互联网+智慧能源项目可行性研究报告.docx
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互联网+智慧能源项目可行性研究报告
互联网+智慧能源项目
项
目
建
议
书
一.项目概述
1.1项目概况
1.2投资方简况
1.3设计方简况
二.光伏产业现状
2.1国际现状
2.2国内现状
三.项目选址
3.1光伏发电选址概况
3.2选址太阳能资源情况
3.3发电量预测
四.建设规模和总体方案
五.环境保护 、劳动安全与工业卫生
5.1环境保护
5.2劳动安全与工业卫生
5.3结论
六.工程进度计划与安排
6.1进度安排原则
6.2项目实施进度
七.投资估算和经济分析
7.1投资估算
7.2经济评价
八.社会和环境效益评价
8.1社会及经济效益
8.2环境效益
一、项目概述:
1.1项目概况
##160万m2世界级·全生态城市中心，扼守深圳北站商务区、华为科技新城与福田CBD黄金三角核心区位，囊括了联盟商务区、都心豪宅区、旗舰商业区、酒店公寓区、生态休闲区，涵盖了写字楼、住宅、商业、酒店公寓、文体、学校等，突破传统产业园区单一开发模式，形成全方位、多业态、可持续发展的全生态城市中心，全面满足企业发展需求已达到全面发展。
互联网+智慧能源项目拟建设100kWp光伏配套350kWh储能及供储一体化能源调配系统，形成光伏储能局部微电网，供应日常商业物业电力。
1.2投资与运营方
##集团成立于1989年，总部位于深圳，历经二十余载发展，##集团已形成了“房地产综合开发，商业地产运营和金融投资”并驾齐驱的三元驱动模式。
##2005年开始涉足商业地产领域，是国内较早进入商业地产领域的开发商之一，目前商业运营规模超100万平方米。
从首创国内情景式休闲购物中心##Park，形成包括Park、City、GO、Street在内的“系”产品线，拥有全球140多个家居品牌的国际高端家居购物中心“##第三空间”，吸引了平安集团总部入驻的5A级写字楼“##发展中心”，在深圳福田打造“##丽思卡尔顿酒店”，##建立了良性循环的商业生态圈，并与万豪、山姆、麦德龙、世邦魏理仕等百余世界知名品牌成为长期友好的合作伙伴。
1.3规划与实施方
***电力技术研究院有限公司，是深交所上市公司***旗下全资子公司，注册资金3亿元，主要从事风能、太阳能、水力、智能电网、电池与储能技术研发与技术咨询服务；风能、太阳能、水力、储能电站投资、建设、运营与维护；光伏组件、逆变器、储能系统的研发、设计、组装、技术咨询及服务；电力供应与销售；电站建设相关的零部件销售；电力工程设计和施工；能源项目投资；国内贸易；货物及技术进出口业务。
二、光伏产业现状
2.1国际现状
太阳能伏发电系统由于其能源来自太阳，取之不尽，用之不竭，获得了人们的青睐。
同时由于太阳能光伏发电系统没有转动部件，没有噪音污染，基本无故障，比其他常规发电方式都要好，对环境没有污染，非常环保。
太阳能电池的使用寿命很长，一般可达到20年，其标准为太阳能电池发电能力衰减到额定值的80%以下即认为寿命终止。
太阳能光伏发电系统的主要投资集中在太阳能电池上，所以一般定义系统的使用寿命以太阳能电池寿命为准。
太阳能光伏发电一次投入，长期收益。
绿色技术媒介研究（GTMrese-arch）发布的数据显示，2016年太阳能光伏容量达到64GW。
国际能源署太阳能光伏发电项目（IEAPVPS）分析报告显示，2015年全球光伏新增装机容量为50GW，累计装机容量为227GW。
2015年我国新增太阳能光伏装机容量排名第一，为15.13GW，排名第二位和第三位的分别是日本（11GW）和美国（7.3GW）,欧洲市场规模为7GW。
亚太地区占据2015年全球光伏市场装机容量59%，从2013年起连续三年排名第一。
该市场从2005年的1.4GW增长到2010年的16.6GW，2015年为50GW。
太阳能光伏发电对整个电力需求年贡献率超过1%的国家已经达到22个，其中意大利为8%，希腊为7.4%，德国为7.1%。
全球光伏贡献率占据全球电力需求的1.3%。
在全球累计装机容量前十位的国家中，中国、德国、日本、美国和意大利5个国家的累计装机容量均超过10GW，5个国家的累计装机容量之和占全球累计装机容量的71.4%，达到162GW。
2015年，全球多晶硅产量持续上升，总产量将达到3.4×105t，同比增长12.6%；太阳能光伏组件产量约为60GW，同比增长15.4%。
2.2国内现状
2017年7月28日国家能源局发布《关于可再生能源发展“十三五”规划实施的指导意见》，将原定的到2020年底光伏发电装机105GW，调整为2017-2020年光伏要新增建设规模4年共计86.5GW。
《意见》印发同时，《2017~2020年风电新增建设规模方案》《2017～2020年光伏电站新增建设规模方案》《生物质发电“十三五”规划布局方案》3份文件同步下发，对我国各省（区、市）2017～2020年各年度可再生能源建设规模进行明确规定，《光伏方案》明确，2017～2020年，除北京、天津、上海、福建、重庆、西藏、海南7省（区、市）自行管理本地建设规模，甘肃、宁夏、新疆（含兵团）3个弃光“重灾区”暂不安排建设规模，河北、山西、内蒙古等21个省（区、市）计划累计新增光伏电站5450万千瓦、领跑技术基地3200万千瓦，到2020年规划并网12800万千瓦（不含领跑技术基地）。
截至2016年，光伏发电累计装机7742万千瓦。
如果7个红色预警地区的光伏行业能够顺利缓解弃光难题继续发展，再加上本不受规模目标限制的分布式光伏发电、村级扶贫电站及跨省跨区输电通道配套建设的光伏电站，最终实现“十三五”原规划目标翻番。
2015年我国新增光伏装机容量为15.13GW，占全球新增光伏装机容量的四分之一以上，占我国光伏电池组件年产量的约三分之一，完成了2015年新增光伏装机15GW的目标。
截至2015年年底，我国光伏发电累计装机容量为43.18GW，首次超越德国，成为全球光伏累计装机容量最大的国家。
其中光伏电站装机容量为37.12GW，分布式光伏装机容量为6.06GW，年发电量为39.2TWh。
与2014年全国新增并网光伏发电容量10.6GW相比，2015年新增装机容量有较大幅度增长。
三、项目选址
3.1光伏发电选址概况
##银湖谷位于深圳市龙岗区坂田街道，南依银湖山郊野公园，北邻五和大道，占地面积为622900㎡，建筑面积为1600000㎡。
图3-1##银湖谷区域位置图
项目光伏板敷设于创客基地建筑物屋顶，储能设置于幼儿园与附小之间区域空地或创客基地建筑物屋顶。
3.2选址太阳能资源情况
深圳市大部分地区属于太阳能资源丰富与很丰富地区。
平原地区太阳辐射年总量在4759-5116MJ/m2之间，山地南坡南坡太阳辐射年总量在4027-4759MJ/m2之间，山地北坡太阳辐射年总量在3135-4223MJ/m2之间。
从季节划分来看，夏秋两季我市太阳辐射最为丰富，夏中季平地在1200-1500MJ/m2之间，山地在900-1200MJ/m2，候且南北坡的差异不大；秋季平地在1200-1300MJ/m2之间，山地南北坡差异明显增大，北坡为背阴坡，总辐射在气800-1000MJ/m2，南坡为向阳坡，总辐射在1200-1500MJ/m2之间。
从月度划分来看，7月的太阳辐射总量最为丰富，市2月的太阳辐射总量最少。
图3-3深圳市太阳年辐射总量的分布（MJ/m2）
项目所在地位于银湖山北侧山脚，平均太阳年辐射总量为3135MJ/m2。
平均光照时长为1837.6h。
图3-4深圳市2016年各月日照时数分布（单位：
h）
3.3发电量预测
根据太阳能辐射量及光照时长，太阳能单位面积年辐射量=3135×106／1837.6/3600=473.897W/m2。
光光生伏特效应的转化率为单晶硅：
24.7%，多晶硅：
20.3%，薄膜：
19.5%。
光伏板的发电量为单晶硅;117W/m2，多晶硅：
96.2W/m2，薄膜：
92.4W/m2。
拟建50kWp光伏发电，选用目前市场上主流275w光伏板的型号，需要安装182块，每块尺寸为1650mm×991m×35mm（其中光伏玻璃的尺寸为1590×931mm），光伏板总面积为269.4m2。
总占地面积为297.6/0.68=437m2。
建站地址位于山地北坡山脚下，年太阳能辐射总量取3135MJ/m2，由此可得年总发电量为43582度。
表3.1常见单晶光伏板电学性能表
功率等级
270
275
280
285
290
标准测试条件（STC）1下的最低数值（功率正公差+5W/-0W）
最大功率2PMPP[W]
270
275
280
285
290
最
短路电流*ISC[A]
9.08
9.2
9.3
9.35
9.48
低
开路电压*VOC[V]
37.8
38
38.1
38.3
38.5
数
最大功率点电流*IMPP[A]
8.63
8.74
8.84
8.94
9.04
值
最大功率点电压*VMPP[V]
31.3
31.5
31.7
31.9
32.1
转换效率2η[%]
≥16.5
≥16.8
≥17.1
≥17.4
≥17.7
标称工作条件（NOC）3下的最低数值
最大功率2PMPP[W]
199
202
206
210
213
最
短路电流*ISC[A]
7.34
7.44
7.52
7.56
7.67
低
开路电压*VOC[V]
35.5
35.6
35.7
35.9
36.1
数
最大功率点电流*IMPP[A]
6.9
6.99
7.06
7.14
7.22
值
最大功率点电压*VMPP[V]
28.8
29
29.2
29.3
29.5
11000W/m2，25℃，光谱AM1.5G；2测试公差STC±3%，NOC±5%；
3800W/m2，NOCT，光谱AM1.5G；*典型值，实际值可能存在偏差。
四.建设规模和总体方案
建设50kWp光伏配套200kWh储能及供储一体化能源调配系统，形成光伏储能局部微电网，供应日常商业物业电力。
图4-1互联网+智慧能源模式图
4.1100kWp太阳能光伏发电方案
4.1.1光伏发电系统构成
##world银湖谷100KWp的发电单元，根据就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，采用分布式光伏发电系统，采用建构筑物屋顶铺设光伏板，节约用地，充分利用屋顶空间。
基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。
运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。
图4-2屋顶光伏安装效果图
4.1.2电池组件特性类别与选型
太阳能电池单体是用于光电转换的最小单元。
它的尺寸约4cm2到100cm2。
太阳能电池单体工作电压为0.45～0.50伏，工作电流为20mA/cm2，一般不能单独作为电源使用。
将太阳能电池单体进行串联并联和封装后，就成为太阳能电池组件。
太阳能电池再经过串联，并联装在支架上，就构成了大阳能电池方阵。
它的功率从几瓦到几百瓦，可以单独作为电源，它也可以输出几百瓦，几千瓦或更大的功率，是光伏电站的电能产生器。
太阳能电池的伏安特性随着温度的上升开路电压减小，在最大功率点的典型温度系数为-0.4%/℃。
在衡量太阳能电池组件的性能时需用到峰值功率，其单位是峰瓦（Wp）。
在标准条件下（光谱幅照度1000W/mq，光谱AM1.5，电池温度25℃），太阳能电池组件所输出的最大功率被称为峰值功率。
目前整个光伏发电的行业使用的均为硅太阳能电池。
以硅材料作为基体的太阳能电池。
如单晶硅太阳电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池等。
制作多晶硅太阳能电池的材料，用纯度不太高的太阳级硅即可。
而太阳级硅由冶金级硅用简单的工艺就可以加工制成。
多晶硅材料又有带状硅、铸造硅、薄膜多晶硅等。
用它们制造的太阳能电池有薄膜和片状两种。
1）单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳电池是当前开发最快的一种太阳电池，它的结构和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。
这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求99.999%。
为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。
单晶硅太阳能电池的制造成本较高，但光电转化效率也最高，国际公认最高效率在AM1.5条件下为24％，地面用大量生产的在AM1条件下多在11.7%～18％之间。
目前单晶硅的转化效率是其他晶硅材料中最高的。
2）多晶硅太阳能电池
目前多晶硅太阳电池使用的多晶硅材料多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅材料和冶金级硅材料熔化浇铸而成，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。
这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材料利用率和方便组装。
多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约12%左右，稍低于单晶硅太阳电池，但其材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，但转化率较单晶硅电池比低很多。
3）非晶硅太阳能电池
非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低，非常吸引人。
非晶硅太阳电池的结构各有不同，其中有一种较好的结构叫PIN电池，它是在衬底上先沉积一层掺磷的N型非晶硅，再沉积一层未掺杂的I层，然后再沉积一层掺硼的P型非晶硅，最后用电子束蒸发一层减反射膜，并蒸镀银电极。
此种制作工艺，可以采用一连串沉积室，在生产中构成连续程序，以实现大批量生产。
同时，非晶硅太阳电池很薄，可以制成叠层式，或采用集成电路的方法制造，在一个平面上，用适当的掩模工艺，一次制作多个串联电池，以获得较高的电压。
现在日本生产的非晶硅串联太阳电池可达2.4伏。
非晶硅太阳电池存在的问题是光电转换率偏低，且不够稳定，所以尚未大量用作大型太阳能电源，多半用于如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。
单晶硅太阳能电池制作工艺复杂，生产过程能耗高，光伏打效应转换效率高，市场价格贵；多晶硅太阳能电池虽然转换效率低于单晶硅，但制作相对简便，生产过程能耗低，由于成本低廉，市场占有率最大；非晶硅薄膜太阳能电池转换效率最低，弱刚性能稳定，有一定的柔性，可以铺设与玻璃幕墙及其他需要弯折的建筑物外墙处。
考虑到##world创业园的依山而建，建筑物上面多被绿色植物覆盖，仅有空调机房顶棚一小部分区域可以加装光伏板，推荐选取多晶硅光伏电池组件。
4.1.3电池组件支架的选取
光伏电池组件支架分为固定式和跟踪式（循迹系统）。
阳光循迹系统又分为水平儋州循迹系统、竖直单轴循迹系统、倾斜单轴循迹系统和双轴循迹系统。
经太阳能发电专业机构测试，跟踪式（循迹系统）比固定式可多转化输出30%的太阳能，会增加0.6元/W运营成本。
鉴于##World产业园屋顶装机规模不超过千瓦级，且用户也不便于进行设备维护，采用目前现有的已装设好的固定支架。
4.1.4汇流箱与配电柜的选取
（1）光伏阵列防雷汇流箱
系统使用的汇流箱工作模式采用6进1出，即把相同规格的6路电池串列输入经汇流后输出1路直流。
（2）直流防雷配电柜
光伏并网发电系统配置的直流防雷配电柜，安装在室内，主要是将汇流箱输出的直流电缆接入后进行汇流，再与并网逆变器连接，方便操作和维护。
4.1.5并网逆变器的选择
并网逆变器采用运用电流控制型PWM有源逆变技术和优质进口高效隔离变压器，可靠性高，保护功能齐全，且具有电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等特点。
并网逆变器的主要性能特点如下：
1）采用了光伏组件的最大功率点跟踪技术（MPPT）；
2）采用50HZ工频隔离变压器，实现光伏阵列和电网之间的相互隔离；
3）具有直流输入手动分断开关，交流电网手动分断开关，紧急停机操作开关；
4）具有先进的孤岛效应检测方案及完善的监控功能；
5）具有过载、短路、电网异常等故障保护及告警功能；
6）宽直流输入电压范围，整机效率高达96.5%；
7）逆变器正常工作允许电网三相线电压范围为：
AC330V～AC450V，频率范围为：
47－51.5Hz；
8）可显示设备的各项运行数据、实时故障数据、历史故障数据、总发电量数据和历史发电量数据，以及设备的工作状态。
4.1.6 系统防雷接地装置
为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击、浪涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统的防雷接地装置必不可少。
系统的防雷接地装置主要有以下几个方面供参考：
（1）敷设接地线，在进行太阳电池方阵基础处，选择附近土层较厚、潮湿的地点，挖1～2米深地线坑，采用40扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用
10mm2铜芯电缆，接地电阻应小于4欧姆。
（2）为防止感应雷击、浪涌等情况造成过电压而损坏并网设备，其防雷措施主要采用防雷器来保护，采用下列方法防雷措施：
1）直流侧防雷措施：
太阳电池串列经汇流箱后通过电缆接入直流防雷配电柜，汇流箱和配电柜内都配置防雷器，经过防雷装置有效地避免雷击导致设备的损坏；
2）交流侧防雷措施：
低压开关柜都配置防雷装置，有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏，设备的外壳实行可靠接地。
4.2200kWh储能系统方案
储能系统由电池、能量转换系统（PCS）、电池管理系统（BMS）及监控系统（含电网应用策略）等关键设备组成。
4.2.1储能电池的特性与配置
在各种储能电池中中，锂离子电池在能量密度方面具有绝对优势在能量密度方面具有绝对优势，锂离子电池作为正极材料的锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。
表4-1常见储能锂电池特性表
储能电池选择磷酸铁锂电池，LiFePO4电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V。
容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全（不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸）、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。
本项目推荐使用磷酸铁锂电池。
其特性曲线图如下。
图4-3过充特性曲线
图4-4过放特性曲线
图4-5短路特性曲线
图4-6针刺电压特性曲线
图4-7热冲击电压特性曲线
根据光伏配置情况，储能电池总容量考虑满足一天光伏发电量的全部存储。
拟选用200kWh储能电站。
共安装3788块。
选配的LiFePO4电池性能参数见下表。
表4.2磷酸铁锂电池电化学性能参数
序号
项目
规格
备注
1
标称容量
15.5Ah
2
标称电压
3.2V
1/3C放电
3
标称能量
52.8Wh
4
交流内阻
≤6mΩ
5
电池重量
453±8g
6
电池尺寸
27*70*120mm
7
标准充电方式
恒流1/3C充电3.65V，再恒压充电，截止电流0.05C
CC/CV
8
标准放电方式
恒流1C放电至2.0V
9
最大连续放电电流
4C（66A）
10
最大脉冲放电电流（30s）
6C（99A）
11
最大连续充电电流
2C（33A）
12
最大脉冲充电电流（10s）
4C（66A）
13
自放电率
≤3%/月
14
重量比能量
≥115Wh/kg
15
体积比能量
≥230Wh/l
16
重量比功率
≥650W/kg
17
循环寿命
≥4000
10-90%DOD
为保证系统在连续阴雨天或其它太阳辐射不足情况下正常使用，系统接入市电作为辅助能源。
保证用电负荷全天候不断电。
设计蓄电池容量满足负荷在当天充电当天使用蓄电池的电，不设置连续阴雨天的要求。
4.2.2能量转换系统（PCS）系统特征与选型
能量管理系统（PCS）实现对电池充放电的控制，满足储能系统并网要求。
实现多目标的变流器控制策略，一方面精确控制充放电过程中的电压、电流，确保电池组高效充放电；另一方面根据调度指令，进行双向平滑切换运行，实现有功、无功独立控制。
另外，在电网故障条件下，研究多储能PCS单元的协调控制，实现对局部电网的安全运行。
智能组件将PCS需要上传的开关量、模拟量、非电量、运行信息等转换为IEC61850协议通过以太网上传给监控系统，同时将监控系统下发的模式切换命令及定值设定转发给PCS。
储能双向变流器（PCS）是指具有双向通道（交直交）的电力电子变换运行单元。
一般具有以下功能：
1）.充电、放电一体化设计，实现交流系统和直流系统的能量双向流动；
2）.主功率回路采用高可靠性智能功率模块；控制器采用总线不出芯片的32位高性能CPU；
3）.高效的矢量控制算法，实现有功、无功的解耦控制；
4）.功率因数任意可调，在容量范围内可以全发无功，实现无功补偿；
5）.在MEMS（微网能量管理系统）的调度下，主动参与电网调峰，有效缓解大电网的压力；
6）.支持并网运行、孤网运行；并可以实现并网与孤网状态的自动切换；
7）.峰谷电价时，支持在谷电价时储能，高电价时放电的运行模式，实现对负荷的“削峰填谷”，满足对电动汽车等临时性暂态负荷的需求；
8）.先进主动式孤岛检测，结合主动式与被动式原理，满足UL1741标准；
9）.完善的继电保护功能，有效防止逆变器的异常损坏；
10）.提供CAN和以太网接口，可接入BMS（电池管理系统）与MEMS，支持IEC61850规约；
11）.多个100KVA模块可以任意组合，组成更大容量的储能电站（如1MW储能电站）；
12）.支持多种储能电池，不同的型号仅控制器的软件不同；
13）.高可靠性机柜设计，满足不同运行区域需要。
图4-8能量管理系统（PCS）智能组件组网图
电能转换系统（PCS）电池屏柜是由逆变器柜、PCS柜、交流柜、电池柜、通讯柜组屏使用的结构屏柜。
广泛应用于电厂电站、配网自动化系统及其直流电源应用领域。
4.2.3电池管理系统方案
电池系统单元管理系统（BatteryArrayManagementSystem）由BAMS主机及工业触摸屏组成，负责管理一个PCS对应的电池系统单元的全部电池，BAMS可以管理对应数量的BCMS。
BAMS包括了两个功能模块：
BAMS主机、触摸屏。
电池系统单元管理系统（BAMS）主要功能如下：
（1）接受BCMS上报电池电压，电池温度，电池组串电流等常规维护信息，并记录充放电次数，开始/结束充/放电时间/温度/电流/电压等信息，产生相应模拟量数据库。
（2）接受BCMS上报报警和保护事件信息，并产生事件日志数据库。
（3）接受就地监控系统的查询，上报电池系统单元模拟量数据以及告警和保护事件信息。
（4）统计估算下辖电池系统单元剩余电量（SOC），评估电池系统单元的健康状况（SOH）。
（5）在就地监控系统和PCS的配合下完成电池系统单元的最大可用容量标定和SOC的标定。
（6）与就地监控系统通信，完成下列功能：
1）电池系统单元出现过压/欠压/过流/高温/低温/短路以及其他异常时向就地监控系统发送
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