江苏东尚住宅工业有限公司分布式光伏项目建议书文档格式.docx
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运行期25年内的年平均发电量为151.9万kW•h,年平均利用小时数为942.4h。
根据投资概算,本项目工程静态投资663.46万元,工程动态总投资
676.46万元,(直流侧)单位千瓦动态投资4196.68元/kWp。
~1~
本项目根据以上边界条件进行测算,投资回收期为7.80年(税后),总投资收益率为9.88%,资本金净利润率为23.49%,全部投资财务内部收益率
(所得税前、税后)分别为14.96%、13.69%,资本金财务内部收益率为27.00%,项目具有较高的盈利能力。
本项目目前处于前期阶段,建设条件尚不确定。
考虑投资变化、实际发电量波动、自用电比例及电价等因素变化对项目收益的影响,在敏感性分析中进行对比测算。
1.1工程建设的必要性
1.1.1国家可再生能源政策
近年来太阳能开发利用规模快速扩大,技术进步和产业升级加快,成本显著降低,已成为全球能源转型的重要领域。
截止2019年底,全球太阳能发电装机累计为578.533GW,较上年增长20.3%,中国累计装机容量占全球总装机容量的35.45%。
“十三五”期间全国光伏发电平均年增长率超过40%,截至2020年底,全国太阳能发电装机累计达到252.88GW,当年新增装机48.2GW,同比增长23.5%,太阳能发电占全部装机容量的11.52%。
2020年9月22日,中国政府在第七十五届联合国大会上提出:
“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。
”2021年3月5日,2021年国务院政府工作报告中指出,扎实做好碳达峰、碳中和各项工作,制定2030年前碳排放达峰行动方案,优化产业结构和能源结构。
2021年4月22日晚,国家主席习近平在北京以视频方式出席领导人气候峰会,并发表题为《共同构建人与自然生命共同体》的重要讲话,习近平强调,中国将生态文明理念和生态文明建设纳入中国特色社会主义总体布局,坚
持走生态优先、绿色低碳的发展道路。
中方宣布力争2030年前实现碳达峰、
2060年前实现碳中和,是基于推动构建人类命运共同体和实现可持续发展
~2~
作出的重大战略决策,需要中方付出艰苦努力。
中国正在制定碳达峰行动计划,中国将严控煤电项目,“十四五”时期严控煤炭消费增长、“十五五”时期逐步减少。
1.1.2地区新能源结构及发展规划
(一)江苏省的能源结构
“十三五”以来,江苏省始终把绿色低碳作为调整能源结构、推动能源转型的主攻方向,将风能、太阳能、生物质能等作为可再生能源重点发展领域,配套开发抽水蓄能,可再生能源在优化能源结构方面的作用不断增强,各项指标均位居全国前列,发展成效显著。
装机规模持续扩大。
2016年-2019年,全省可再生能源新增装机1928万千瓦,“十三五”前四年年均增长29.6%,占全省装机增量的51.3%。
截至2019年底,全省可再生能源累计装机规模达2987万千瓦(含抽水蓄能装机),占全省总装机的22.5%,相比“十二五”末提高11.3个百分点。
其中,风电累计并网装机1041万千瓦,位居全国第八,海上风电并网装机423万千瓦,连续多年位居全国第一;
光伏发电累计并网装机1486万千瓦,位居全国第二,分布式光伏并网装机665万千瓦,位居全国第三;
生物质发电累计并网装机196万千瓦,位居全国第四;
抽水蓄能总装机容量达260万千瓦。
替代作用日趋明显。
2019年,全省可再生能源发电量达448.9亿千瓦时,占全社会用电量的7.2%,相比2015年提高3.7个百分点。
其中,风电累计发电量达184亿千瓦时,光伏发电累计发电量达154亿千瓦时,生物质发电累
计发电量达110亿千瓦时。
截至2019年底,全省可再生能源生产量折合标煤约为1550余万吨,占全省一次能源生产量的37.5%,全部非化石能源消费量达3380万吨标煤,占全省能源消费总量的10.4%,比2015年提高2.1个百分点,能源结构进一步得到优化。
能源装备发展迅速。
风电技术水平不断提高,以高塔筒、大叶轮为特
~3~
点的低风速风机技术处于世界领先地位,内陆140米以上风能得到有效利用,主力机型单机容量不断提升,海上风电柔性直流输电工程开始试点,海上风电项目平均造价成本不断下降,盐城、南通海上风电产业发展卓有成效,
形成了门类齐全、规模较大、技术含量较高的海上风电产业体系。
建立了具有国际竞争力的光伏发电全产业链,硅片、晶硅电池、晶硅组件等产量均占全国总产量的40%以上,产品远销海外,形成了“世界光伏看中国,中国光伏看江苏”的名片,品牌效应凸显。
(二)存在的不足
“十三五”前四年,随着可再生能源技术进步和产业化步伐的加快,江苏省可再生能源取得了跨越式发展,展现出良好的发展前景。
但随着应用规模的不断扩大,可再生能源在发展过程中也面临诸多挑战,主要表现在以下方面:
可再生能源消纳压力增大。
受土地和可再生能源资源特性制约,江苏省可再生能源电力生产与省内负荷清纳呈逆向分布,省内98%以上的风电和60%以上的光伏发电分布在苏中、苏北地区,60%以上的负荷分布在苏南地区。
省内电源侧调峰资源潜力有限,抽水蓄能调峰资源匮乏,过江通道输送能力偏弱,辅助服务市场机制尚未完善,电网灵活调节能力不足且并未充分发挥,电网建设难以满足大规模可再生能源发电发展需求,导致
省内可再生能源消纳压力增大,局部地区、局部时段存在一定的消纳问题。
技术水平和经济性有待提高。
与传统化石能源相比,可再生能源的竞
争力仍然偏弱,“十四五”江苏省海上风电由近海向远海发展的同时面临国家政策调整,陆上风电、集中式光伏发电等非水可再生能源发电在土地资源等方面约束进一步趋紧,开发利用的技术成本和非技术成本仍需进一步降低。
省内可再生能源的相关基础研究投入较少,产学研相结合的多层次技术研发体系有待进一步完善,自主创新能力有待规高,特别是海上风
~4~
电等领领域的核心技术依靠国外的局面尚未发生根本性改变。
1.1.3地区环境保护
光伏系统应用是发展光伏产业的目的所在,它的应用情况代表着一个国家或地区对光伏产业的重视程度,标志着当地政府对能源及环境的认识水平。
该电站的建成每年可减排一定数量的CO2,在一定程度上缓解了环保压力。
1.2太阳能资源分析
无锡市属北亚热带湿润区,亚热带季风气候,受季风环流影响,形成的气候特点是:
四季分明,气候温和,雨水充沛,日照充足,无霜期长。
气温,1月平均气温在2.8℃左右;
7月平均气温在29℃左无锡右。
全年无霜期220天左右。
无锡市区年平均降水量在1048毫米。
雨季较长,主要集中在夏季。
全年降水量大于蒸发量,属湿润地区。
无锡市区日照时数2019.4小时。
常见的气象灾害有台风、暴风、连阴雨、干旱、寒潮、冰雹和大风等
如下图所示无锡地处江苏南部,太阳能资源丰富,日照时间长,非常适合开展太阳能发电利用项目。
图1.2-1江苏省太阳能分布图
~5~
1.2.2场址区域太阳能资源分析
1.2.2.1总辐射量
根据项目场地周围气象站以及Meteonorm7软件数据计算站址近30年
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月10月11月12月
160
140
120
100
80
60
40
20
月辐射总量多年平均值kWh/m²
1981-2010各年的太阳年总辐射量,近10年总辐射均值为1246.5kWh/㎡。
图1.2-1站址代表年逐月太阳总辐射直方图
目前光伏工程斜面上太阳能辐射资源分析主要采用软件模拟或通过附近气象站实际测量的辐射数据(如直射量、散射量)进行计算。
由于本工程散射量及折射量无实际测量数据,故本工程光伏阵列斜面上的太阳能辐射资源分析采用软件进行模拟不同角度下太阳能辐射资源。
1.2.3太阳能资源评估成果
本项目地址位于江苏省无锡市,根据太阳能资源分析。
当地代表年太阳能辐射量为4487.4MJ/㎡。
光伏电站角度的选取采用“四季均衡,保证弱季”的原则。
本项目太阳能电池板采用支架基础通过自重方式固定于建筑屋面,最佳倾角22°
,年平均有效发电日辐照量为3.608(kWh/m2.a),平均年有效发电辐照量1317(kWh/m2.a)计算。
~6~
图1.2-1不同倾斜面上太阳辐射变化曲线图(全年)
通过光伏组件选型以及光伏阵列运行方式分析,考虑屋面荷载及风载等承载力因素本工程推荐彩钢瓦屋面沿屋面原有坡度平铺式安装;
混凝土屋面光伏组件采用自重式支架,支架单元布置采用1×
18(竖向)单排布方式,支架采用22°
最佳倾角安装。
参照GB/T31155-2014《太阳能资源等级总辐射》,依据太阳能资源丰富程度评估指标,本项目代表年太阳总辐射量为4487.4MJ/m²
,本项目的太阳能资源属“丰富”;
根据多年各月平均辐射量的统计情况,RW=0.328,项目地太阳能资源稳定程度为“一般”。
太阳总辐射年辐照量等级
等级名称
分级阈值(MJ/m²
·
a-1)
等级符号
最丰富
≥6300
A
很丰富
5040~6300
B
丰富
3780~5040
C
一般
<
3780
D
~7~
太阳能资源稳定度(RW)等级划分
分级阈值
很稳定
RW≥0.47
稳定
0.36≤RW<
0.47
0.28≤RW<
0.36
欠稳定
RW<
0.28
~8~
2.设计原则和标准及规范
2.1设计原则
2.1.1实用性
对于屋面电站,组件的安装以不破坏屋面,并与屋面主体结构可靠连接,安装基座和安装方式不影响所在建筑部位的雨水排放。
2.1.2高效性
光伏系统在考虑实用的前提下,在给定的安装面积内,尽可能高的提高光伏组件的利用率,达到充分利用太阳能,提供最大发电量的目的。
2.1.3安全性
设计的光伏系统应安全可靠,不能给周围村庄及其它用电设备带来安全隐患,尽可能的减少运行中的维护维修工作,同时应考虑到方便施工和利于维护。
太阳能工程必须保证生态平衡,太阳能系统要保证自身系统的安全可靠,必须考虑安装条件、安装方式和安装强度。
包括太阳能光伏电池板在安装时对负荷的影响问题,特别是太阳能电池板自身载荷和抗风能力、抗冰雹冲击等工程应用问题。
其中,太阳能电池板的抗风负荷问题是最大的工程风险。
特别是需要承受空气层流所产生的巨大风力。
光伏发电系统设计高可靠性能,保证在较恶劣条件下的正常使用;
同时要求系统的易操作和易维护性,便于用户的操作和日常维护。
整套光伏发电系统设计、制造和施工的低成本,设备的标准化、模块化设计,提高备件的通用互换性,要求系统预留扩展接口便于以后规模容量的扩大。
组件安装结构要经得住风雪等环境应力,安装孔位要能保证容易安装和机械的受力,推荐使用正确的安装结构材料可以使得组件框架、安装结
构和材料的腐蚀减至最小。
~9~
2.2设计标准及规范
GB50797-2012《光伏发电站设计规范》GB50009-2001《建筑结构载荷规范》GB50794-2012《光伏发电站施工规范》
GB/T31999-2015《分布式光伏发电远程监控技术规范》
Q/CSG1211001-2014《分布式光伏发电系统接入电网技术规范》
GB/T31999-2015《分布式光伏发电系统接入配电网特性评价技术规范》GB/T29319-2012《分布式光伏发电系统接入配电网技术规定》
GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》
GB/Z19964-2012《光伏发电站接入电力系统的技术规定》
GB/T20046-2006《光伏系统电网接口特性》(IEC61727:
2004)Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》
GB/T9535-1998《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》GB/T9535-1998《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》GB/T18479-2001《地面用光伏(PV)发电系统概述和导则》GB50054-95《低压配电设计规范》
GB17478-1998《低压直流电源设备的特性和安全要求》DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T621-1997《交流电气装置的接地》
GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》GBJ232-82《电气装置安装工程施工及验收规范》GB50205-2002《钢结构工程施工及验收规范》GB/T11373-1989《热喷涂金属件表面处理通则》
2016版《国家电网分布式光伏扶贫项目接网工程典型设计》
~10~
3.光伏发电系统设计方案
并网光伏电站主要由光伏组件方阵、逆变器、汇流箱及输配电系统及远程监控通信系统组成,其中,光伏组件到逆变器的电气系统称为光伏发电单元系统。
光伏电站将太阳能转化为电能(直流电),并通过直流电缆传递到与之相连的逆变器上,逆变器采用MPPT(最大功率跟踪)技术最大限度将直流电(DC)转变成交流电(AC),输出符合电网要求的交流电能与电网连接。
其中,光伏发电系统的核心设备是光伏组件和逆变器。
3.1设备选型
3.1.1光伏组件选型
太阳能光伏系统中电池组件是重要的组成部分之一,是收集太阳能的基本单元。
电池通过组合形成电池组件,电池的光伏性能决定了电池组件的发电特性,电池组件也是光伏电站的基本发电设备。
光伏组件选择的基本原则:
在产品技术成熟度高、运行可靠的前提下,结合电站周围的自然环境、施工条件、交通运输的状况,选用行业内的主导光伏组件类型。
再根据电站所在地的太阳能资源状况和所选用的光伏组件类型,计算出光伏电站的年发电量,最终选择出综合指标最佳的光伏组件。
光伏电池主要有:
多晶体硅电池、单晶硅电池、薄膜电池、聚光电池等。
受目前国内太阳电池市场的产业现状和技术发展情况影响,市场上主流太阳电池基本为晶硅类电池和薄膜类电池。
太阳能电池技术性能比较表
序号
比较项目
多晶硅
单晶硅
非晶硅薄膜
1
技术成熟性
目前常用的是铸锭多晶硅技术,70年代末研制成功
商业化单晶硅电池经50多年的发展,技术已达成熟阶段
70年代末研制成功,经过
30多年的发展,技术日趋成熟
~11~
2
光电转换效率
商业用电池片一般12%~18%
商业用电池片一般13%~20%
商业用电池一般
8%~15%
3
价格
材料制造简便,节约电耗,总的生产成本比单
晶硅低
材料价格及繁琐的电池制造工艺,使单晶硅成本价格居高不下
生产工艺相对简单,使用原材料少,总的生产成本较低
4
对光照、温度等外部环境适
应性
输出功率与光照强度成正比,在高温条件下效率发挥不充分
多晶硅电池
弱光响应好。
高温性能好,受温度的影响比晶体硅太阳能电池要小
5
组件运行维护
组件故障率极低,自身免维护
同多晶硅电池
柔性组件表面较易积灰,清理困难。
6
组件使用寿命
经实践证明寿命期长,可保证25年使用期
衰减较快,使用寿命只有10-15年
7
外观
不规则深蓝色,可作表面弱光着色处理
黑色、蓝黑色
深蓝色
8
安装方式
利用支架将组件倾斜或平铺于地面建筑屋顶或开阔场地,安装简单,布置紧凑,节约场地
柔性组件重量轻,对屋顶强度要求低,可附着于屋顶表面,刚性组件安装方式同晶硅组
件
9
国内自动化生产情况
产业链完整,生产规模大、技术先进
2007年底2008年初国内开始生产线建设,起步晚,产能没有完全释放
本次根据项目进度,综合考虑组件产能和经济性,本技术方案考虑采用单晶硅。
综合考虑组件效率、技术成熟性、市场占有率、组件产能,以及项目建设工期、厂家供货能力等多种因素,本项目拟采用450W单晶硅单面组件(国内一线品牌,如:
隆基、天合光能、晶科等),能够适应不同的安装环境条件,延长光伏发电系统的整体使用寿命,提高光伏发电系统收益以及降低成本投入。
本次设计选用的450W单晶硅单面组件,主要电气参数如下表:
450W单晶硅组件参数表
型号
LR4-72HPH
项目
单位
参数
备注
组件品牌
国内一线品牌
组件类型
单晶
峰值功率
W
450
~12~
峰值工作电流
10.78
峰值工作电压
V
41.3
开路电压
49.1
短路电流
11.53
组件系统电压
1500VDC(IEC)
最大保险电流
20
输出功率偏差
0-+5W
光电转化效率
%
20.5
最大功率温度系数
%/℃
-0.37
开路电压温度系数
-0.286
工作温度范围
℃
-40~85
组件重量
kg
23.5
组件尺寸
mm
2094×
1038×
35
450Wp单晶硅光伏组件特性曲线
3.1.2逆变器选型
逆变器是分布式光伏系统的核心设备,在光伏系统中承担着将直流电转换为交流电,并根据电网调整交流电的电压、频率,将光伏所发电能送入电网的功能。
逆变器作为电能上网的核心设备,要关注逆变器的转换效率,稳定性,这样才能使更多电能送入电网,带来更多的售电收益。
目前,逆变器根据容量和技术特点不同,主要分为:
集中型逆变器、
组串型逆变器、微型逆变器和直流优化器等4类。
~13~
集中型逆变器主要是指单机功率大于500kW,只有1路MPPT跟踪
大型逆变器,该逆变器优势是转化效率高、价格便宜,电能质量稳定等特点,主要应用于大型地面电站等项目;
组串式逆变器主要是指单台功率1kW-250kW之间,具有多路MPPT、启动电压低、体积重量小,安装灵活等特点,主要适用于场地复杂的山地、屋顶等分布式项目。
微型逆变器是指单台功率为250-1000W之间,可实现对每块组件的独立跟踪,可最大限度的减少周边环境对组件的影响。
组串式逆变器允许多路输入,每路或几路具有MPPT,能够很好的避免并联阵列因模块差异和遮影等因素给系统带来的影响,减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配情况。
组串式逆变器具有以下主要特点:
1)多路MPPT能够减少云层遮挡、光伏组件朝向不一致、组件衰减不一致情况下对发电量的影响,发电量提升约4%以上;
2)组串式并网逆变器的体积小、重量轻,搬运和安装都非常方便,
~14~
不需要专业工具和设备,也不需要专门的配电室,在各种应用中都能够简化施工、减少占地,直流线路连接也不需要直流汇流箱和直流配电柜等。
组串式还具有自耗电低、故障影响小、更换维护方便等优势。
3)能够快速更换逆变器,单一逆变器故障对发电系统影响较小;
4)支持不同型号的组件混用,方便更换和淘汰劣质组件减少电站运维成本;
容配比是指光伏电站中组件标称功率与逆变器额定输出功率的比例。
在我国光伏应用早期,系统一般按照1:
1的容配比设计,这就导致逆变器长期不能满载运行,造成了逆变器的容量浪费。
而适当提高光伏电站组件容量与逆变器容量比例,即超配设计,已成为提高光伏系统综合利用率、降低系统度电成本(LCOE)、提升收益的有效手段。
本方案选择容配比约为
1.2:
1~1.3:
1。
本项目拟选用110kW组串式逆变器,逆变器具体参数如下表所示:
110kW
直流输入
最大输入电压(V)
1100
最大短路电流(每路
MPPT)(A)
40
最大输入电流(每路
26
最低工作电压(kWp)
200
MPPT范围(Vdc)
200V~1000V
额定输入电压
600V
最大直流输入路数
MPPT跟踪数量
10
交流输出
额定功率(kW)
110
交流输出电压范围
3*220V/380V,3*230V/400V,3W+N+PE
输出电压频率(Hz)
50
功率因数
0.8超前-0.8滞后
输出电流总谐波略变率THD
(%%%)
<3(额定功率)
最大效率(%%%)
98.6%%%
中国效率(%%%)
98.1%%%
隔离变压器(有/无)
无变压器
系统
夜间自耗电(W)
<1
- 配套讲稿:
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