北京XX光伏发电项目建议书.docx

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北京XX光伏发电项目建议书

北京XX节能减排

农光互补项目建议书

设计单位：

北京电力经济研究院

实施单位：

北京新光天地能源有限公司

二零一六年六月

1概述┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1

1.1项目概括┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1

1.2项目设计依据┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1

2项目地理气候及光照资源条件┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1

2.1项目所在位置及气候条件┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉1

2.2太阳能资源综合评述┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉2

3光伏系统总体方案┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉3

3.1太阳能电池方阵的安装形式选择┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉3

3.2电池方阵最佳倾角计算分析┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉4

3.3电池方阵间距计算分析┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5

3.4光伏方阵装机容量分析┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6

3.5光伏方阵接入系统方案┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6

4投资估算及效益分析┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6

4.1投资估算┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7

4.2经济效益分析┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7

4.3环境效益评价┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉10

4.4小结┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉11

1概述

1.1项目概况

项目名称：

大兴XX节能减排农光互补光伏发电项目

项目性质：

农业大棚光伏电站

建设地点：

北京市大兴区

建设规模：

项目总建设规模约为2MW。

发电量预测：

本工程25年总发电量约为4541.3万kwh，25年年平均发电约181.6万kwh。

投资估算：

根据XX占地面积为13360m2（约20亩）光伏发电工程总装机容量为2MW，工程总投资1634万元。

1.2项目设计依据

IEC60904-1-2006《光伏器件•第一部分：

光伏电流-电压特性的测量》

IEC/TS61836-2007《太阳光伏能源系统•术语、定义和符号》

GB/T18479-2001《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》

GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》

GB/Z19964-2005《光伏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）

JGJ203-2010《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》

CGC/GF001-2009《400V以下低压并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法》

GB12326-2000《电能质量电压波动和闪变》

GB12325-2003《电能质量供电电压允许偏差》

GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》

2项目地理气候及光照资源条件

2.1项目所在位置及气候条件

本项目位于北京市大兴区，大兴区地处北纬39°49ˊ至40°5ˊ；东经116°21ˊ至116°49ˊ。

西与房山区相毗邻，北连丰台区东与通州区接壤，南与河北省廊坊市相邻。

大兴区属温带大陆型半湿润季风气候，四季分明，降水集中。

春季干燥多风，昼夜温差较大；夏季炎热多雨；秋季晴朗少雨，冷暖适宜，光照充足；冬季寒冷干燥，多风少雪。

年平均气温11.6℃，最冷月1月份平均气温4.6℃，最热月7月平均气温25.9℃，年无霜期192天；年平均降水量581毫米（1971-2000年），夏季降水量占全年的75%。

1998年以来，气候暖干化明显，连年干旱。

全年日照辐射总量为134.24千卡/平方厘米，生理辐射量约占全年辐射总量49%。

全年日照时数共2841.4小时。

图2-1大兴区位于示意图

2.2太阳能资源综合评述

我国太阳能资源的丰富地区约占国土面积96％以上，除四川东北、贵州、湖南、湖北等地太阳能发电年等效小时数低于900小时以外，其他地区年等效小时数均超过900小时。

图2-1太阳能资源分布图

表2-1我国太阳能区域分布表

名称

符号

年总辐射量

（MJ/㎡）

年总辐射量

（kWh/㎡）

平均日辐射量（kWh/㎡）

最丰富带

Ⅰ

≥6300

≥1750

≥4.8

很丰富带

Ⅱ

5040~6300

1400~1750

3.8~4.8

丰富带

Ⅲ

3780~5040

1050~1400

2.9~3.8

一般带

Ⅳ

〈3780

〈1050

〈2.9

综上所述，根据项目所在地区的太阳能总辐射量数据，北京地区属于第II类地区，为我国太阳能资源很丰富类型区，年平均太阳辐射总量较高，能够为光伏电站提供充足的光照资源，满足光伏电站建设所需的太阳能资源需求。

3光伏系统总体方案

3.1太阳能电池方阵的安装形式选择

在光伏发电系统的设计中，光伏组件方阵的安装形式对于系统接受到的太阳

总辐射量有很大的影响，从而影响到光伏供电系统的发电能力。

光伏组件的安装

方式有固定安装式与自动跟踪式两种型式。

自动跟踪系统包括单轴跟踪系统和双

轴跟踪系统。

单轴跟踪（东西方位角跟踪和极轴跟踪）系统以固定的倾角从东往

西跟踪太阳的轨迹，双轴跟踪系统（全跟踪）可以随着太阳轨迹的季节性位置的

变换而改变方位角和倾角。

对于自动跟踪式系统，其倾斜面上能最大程度的接受的太阳总辐射量，从而

增加发电量，但考虑：

（1）自动跟踪式系统虽然自动化程度高，但其自动跟踪式系统缺乏在场址

地区特殊的气候环境下的实际应用的可靠性验证。

在沙尘天气时，其传动部件会

发生沙尘颗粒侵入，增大故障率，加大维护成本；

（2）自动跟踪式系统其逆变器采用并联分散式布置，虽提高一个发电单元

的运行可靠性，单不便于集中控制，且相对固定式逆变器投资加大；

（3）自动跟踪式系统装置复杂，国内成熟且有应用过高海拔、多风沙地区

验证的产品很少，并且其初始成本较固定式安装高很多，后期运行维护较固定式

高。

采用跟踪系统产生的额外发电量的效益，无法抵消安装跟踪装置所需要的综

合成本，因此本工程光伏组件方阵推荐采用固定式安装。

3.2电池方阵最佳倾角计算分析

电池方阵的安装倾角对光伏发电系统的效率影响较大，对于固定式电池列阵

最佳倾角即光伏系统全年发电量最大时的倾角。

3.2.1各倾斜角度的太阳辐射量分析

对于某一倾角固定安装的光伏方阵，所接受的太阳辐射能与倾角有关，较简

便的辐射量计算经验公式为：

R＝S×sin（α+β）/sin（α）+D

式中：

R——倾斜光伏方阵面上的太阳能总辐射量

S——水平面上太阳直接辐射量

D——散射辐射量

α——中午时分的太阳高度角

β——光伏方阵倾角

图3-1太阳辐射量效果图

3.2.2固定式电池方阵最佳倾角确定

通过利用上述公式进行计算并结合光伏发电站设计等规范，北京地区光伏方

阵倾斜角在30°时，光伏方阵面上全年累计的太阳能总辐射量最大，因此，本

工程光伏方阵的倾角确定为30°。

3.2.3方位角的影响分析

北京地区光伏方阵不同方位角接收的太阳辐射量见下表

表3-1不同方位角对太阳辐射量的影响

地点：

北京纬度：

39.9N倾角：

35度

方位（度）

-30

-20

-10

0

10

20

30

年太阳辐射（MWh/㎡）

1.50

1.52

1.53

1.54

1.53

1.52

1.50

从上表可以看出，最佳方位角是0度（向正南）时，光伏方阵接收的太阳

辐射最大。

当方位角偏离10度时，全年光伏方阵面所接收到的辐射量仅减少0.64%。

所以，当由于考虑抗风或避免遮挡而必须调整安装倾角或方位角时，方

位角在20度内，对于发电量的影响很小。

本工程方位角较小（小于10度），因此本工程忽略方位角的影响。

3.3电池方阵间距计算分析

根据已经确定的电池方阵最佳倾角结合项目所在地区的纬度与光伏组件的

规模，计算分析各电池方阵间间距。

太阳高度角α=arcsin（sinϕsinδ+cosϕcosδcosω）

太阳方位角β=arcsin（cosδsinω/cosα）

方阵垂直高度h=l×sinθ

前后排方阵的间距d=L×cosβ

方阵阴影长度L=h/tanα

中心间DD=l+L×cosθ

φ为当地纬度；δ为太阳赤纬角；ω为时角；θ为组件倾角；l为前排光伏

组件斜面长度。

图3-2光伏大棚示意图

3.4光伏方阵装机容量分析及体统方案

本期光伏电场工程装机容量为2MW，初步拟定安装8000块块容量为250Wp多晶硅光伏电池板，并配备安装4台500kW逆变器柜和2台35kV箱式变电站。

在项目建成后，推荐采用场内光伏发电设备和电气设备与6kV升压站统一管理，接受专门的运营机构集中管辖。

4投资估算及效益分析

4.1投资估算

项目投资估算应该包括购置设备、新建配套建筑物、工程建设其他费用、预

备费、建设期利息等。

现阶段本项目投资可以根据装机容量进行估算。

在全国范

围根据的地域、施工难易等因素的不同，光伏电站建设总成本在8~10元/瓦，本项目暂按8.17元/瓦估算。

根据占地面积，光伏发电工程总装机容量为2MWp，工程总投资1634万元。

说明：

由于详细的工程设计和建设方案还未编制，本投资估算仅供参考，待

详细工程设计方案、融资模式等确定下来，方可对工程进行较为准确的投资成本

评估。

4.2经济效益分析

本工程设想项目计算期为26年，其中建设期1年，生产期为25年进行计算。

4.2.1发电效率分析

光伏发电系统在光能转化为上网电能中间，很多环节会产生效率损失，其中

最主要的有三个环节，光伏组件效率、逆变器效率和并网效率。

①光伏组件发电效率η1:

光伏阵列在1000W/㎡太阳辐射强度下,实际的直

流输出功率与标称功率之比。

光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括:

太阳入射角损失、辐射强度损失、组件匹配损失、表面尘埃遮挡损失、温度的影响、最大功率点跟踪（MPPT）精度、以及直流线路损失等。

根据经验数据：

组件功率匹配损失小于5%；灰尘影响组件功率损失小于5%；直流线路损失小于2%；

②逆变器的转换效率η2:

逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比。

③交流并网效率η3:

即从逆变器输出至接入电网的传输效率，其中最主要

的是升压变压器的损耗。

按照工程经验各个环节的效率损失见表4-1，本工程发电效率取79%。

表4-1光伏电站各环节的效率损失

序号

效率损失项目

修正系数

系统效率

1

太阳入射角损失

97%

79.21%

2

辐射强度损失

99%

3

阴影损失

96%

4

温度损失

97%

5

组件质量损失

99%

序号

效率损失项目

修正系数

系统效率

6

组件串并联不匹配损失

98%

7

直流电缆线损

99%

8

并网逆变器效率损失

98%

9

变压器效率损失

97%

10

交流电缆线损

98%

11

其他损失（故障检修停机等）

99%

4.2.2发电量测算

系统的总效率等于上述各部分效率的乘积:

η=η1×η2×η3，按照表4-1，

总效率取79%。

经过以上数据分析得到光伏并网发电系统发电量计算公式如下：

预测发电量=Sarea×Rβ×η；

式中：

Sarea——方阵总面积；

Rβ——Rβ—倾斜方阵面上的太阳总辐射量；

在光伏理论年发电量的基础上，实际上网电量还会受安装倾角、方位角等综

合因素影响。

光伏系统的效率会随着时间逐年衰减，首年和第N年的发电量为

首年发电量=装机容量*组件倾斜面峰值小时数*系统效率*首年衰减率

第N年发电量为：

第N年发电量=装机容量*组件倾斜面峰值小时数*系统效率*（1-第N年累计衰减率）

项目所在地日均光照量约为4.71kWh/m2/d，该项目组件按照南向倾斜30度计算，并科学布置光伏组件，保证冬至日9:

00-15:

00无遮挡，满足规范要求。

根据太阳辐射量、温度等气象资料以及地理位置信息等资料,专用的光伏发

电系统设计软件可以进行仿真计算,求出系统的年总发电量。

这里仅根据有关气

象资料预测并网光伏发电系统的年总发电量，实际发电量会有一定偏差这是正常

现象。

4.2.3财务评价

2013年国务院、国家发展改革委员会出台系列文件，提出国家按照每度电

0.42元的标准给予分布式光伏项目20年补贴；2015年8月北京市财政局、市发展改革委员会联合发布实施了《北京市分布式光伏发电奖励资金管理办法》，规定对2015年1月1日至2019年12月31日期间并网发电的分布式光伏发电项目，按照实际发电量给予每度0.3元（含税）的奖励补贴，连续奖励5年。

项目发电首先满足业主用电需要，多余电量上网。

光伏发电国家补贴0.42元/度，北京市脱硫标杆电价为0.3754元/度，前五年北京市补贴0.3元/度，我们假设业主在2016年3月份，用电84520kWh，电费77699.236元，平均每度用电价格为0.9193元/度。

由4.2.2节，光伏发电最高每年204.4万kWh，平均每月发电17万kWh，因此光伏项目发电量不能由业主全部消纳。

则不能吸纳部分前五年将按每1.0954元/度出售给国家电网，自用部分则是1.639元/度。

则前五年光伏发电年收益为：

光伏年收益1=光伏年发自电量*（0.42元/度+0.919元/度+0.3元/度）=1.639元/度

光伏年收益2=光伏年发出售电量*（0.42元/度+0.3754元/度+0.3元/度）=1.0954元/度

假设自用量与出售电量均等，则前五年平均电价则为1.367元/度

第六年至第二十五年的年收益为：

光伏年收益=光伏年发电量*1.067元/度=1.067元/度

表4-2为光伏项目营收估算。

由表计算得出，在投运第七年项目投资实现完

全收回。

表4-2光伏项目每年营收估算

时间

发电量（MWh）

每年收益/元

逐年收益累加/元

首年发电量

204.4

第1年

204.40

2,794,148.00

2,794,148.00

第2年

202.36

2,766,206.52

5,560,354.52

第3年

200.33

2,738,544.45

8,298,898.97

第4年

198.33

2,711,159.01

11,010,057.99

第5年

196.35

2,684,047.42

13,694,105.41

第6年

194.38

2,074,059.85

15,768,165.25

第7年

192.44

2,053,319.25

17,821,484.50

第8年

190.51

2,032,786.06

19,854,270.56

第9年

188.61

2,012,458.20

21,866,728.75

第10年

186.72

1,992,333.61

23,859,062.37

第11年

184.86

1,972,410.28

25,831,472.65

第12年

183.01

1,952,686.17

27,784,158.82

第13年

181.18

1,933,159.31

29,717,318.13

第14年

179.37

1,913,827.72

31,631,145.85

第15年

177.57

1,894,689.44

33,525,835.30

第16年

175.80

1,875,742.55

35,401,577.84

第17年

174.04

1,856,985.12

37,258,562.97

第18年

172.30

1,838,415.27

39,096,978.24

第19年

170.57

1,820,031.12

40,917,009.36

第20年

168.87

1,801,830.81

42,718,840.17

第21年

167.18

1,783,812.50

44,502,652.67

第22年

165.51

1,765,974.37

46,268,627.04

第23年

163.85

1,748,314.63

48,016,941.67

第24年

162.21

1,730,831.48

49,747,773.16

第25年

160.59

1,713,523.17

51,461,296.33

说明，本章节估算的投资回报没有考虑税收和利率。

4.3环境效益评价

综上所述，本工程25年总发电量约为4541.3万kwh，25年年平均发电约181.6万kwh。

太阳能建设项目为清洁能源工程，利用光能资源发电，每年可节约大量地煤

炭资源。

根据国际能源署（IEA）《世界能源展望2007》，中国的CO2排放指数为：

0.814kg/kWh，同时，我国火电厂每发电上网1kWh，需消耗标准煤305g，排放6.2克的硫氧化物（SOx）（脱硫前统计数据）和2.1克的氮氧化物（NOx）（脱

氮前统计数据），对环境和生态造成不利的影响。

与同类容量的燃煤火电厂相比，

按照火电煤耗（标准）305g/kWh计，共可节约标准煤约13851t，减排CO2约36966t，减排硫化物281t，减排氮氧化物95t，表4-3为节能减排效果表。

表4-3节能减排效果表

发电量/万度

节煤/吨

减排CO2/吨

减排硫化物/吨

减排氮氧化物/吨

25年总量

4541.33

13851.06

36966.43

281.56

95.37

25年年均

181.65

554.03

1478.63

11.26

3.81

太阳能发电是清洁、无污染的可再生能源，太阳能光伏发电的过程是将太阳

能转变成电能的过程。

在整个运行过程中，不会产生大气、水、固体废弃物等方

面的污染物，也不会产生大的噪声污染。

从节约煤炭资源和环境保护的角度分析，

太阳能点成的建设代替燃煤电场的建设，将大大减少对周围环境的污染，并起到

利用清洁自然可再生资源、节约不可再生的化石能源、减少污染及保护生态环境

的作用。

具有明显的社会效益及突出的环境效益。

并可节约煤电，同时也具有良

好的经济效益。

4.4小结

XX节能减排农光互补光伏发电项目总建设规模约为2MWp，工程总投资1634万元，25年总发电量约为4541.33万kWh。

综上所述，本项目在投运的第七年能够实现完全收回投资成本，因此从项目的经济回报性以及对环境效益分析考虑，建设XX节能减排农光互补光伏发电项目可行的。