屋顶光伏发电项目可行性研究报告Word下载.docx

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GB50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》

GB50222-95《建筑内部装修设计防火规范》

DL/T5003-2005《电力系统调度自动化设计技术规程》

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GB8978-1996《污水综合排放标准》

GB3096-2008《声环境质量标准》

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GB8702-88《电磁辐射防护规定》

GB50011-2001《建筑抗震设计规范》

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GB50034-1992《工业企业照明设计标准》

GBZ1《工业企业涉及卫生标准》

DL5053《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》

DL5027-1993《电力设备典型消防规程》

GB/T18210-2000《晶体硅光伏方阵Ⅰ-Ⅴ特性的现场测量》

GB/T20514-2006《光伏系统功率调节器效率测量程序》

GB/T20513-2006《光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则》

GBT20047.12006《光伏（PV）组件安全鉴定第一部分结构要求》IEC617302《光伏（PV）组件安全鉴定第二部分试验要求》GB/T2423.1-2001《电工电子产品基本环境试验规程试验A:

低温

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GB/T2423.2-2001《电工电子产品基本环境试验规程试验B:

高温

GB/T2423.9-2001《电工电子产品基本环境试验规程试验Cb:

设备

用恒定湿热试验方法》

GB3859.2-1993《半导体变流器应用导致》

GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》

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EN61000-6-2《电磁兼容性（EMC）第6-2部分：

通用标准工业环

境的抗扰度》

EN61000-6-4《电磁兼容性（EMC）第6-4部分：

境用辐射标准》

EN50178《用于电力安装的电气设备》

《中华人民共和国劳动法》

《中华人民共和国职业病安全生产法》

《中华人民共和国职业病防治法》

《中华人民共和国消防法》

《电力监管条例》（国务院令【2005】第432号）

《国务院关于特大安全事故行政责任追究的规定》（国务院令第

302号）

《中华人民共和国环境保护法》

《中华人民共和国环境影响评价法》

《中华人民共和国水土保持法》

《中华人民共和国电力法》

《中华人民共和国防沙治沙法》

《中华人民共和国文物保护法》

《建设项目环境保护管理条例》（国务院令第253号）

1.3太阳能并网发电系统原理框图

3.项目任务与规模

2.1建设的必要性

2.1.1节能减排的需要

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，能源结构中将近76%由煤炭供给，这种过度依赖石化燃料的能源结构已经造成了很大的环境、经济和社会负面影响。

大量的煤炭开采、运输和燃烧，对我国的生态环境已经造成了极大的破坏。

大力开发太阳能、风能、生物质能等可再生能源利用技术是保证我国能源供应安全和实现国民经济可持续发展的必然选择。

我国在能源领域实行的工作重点和主要任务是首先加快能源结构调整步伐，努力提高清洁能源开发生产能力。

提出了“十一五”节能减排20%的重要目标，以太阳能发电、风力发电、太阳能热水器、大型沼气工程为重点，以“设备国产化、产品标准化、产业规模化、市场规模化”为目标，可快可再生能源的开发。

积极鼓励和推动全社会的科技创新活动。

我国已将科学发展观作为治国理念，通过制订、颁布和实施《可再生能源法》，大力推动可再生能源的利用。

太阳能光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环保。

根据计算，本光伏电站的运行，可替代燃煤电厂年发电量减少1023*104KWh。

考虑到制造单晶硅时的耗能和引起的CO2排放等因素，本工程实际可节省燃煤3585.8t/a；

减少温室气体CO2排放量7536.9t/a；

减少SO2排放26.1t/a；

减少NOX排放18.4t/a（燃煤电厂烟气中的NOX浓度按450mg/Nm3计）；

减少灰渣排放537.9t/a，其节能减排效果是十分显著的，显示较高的环境效益。

到2008年，我国太阳能光伏电池的年产量已达到了2GWp，光伏产业就业人口二十多万。

我国已成为世界上太阳电池组件的第一生产大国，但遗憾的是我国生产的98%以上的太阳能电池组件是出口到欧美和其他国家，国内的太阳能发电项目较少。

2008年全年全国装机不到40MWp，而同期全球装机已达到了5.6GWp。

2008年我国已接入国家电网并进入商业运营的兆瓦级大型光伏并网发电项目仅有两个，即上海崇明前卫村兆级太阳能光伏发电项目和上海临港新城兆瓦级太阳能光伏发电项目。

这和我国世界第一太阳电池组件的生产能力是很不相称的。

2.1.2加快能源电力结构调整的需要

2007年，某某电网火电装机比重过大，每年耗用大量的燃煤，CO2、SO2等排放量造成生态环境的破坏和严重污染，且火电燃料运输势必增加发电成本。

根据我国《可再生能源中长期发展规划》，提出了未来15年可再生能源发展的目标：

到2020年可再生能源在能源结构中的比例争取

达到16%。

某某省的可再生能源中，除水电外，相对于其他能源，太阳能发电技术已日趋成熟，从资源以及太阳能产品的发展趋势来看，在某某省开发太阳能兆瓦级发电项目，将改变能源结构，有利于增加可再生能源的比例，同时太阳能发电不受地域限制，所发电力稳定，可与其它清洁能源互补，优化系统电源结构，没有任何污染减轻环保压力。

2.1.3改善生态、保护环境的需要

在全球能源形势紧张、全球气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。

环境状况已经警示我国所能拥有的排放空间已经十分有限了，再不加大清洁能源和可再生能源的份额，我国的经济和社会发展就将被迫减速。

提高可再生能源利用率，尤其发展太阳能发电是改善生态、保护环境的有效途径。

太阳能光伏发电以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点，在太阳能产业的发展中占有重要地位。

2.2项目任务与规模

按某某科技发展有限公司的要求，某某4.95MW光伏太阳能电站项目的建设规模为4.95MWp（全部太阳电池组件稳定效率下标称功率的代数和不低于4.95MWp）。

本期单晶硅电池组件稳定效率下标称功率的代数和不低于规划全部太阳电池组件在稳定效率下标称功率的代数和不低于4.55MWp。

3.太阳能资源和当地气象地理条件

3.1气候条件

某某为北亚热带湿润气候区，兼有海洋性和大陆性气候特征，具有春秋短、冬夏长、四季分明的特点，季风特征明显，雨量充沛、日照充足。

春季阴湿多雨，冷暖交替；

夏季梅雨明显，湿热的高湿期长；

秋季受台风地势影响，秋旱及连日阴雨相间出现；

冬季干燥寒冷，严寒期短。

年平均气温15℃左右，夏季最高达40℃以上，冬季最低气温可达-20℃。

最冷月为1月，月平均气温1.8℃；

最热月为7月，月平均气温为27.5℃。

全年无霜期平均212天；

全年平均日照2140小时；

全年平均降水量1020mm。

由于受季风气候的影响，年降水量的季节变化较大，汛期（6~9月）降水量约占全年降水量的60%~70%。

3.2太阳能辐照强度分析

3.2.1我国太阳能资源分布

我国太阳能资源丰富程度的等级划分标准及分布区域见表1图1。

表3.2.1-1全国太阳能资源丰富程度等级

图3.2.1-2全国太阳能资源丰富程度等级分布图

3.2.2某某省太阳能资源概况

某某省大部分地区太阳能资源较贫乏地区（年均太阳辐射总量为4200~5400MJ/（m2.a），太阳总辐射呈北丰南贫趋势。

相对来说，连云港地区、盐城北部、徐州东北部及宿迁北部地区的太阳资源相对较丰富，年均总辐射可达5000MJ/（m2.a）,年均日照时数在2300h以上属于资源丰富区；

苏南地区及中部地区年均总辐射相对较少，日照时数在1900~2300h，属于资源贫乏区。

研究区的太阳能总辐射与日照时数都存在自北向南逐渐减少的趋势，可以认为某某省太阳能资源北丰南贫。

3.2.3某某市太阳能资源条件分析与评价

某某市太阳能资源丰富，全年辐射总量4521.5兆焦/平方米，年均日照2039.8小时。

参照《太阳能资源评估方法》（QX/T89-2008）,某某太阳能资源属于Ⅲ级地区。

某某市属于亚热带湿润气候区，是全国太阳辐射和日照时数较多的地区之一，平均10年太阳能月辐射总量及日照时数分布见图2。

图3.2.3-1全国太阳能资源丰富程度等级分布图

通过上图可以看出，某某太阳能辐射总量和日照时数在时间分布上较为集中，主要分布在4-9月份，与当地用电负荷高峰时间分布一致，可利用性较好。

根据某某市太阳能资源特点，综合考虑当地可利用土地资源等客观情况，某某适宜采用与建筑结合的屋顶太阳能光伏发电、太阳能公共照明等多种形式，以此实现太阳能资源的综合化和规模化利用，达到与城市建筑完美融合的效果。

3.3交通运输

某某西接南京，东连扬州，南濒长江，与镇江隔江相望，北部与安徽省滁州天长市接壤。

长江岸线27公里，直顺稳定、深泓临岸是

理想的建港岸线，宇宁通高速公路、沿江高等级公路、宁启铁路共同组成了某某四通八达的水陆交通网，随着润扬大桥的建成，某某与上海、南京、扬州、镇江等大中城市的距离近在咫尺。

4.总体设计方案

4.1场址选择

某某新能源科技发展有限公司，利用其现有厂房屋顶建设分布式光伏电站，光伏电站所发的电主要供该企业使用，属于用户侧并网自发自用，多余上网的分布式光伏电站，具有良好的经济效益。

某某新能源科技发展有限公司的厂房建筑结构及屋顶承载能力能够满足铺设太阳能电池板的要求

4.2主要设计原则

（1）设计寿命为25年（不含建设期）。

（2）采用单晶硅电池。

这是考虑到太阳电池的应用目前是以晶体硅电池为主，。

（3）单晶硅电池组件在稳定效率下标称功率的不少于4.55MWp。

（4）为降低造价和扶持国产设备，本项目单晶硅电池组件、逆变器等主要设备全部选用国产设备，国产化率为99.92%。

（5）根据某某地区多年的太阳能辐射为计算依据，对单晶硅电池组件进行年发电量计算。

（6）系统方阵的倾角设计以获取全年最大太阳能辐射为基准。

（7）光伏发电系统以MWp为一个基本单元，每个基本单元是配置2台500kw逆变器，还是4台250kw逆变器，待项目批准后通过

技术经济分析决定。

从逆变器的投资看，*250kw要比*500kw大，但逆变器故障对发电的影响比较小。

（8）逆变器的工作方式是各不自独立并网，采用群控方式。

（9）并网逆变器与输电网（10kv）的连接通过升压变压器完成，逆变器自身不带变压器，逆变后直接通过升压变完成升压。

（10）太阳电池方阵采用固定安装方式，不采用自动向日跟踪系统。

这是考虑到目前国外自动向日跟踪装置的价格较高，而国产向日跟踪装置的性能还有待长期运行验证。

（11）优化方阵支架和基础的设计，在满足安全运行的前提下尽量降低造价和方便施工。

（12）每兆瓦太阳电池方阵配置一个逆变器室，将交流配电柜、直流配电柜、逆变器和10kv/0.27kv变压器安置其中。

逆变器室布置在每兆瓦的太阳电池方阵近中间的位置以减少电缆的长度，并且不遮蔽布置在其北面的太阳电池组件上的阳光。

（13）对每一串太阳电池组件的电性能参数进行检测，及时发现故障并检修和更换。

（14）对电站的输出电压、频率、功率因数和谐波进行监测和记录，以确保电站输出的电能质量符合电网要求。

4.3总体设计系统总图

1MWp组件的接线图如图4.3-1所示：

5.电站的技术设计

5.1太阳能电池组件

5.1.1太阳电池组件

太阳能电池按材料可分为晶体硅太阳电池、。

晶体硅太阳电池包括单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池两种，是目前PV（Photovoltaic）市场上的主导产品。

晶体硅电池的结构有很多种，最常见的是在p型基体上高温掺杂扩散，形成n型区也叫扩散层，形成p-n结。

扩散层上有与它形成欧姆接触的银质上电极，它是由两条主栅线和若干条副栅线组成，副栅线通过主栅线连接起来。

而基体下面有与它形成欧姆接触的下电极，一般由铝背场和银电极组成。

为了便于使用，具有足够的机械强度，确保电池的耐候性，匹配负载的电压电流要求，在实际使用中需要把单独的太阳电池片进行串联封装成太阳电池组件，比较常见的晶体硅太阳电池组件的结构为正面用超白低铁钢化玻璃，背面用耐候绝缘性良好的TPT或PET复合膜，中间填充EVA，一般还会在这种三明治结构四周加装既结实耐用又轻巧美观的铝合金边框。

优质的、经过预衰减的太阳电池组件，可以正常使用保证20年功率衰减不超过20%，能抵御2400Pa的阵风和5400Pa的雪压，各式各样的新型组件也正不段涌现出来，这些都有利于清洁的太阳能应用技术推广与普及。

5.1.1.1单晶硅太阳电池

在所有电池种类中，单晶硅太阳电池转换效率较高，技术也最

为成熟，使用最为广泛。

在实验室里最高的转换效率可达24.7%，规模生产时的效率可达17%左右。

目前在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位。

5.1.1.2多晶硅太阳电池

多晶硅太阳电池与单晶硅比较，其效率高于非晶硅薄膜电池而低于单晶硅电池，其实验室最高转换效率可达18%，工业规模生产的转换效率为15%左右。

因此，多晶硅电池在效率和价格方面能够继续扩大其优势的话，将会在太阳能电池市场上占据重要位置。

5.1.1.3硅基薄膜太阳电池

与晶体硅太阳电池相比，就硅基薄膜太阳电池最重要的是成本优势，具有弱光响应好和温度系数小的特性，便于大规模生产，有极大的发展和应用潜力。

通常，硅基薄膜太阳电池的最主要问题是效率相对较低，效率目前为6-9%，每瓦的电池面积会增加约一倍，在安装空间和光照面积有限的情况下限制了它的应用。

通过在不同经纬度、辐照量地区的年发量对比，硅基薄膜电池比晶体硅电池年发量约高6-15%。

在日照条件特别好的地区或者阴雨天较多的地区均具有明显的发电优势。

5.1.1.4太阳电池组件的应用和比较

上述三大类电池产品的价格从目前市场上来看是多晶硅和单晶硅价格接近。

硅基薄膜比多晶硅和单晶硅便宜，单太阳能转换效率单晶硅>

多晶硅>

硅基薄膜，占地面积单晶硅与多晶硅差不多，硅基薄膜较大。

产品的成熟程度是单晶硅比多晶硅更加成熟，硅基薄膜稍差。

但是价格并不是固定不变，随着供需状况的变化而改变。

据目前国内厂家报价的情况，单晶硅与多晶硅的价格基本一致。

通过设计方案比较，采用单晶硅的技术经济指标要好于采用多晶硅。

按照某某的汇报材料，本次项目按单晶硅电池组件设计。

项目本期建设容量为

4.95MW。

5.1.1.5组件技术参数

单晶硅电池组件供应商由某某新能源科技发展有限公司自己提供。

单晶硅太阳能电池组件型号200w。

本项目太阳电池组件采用的单晶硅电池组件的主要参数如下：

单晶硅太阳电池组件

5.1.2太阳电池阵列设计为了统一和一致起见，现对以下概念作如下定义：

方阵：

由全部相同类型组件构成的一个总体的发电排列系统。

由晶体硅电池组件构成的排列定义为晶硅方阵；

由硅基薄膜电池组件构成的排列定义为薄膜方阵。

串：

由若干块组件串联而成的一个直流回路。

组：

由若干串并联输入至汇流箱的直流回路。

单元：

由若干个汇流箱输出至逆变器（或直流配电柜）输入端的直流回路。

单个逆变器容量500kw，单块单晶硅组件标称功率200Wp。

单晶硅电池组件的工作电压,其每一串的最大功率点电压是由逆变器的最佳工作电压决定的。

其太阳电池最大功率点跟踪范围（VOC）在最佳工作电压设在左右。

因此，每一串的组件数量为22

每一串的组件数量=逆变器的最佳工作电压/每个电池组件的工作电压=811/900

每一串的功率=每个组件标称功率*串联组件数量

=200*22

每组（汇流箱A）的功率=每一串的功率*并联组件数量

=每一串的功率*汇流箱的输入端口数

每台500kw需要汇流箱的数量为：

因此，每一台500kw的逆变器需要18/12台“汇流箱”构成一个单元。

每一单元的功率为0.5mw。

4.95MWp晶硅方阵共需配置500kw逆变器18台，汇流箱共180台，共需200Wp组件数量25000块，总功率5wwp。

5.1.3光伏组件支架

地面支架图5.1.3-1

5.2电气

5.2.1主要设备参数及功能

5.2.1.1汇流箱

图5.2.1.1-1汇流箱示意图

用于户外，防护等级IP65。

对于单晶硅电池组件，实际每回路工作电流A，短路电流A。

汇流箱为12路输入，输出直流电流78.7/86.4A（工作电流/短路电流）。

最大开路电压为850V，熔断器的耐压值不少于1000Vdc，每路输入具有防反充保护功能，配有光伏专用高压防雷器，具备防雷功能，具有高直流耐压值，可承受的直流电压不小于DC1000V。

5.2.1.2直流配电柜

直流配电柜按照500kw的逆变器进行设计，500kw的逆变器配置1

台直流配电柜。

直流配电柜的每路输入都配有电压和电流监测。

输入/输出有防雷保护。

其接地电阻小于5欧姆。

对于单晶硅方阵，共有65A直流输入18路接入500kw逆变器。

直流配电柜的输出直流开关电流65A,18回路。

本期4.95MWp光伏电站共配置逆变器10台，规划4.95MWp光伏电站共配置直流配电柜10台。

5.2.1.3逆变器

逆变器具有较好的人机界面和监控通信功能，便于监控中心远端控制。

配有合适的独立的交直流防雷元件，实现过电压保护。

具有自动同期功能。

250kw并网逆变器性能参数表

5.2.1.3.1性能特点光伏并网逆变器采用美国TI公司32位专用DSP（LF2407A）控制芯片，主路采用日本最先进的智能功率IPM模块组装，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玄波电流、无谐波污染供电等特点。

该并网逆变器的主要技术性能特点如下：

（1）采用美国TI公司32位专用DSP芯片进行控制；

（2）采用日本三菱公司第五代智能功率模块（IPM）;

（3）太阳电池组件最大功率跟踪技术（MPPT）；

（4）50Hz工频隔离变压器，实现光伏阵列和电网之间的相互隔离；

（5）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；

（6）有先进的孤岛效应检测方案；

（7）有过载、短路、电网异常等故障保护及告警功能；

（8）直流输入电压范围（450~880V），整机效率高达94%；

（9）人性化的LCD液晶界面，通过按键操作，液晶显示屏（LCD）；

（10）逆变器支持按照群控模式运行，并具有完善的监控功能；

（11）可提供包括RS485或者Ethernet远程通讯接口，

（12）逆变器具有CE认证资质部门出具的CE安全证书。

5.2.1.3.2电路结构

系统电路结构图5.2.1.3.2-1

250kw逆变器主电路的拓扑结构如上图所示，并网逆变器电源通

过三相半桥变换器，将光伏阵列的直流电压变换为高频的单相斩波电压，并通过滤波器滤波变成正弦波电压接着通过三相变压器隔离升压后并入电网发电。

为了使光伏阵列以最大功率发电，在直流侧加入了先进的MPPT算法。

逆变器是太阳能光伏并网发电系统中的一个重要元件，其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变器变成交流电，并送入电网，同时实现对中间电压的稳定，便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪，并且具有完善的并网保护功能，保证系统能够安全可靠地运行。

逆变器的核心部件从晶闸管SCR开始，历经可关断晶闸管GTO、电力晶闸管BJT、功率场效应管MOSFET、绝缘栅极晶体管IGBT、MOS控制晶闸管MCT等取得极大的发展，随着电力电子器件的发展，逆变器便向着功率更大、开关频率更高、效率更高、体积更小发展，微处理器的诞生和发展，使逆变器采用数字式控制，效率更高、可靠性更高、谐波失真更低、精度大大提高。

随着光伏电站容量、规模越来越大，对逆变器容量、效率也要要求更大、更高，一般逆变器效率随着容量的增加而提高，综合适用、价格、支持国产画、受损影响面等综合考虑按250kw逆变器设计，具体宜在招标比选的基础上，选用更经济合理的逆变器。

5.2.1.4低压交流配电柜

按常规380V低压交流配电柜，每台逆变器配1台开关柜，包括6300~1250A空气断路器（热稳定电流20kA）、电流/电压互感器、母线、交流防雷接地保护设备、参数输出通信接口（可用于监控）等。

交流开关柜出线接升压变压器，升至10kV。

开关柜型号GCK。

逆变器室设置1台电源柜，内含7.5kVA隔离调压变压器（距离较远）及进出线断路器，低压交流放浪涌装置

5.2.1.5干式变压器

干式变压器将逆变器输出的低压交流电升至10kV，每1MWp光伏方阵配1台变压器，容量1000kVA，变压器采用三绕组，高压侧10kV，配置10kV开关柜。

两个低压侧电压按逆变器输出电压确定。

输出经10kV铠装交联电缆接入光伏电站的10kV配电室。

10kV开关柜型号为KYN，真空断路器1250A，短路电流25kA，JN-10型接地开关，RN-10型熔断器，JDZ型电压互感器，LMZ-10型电流互感器，FZ避雷器。

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