVert 250HE额定功率275K最大效率98.0%台数台7箱式变压器低于并网，无需变电器土建支架结构镀锌钢构支架个数个448箱变基础结构钢筋混凝土个数个1概算指标静态总投资万元 2760动态总投资万元 2760单位千瓦静态投资万元 1.38单位千瓦动态投资万元 1.38建设期利息万元0.00经济指标装机容量MW2.0年平均发电量万kWh175.97年等效满负荷小时数h1760含税上网电价元/kWh1.00财务内部收益率（全部投资）%4.42%投资回收
9、期年16.82 太阳能资源2.1 概述2.1.1 我国太阳能资源概况太阳能资源的分布具有明显的地域性。这种分布特点反映了太阳能资源受气候和地理条件的制约。从全球角度来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家，具有发展太阳能利用得天独厚的优越条件。我国太阳能资源分布图见图2-1，我国太阳能日照小时数分布见表2-1。图2-1 我国太阳能资源分布图表2-1 我国太阳能日照小时数统计表类型地 区年日照时数（h）年辐射总量(MJ/m2)1西藏西部、新疆东南部、青海西部、甘肃西部28003300668084002西藏东南部、新疆南部、青海东部、宁夏南部、甘肃中部、内蒙古、山西北部、河北西北部3000320058
10、5066803新疆北部、甘肃东南部、山西南部、陕西北部、河北东南部、山东、河南、吉林、辽宁、云南、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部22003000500058504湖南、广西、江西、浙江、湖北、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部、黑龙江14002200420050005四川、贵州10001400335042002.1.2 项目所在地太阳能资源概况该地区气候属于典型的亚热带季风气候，夏季高温多雨，冬季低温少雨，年平均降雨量1500毫米。年平均气温为16.2，夏季平均气温28.6，冬季平均气温3.8。太阳幅射资源较丰富，每年每单位面积（水平面）接受的太阳辐射量为1344.8kW
11、h/m2/年，平均日照时数为3.69kWh/m2/日，太阳能日照时间2002h/年。2.2 太阳能资源评估2.2.1 评估依据太阳能资源评估方法依据中国气象局2008年8月1日颁布实施的太阳能资源评估方法(QX/T89-2008)。2.2.2 资源评估以太阳能地表总辐射的年总量为指标，进行太阳能资源丰富程度评估。根据表2-7中2000年至2005年平均单日平面辐射量数据统计结果，项目所在地年总辐射量约1346.24kWh/m2/年。表2-2 项目所在地月地表总辐射数据统计表月份平面辐射（KWh/day/m2）1月2.632月2.903月3.214月4.035月4.516月4.357月5.218
12、月4.729月3.8710月3.3711月2.7912月2.67合计44.262.3 结论该项目所在地区有较为丰富的太阳能资源，可以有较大的经济开发利用价值。3 工程地质3.1 设计依据建筑抗震设计规范、建筑抗震设计规范局部修订（GB50011-2001/2008）；中国地震动参数区划图（GB18306-2001）；建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008）；建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；其他现行有效规程规范。3.2 工程概述项目位于浙江省嘉兴市连杭开发区内，北纬30度21分28.04秒，东经120度22分57.16秒；厂房为矩形，长208.8m宽82.2m，方向
13、为东偏南46度。3.3地形地貌地处濒临杭州下沙的海宁连杭经济开发区，位于钱塘江观潮口，是典型的冲积平原。区位优势明显，交通极为便利。3.4 工程地质条件因为是在新建的2号厂房屋顶上加装太阳能发电系统，所以工程地质条件参照盈都钢构集团2号厂房地质工程条件。4 项目任务与规模盈都钢构集团是海宁连杭经济开发区的用电大户，该项目首先考虑为集团公司减轻用电负担。由太阳能产生的电源，在自用过程中，产生的电压有限，所以大多只能提供低压的办公用电。在考虑投资充分利用的前提下，可实现钢构公司的基本照明、办公、生活等低压用电项目全部使用光伏能源。根据钢构现有情况统计，全年用电量在65万度（生活用电约38万度，办公
14、用电27万度）左右。以下是1-10月的用电统计：另外2号厂房新增低压用电部分，推算为30万度，累计钢构公司低压用电92.5万度（办公57万度，生活38万度）。剩余经过变电后提供工业用电，厂区工业用电350万度每年。投资2.0MW光伏项目的中：总投资为：2760万（采用多晶硅），供电能力约为175.97万度/年。5 太阳能光伏系统选型、布置及发电量估算5.1 太阳能光伏系统选型在光伏发电系统的选型中 ，根据其主要技术指标、运行稳定性、经济性原则，计算其在标准状况的理论发电量，最后通过比较确定机型。本工程建设容量为2.0MWp。 5.1.1 光伏系统组件的选型三种光伏组件型号的性能参数见表5-1。
15、表5-1 选定光伏组件型号的性能参数光伏组件型号单体YL285p35b多晶硅单体CHSM5612M多晶硅单体STP22520/Wd多晶硅开路电压（Voc）45.0V33.32V36.7V最佳工作电压（Vmp）35.5V25.17V29.6V短路电流（Isc）8.62A8.41A8.15A最佳工作电流（Imp）8.10A7.72A7.61A最大输出功率（Pmax）285Wp195Wp165Wp工作温度（）-40+85-40+85-40+85最大系统电压1000VDC1000VDC1000VDC电池类型多晶硅电池多晶硅电池多晶硅电池电池数量165460尺寸规格197099050mm14949944
16、5mm166599150mm重量26.8kg18.0kg19.8kg电压温度系数0.37%/K0.344%/K0.33%/电流温度系数+0.06%/K+0.052%/K+0.055%/注：标准测试条件STC：AM1.5，辐照强度1000，温度25。序号项目对比分析1项目装机容量2.0MWp2.0MWp2.0MWp2光伏组件型号YL285p-35CHSM5612MSTP22520/Wd3电池类型多晶硅多晶硅多晶硅4组件效率14.7%13.1%13.6%5年均发电量171万kWh165万kWh152万kWh6组件单价7.8元/Wp7.5元/ Wp7.5元/ Wp7组件总投资1594万1500万15
17、00万8光伏阵列发电面积13979.7515231200009发电场占地面积171631716317163表5-2 不同型号电池组件经济性比选汇总表组件单价为市场参考价，通过对比分析三种不同型号光伏组件的技术性和经济性，本项目拟推荐YL185p-23多晶硅太阳能电池。5.1.2 光伏系统支架的选型1、支架的结构强度太阳能光伏发电系统大部分都选择在偏远地区，这些位置经常会受到风的影响，因此在安装太阳能光伏支架时，首先要考虑到风载荷的对支架强度的影响。支架的制作材料要确保支架的强度，支架与屋顶固定。2、支架的使用寿命由于外界环境对支架的材质长期的腐蚀作用，支架的强度会发生变化，这会影响到支架的使用
18、寿命，因此，需要在对钢构支架所选用的材料进行特殊工艺（镀锌）的加工，以加强支架的抗腐蚀能力，从而让支架达到预期的使用寿命。3、安装、维护费用和支架的价格在光伏发电的度电成本中，也要考虑到系统所选用的支架成本的投入、安装费用及后期维护费用。综合以上因素，根据项目容量和项目场地规划要求，本项目初步选用固定式太阳能阵列支架，支架构件铺设在屋顶彩钢瓦上。5.1.3 太阳能阵列安装方式的确定光伏组件的安装，考虑其可安装性和安全性，目前技术最为成熟、成本相对最低、应用最广泛的方式为固定式安装。由于本项目主要为厂房减轻用电负担，所以第一考虑的应该是如何提高系统的发电量。太阳能电池组件安装在厂房屋顶上，布局设
19、计与安装方式应与屋顶结构密切配合，最大限度的利用现有资源。由于厂房的屋顶位置较高，美观性等问题应放在最后考虑。由于钢构厂2号厂房的屋顶比较特殊，厂房本身不是正南建造，同时屋顶也是从中间向两边倾斜且倾角仅为5度，所以应在可能条件下，通过对太阳光伏阵列的安排，获得最大的能量输出。故采用太阳光伏陈列与2号厂房屋顶相结合，太阳光伏电板直接铺设在厂房顶彩钢瓦上。5.1.4 太阳能阵列倾角和方位角的确定1、阵列倾斜角确定大多数情况下，太阳能并网发电系统的方阵倾角一般等于当地纬度的绝对值，这个倾角通常使全年在方阵表面上的太阳辐射能达到最大，适于全年工作系统使用。1）倾斜面上直接辐射量的确定在工程设计中，倾斜
20、面直接辐射量采用以下公式进行计算：Rb Rb:倾斜面与水平面上直接辐射量的比值；hs:水平面上的日落时角；Hbt: 倾斜面上太阳直接辐射量；Hb:水平面上太阳直接辐射量；hs：倾斜面上的日落时角。依据以上公式，根据当地地理纬度、太阳赤纬度等相关参数，可计算出某一倾角s倾斜面上直接太阳辐射量。2）倾斜面上天空散射辐射量的确定对于天空散射辐射量采用Hay模型计算。Hay模型认为倾斜面上天空散射辐射量是由太阳光盘的辐射量和其余天空均匀分布的散射辐射量两部分组成，其计算公式为：HdtHdRb0.5(1)(1cos(s) 式中，Hb和Hd分别为水平面上直接和散射辐射量，这两个参数为气象站原始观测数据；H
21、o为大气层外水平面上太阳辐射量。根据当地地理纬度、太阳赤纬角等相关参数，依据上述公式，可计算出某一倾角s倾斜面上天空散射辐射量。3）地面反射辐射量的确定对于朝向赤道的倾斜面，其辐射量总量除了来自太阳的直接辐射量和来自天空的散射辐射量外，还应包括来自地面本身的反射辐射量，其计算公式为：Hrt0.5H(1cos(s) 式中：H为水平面上总辐射量，是水平面上的直接辐射量与散射辐射量之和，是气象站原始观测数据；为地面反射率。倾斜面上太阳辐射量的公式为：HtHbRbHdRb0.5(1)(1cos(s) 0.5H(1cos(s)对于确定的地点，在已知该地区各月水平面上太阳直接辐射量和散射辐射量之后，倾斜面
22、上的直接辐射量、散射辐射量以及地面反射辐射量均为以倾斜面倾角为自变量的函数。其函数关系可表达为下式：Ht=Hbt(s)+Hdt(s)+Hrt(s)因此，对于固定式阵列的并网光伏发电系统，应选择光伏组件阵列最佳倾角，使倾斜面上的辐射总量Ht达到最大，从而达到光伏电站年发电量最大的目标。固定安装系统的方阵倾角经过RETScreen能源模型光伏项目软件优化设计计算：最佳倾角为30。2、太阳能阵列的方位角固定的太阳能支架方位角是指输入垂直照射到方阵表面上的光线在水平地面上的投影与当地子午线间的夹角，一般正南方向定为零点，故太阳能阵列的方位角为0。 图5-1 2号厂房太阳能阵列方位角方位角46D 5.1
23、.5 直流配电设备选型对于大型光伏并网发电系统，为了减少光伏组件与逆变器之间连接线，方便维护，提高可靠性，一般需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置。根据逆变器输入的直流电压范围，把一定数量的规格相同的光伏组件串联组成1个光伏组件串列，再将若干个串列接入光伏阵列防雷汇流箱进行汇流，通过防雷器与断路器后输出，方便了逆变器的接入。光伏阵列防雷汇流箱具有以下特点: 1、满足室外安装的使用要求； 2、同时可接入12路太阳电池串列，每路电流最大可达10A； 3、接入最大光伏串列的开路电压值可达900V；4、保险丝的耐压值不小于DC1000V；5、每路光伏串列具有二极管防反保护功能；6、配有光伏专用高
24、压防雷器,正极负极都具备防雷功能；7、采用正负极分别串联的四极断路器提高直流耐压值,可承受的直流电压值不小于DC1000V。5.1.6 逆变设备选型逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。光伏并网逆变器是光伏电站的核心设备之一，具有最大功率跟踪功能，该设备用来把光伏方阵连接到系统的部分。最大功率跟踪器（MPPT）是一种电子设备，无论负载阻抗变化还是由温度或太阳辐射引起的工作条件的变化，都能使方阵工作在输出功率最大的状态，实现方阵的最佳工作效率。本期项目是容量为2.0MWp光伏并网发电系统，在选择逆变器型号时应考虑如下因素：转换效率、是否具备最大功率点跟踪技术（MPPT）、保护功
25、能，系统的可靠性、安装操作是否简便、能否适应恶劣的电网环境。综合考虑以上因素，本项目拟选光伏并网逆变器单机250KW，见表5-3。表5-3 SUNVert 250HE 逆变器参数编号名称参数一直流输入参数1最大直流电压880Vdc2最大功率电压跟踪范围450-820Vdc3最大直流功率275kWp4最大输入电流600A二交流输出系数1额定输出功率250kW2额定电网电压400Vac3额定电网频率50HZ4总电流波形畸变率3%（额定功率）5功率因数0.99三系统参数1最大效率98.0%2欧洲效率97.5%3防护等级IP20（室内）4夜间自耗电100W5工作温度25+556冷却方式风冷7相对湿度0
26、95%，无冷凝8显示LCD触摸屏9通讯接口可选RS485 以太网四机械参数1宽/高/深1800/2180/850(mm)2重量2100kg5.2 光伏系统布置5.2.1 阵列布置及太阳能方阵与屋顶结合方式钢构厂房属于工业建筑，屋顶可承受一般光伏阵列载荷，建筑（示范面积）17163m2，（东西长208.80m，南北长82.2m）；建筑层数为地上1层，钢结构屋顶，建筑高度为12.60m；建筑结构形式为框架结构，建筑结构的类别为二类，使用年限为50年；抗震设防烈度为6度；建筑耐火等级为一级。，但由于2号厂房一样均不是正向南方(东偏南46度)，同时屋顶也是从中间向两边倾斜且倾角仅为5度。英利太阳能的Y
27、L285p-35b组件规格为1970990，在屋顶全部铺设组件，每个阵列16块电池组件，之间的行间距为600mm，列间距为470mm, 横向18行，纵向25列，可使用面积13979.75平米。实际装机量为2.0MW，计算入系统整体损耗后，年发电量约为175.97万度。太阳能方阵与2号厂房屋顶结合方式如下图所示：图 5-2 太阳能方阵与屋顶结合效果图图 5-3 太阳能方阵与屋顶结合方式示意图图 5-4 太阳能方阵与屋顶结合端面点构件图 5-5 太阳能方阵与屋顶结合端面点构件 图 5-6 太阳能方阵与屋顶结合中间点构件图 图5-7 单个逆变器的光伏阵列布置图 光伏组件沿屋面倾角布置，这样一方面有利
28、于光伏系统排水自洁；另一方面使光伏屋面与2号厂房屋顶和谐结合，保证了建筑整体美观性。5.2.2 光伏电站的系统设计 5.2.2.1 设计的原则及思路在设计过程要注意两个问题，一个是量化不定因素，另一个是优化设计。在整个设计过程中可能会遇到许多涉及环境、材料和工艺等的不定因素。为了减少不定因素，避免因它们带来的风险和设计偏差，在设计中要尽可能地将这些不定因素进行定量化处理。所谓优化设计是指根据用户的要求、材料的变更、试验的数据和新技术的涌现，不断地修改设计方案，力求使某些特定的指标（如效率最大、成本最低或重量最轻等）达到最佳，或者是在若干个相矛盾的设计目的之间实现平衡。但光伏阵列的最优化设计一定要与整个系统设计协调，最终要服从于整个系统。5.2.2.2 光伏阵列的串并联设计实际光伏发电系统可根据实际需要，将若干光伏电池组件经串、并联，排列组成光伏阵列，满足光伏系统实际电压和电流的需要。光伏电池组件串联，要求所串联组件具有相同的电流容量，串联后的阵列输出电压为各光伏电池输出电压之和，相同电流容量光伏电池串联后其阵列输出电流不变；光伏电池组件并联，要求所并联的所有光伏电池
