5兆瓦太阳能光伏电站建议书.docx
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5兆瓦太阳能光伏电站建议书
5兆瓦光伏屋顶电站
用户侧并网发电项目
项目建议书
xx太阳能科技有限公司
二〇一三年五月
一、项目背景
随着全球能源危机的日趋严重和环保意识的不断加强，寻求洁净、便捷的传统能源的替代品已成为摆在各国面前刻不容缓的严峻课题。
在此大背景下，以太阳能作为主要可再生能源的综合利用，已成为当今国际上最有前途且成长最快的新兴产业，世界上许多国家从能源供应安全和清洁利用的角度出发，把太阳能光伏发电的开发和利用作为重要的发展方向。
我国是能源资源相对紧缺的国家，同时由于化石燃料的过度消耗造成的环境污染问题也越来越严重。
因此开发清洁的可再生能源资源已成为我国调整能源结构，发展循环经济，保持社会经济健康、协调、稳定发展的重要保证。
2009年7月，财政部、科技部、国家能源局联合发布了《关于实施金太阳示范工程的通知》（财建〔2009〕397号），2010年，财政部、科技部、住建部、能源局联合下发《关于加强金太阳示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程建设管理的通知》（财建〔2010〕662号）等一系列国家扶持政策，采用国家财政补贴的方式支持我国光伏产业的发展。
综上所述，开发利用太阳能光伏发电既符合世界能源发展的方向，也符合我国的能源发展政策，其前景必定无限广阔。
二、项目概况
本项目位于嘉兴平湖市，规划建设装机容量5兆瓦的光伏屋顶电站。
项目建成后，年均发电量约为412.07万千瓦时，按照常规发电每度电消耗340g标准煤计算，每年可节约标准煤约为1401.04t，每年减排CO2约为3502.60t，减排SO2约为19.61t，减排碳粉尘约为14,01t。
本项目计划总投资5197.50万元（企业自投1559.25万元，其余资金通过申请国家财政补贴和银行贷款筹集），电站运营期25年，建设期6个月，属于当年建设，当年投产项目，并且产能达到100%。
可见，该项目的建设具有良好的经济效益和社会效益，投产后将为嘉兴市鼓励发展新能源及节能减排工作起到积极的示范推广作用。
三、项目建设方案
1.项目建设地
1.1气候条件
嘉兴市地处北亚热带南缘，属东亚季风区，冬夏季风交替，四季分明，气温适中，雨水丰沛，日照充足，具有春湿、夏热、秋燥、冬冷的特点，因地处中纬度，夏令湿热多雨的天气比冬季干冷的天气短得多。
年平均气温15.9摄氏度。
年平均降水量1168.6毫米。
1.2太阳能资源情况
我国日照资源共分为四个部分，其中西藏地区太阳能最为丰富，新疆、甘肃、内蒙及四川西部都非常丰富，华北、东北、华南及长江中下游平原太阳能资源与同纬度的北美洲相比，资源也是较为丰富的，只是重庆、贵州等地的太阳能资源较少。
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等条件的制约。
嘉兴市年平均日照2017.0小时，属于光照资源较好的地区之一。
图3-1全国太阳能资源分布图
2.光伏屋顶电站总体设计方案
2.1太阳电池组件的选型与布置
2.1.1太阳电池组件的选型
本项目拟选用250瓦多晶硅太阳电池组件。
多晶硅太阳能电池兼具单晶硅电池的高转换效率和长寿命以及非晶硅薄膜电池的材料制备工艺相对简化等优点的新一代电池，没有明显效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池。
依据金太阳示范项目要求，本项目选用的250W多晶硅组件满足要求。
多晶硅电池组件全光照面积的光电转换效率≥14.5%，多晶硅组件衰减率在2年内不高于2%，25年内不高于20%。
综上所述，本项目选择250瓦多晶硅太阳电池组件是可行的。
2.1.2多晶硅太阳电池组件布置
电池组件布置在厂房和办公楼屋顶上，为了充分有效利用面积并且保持本身建筑的美观性，电池组件按厂房的坡度进行布置，电池组件纵向两片做为一排平铺在屋面上，每两排之间留300mm的维修通道。
2.1.3多晶硅太阳电池组件参数
本工程选用250瓦多晶硅太阳电池组件。
使用寿命不低于25年，质保期不少于5年，在2年内不高于4%，25年内不高于20%。
该多晶硅太阳电池组件已通过国家金太阳、UL、CE等认证。
产品的生产严格按照国际和国家相关标准要求进行。
表3-1250瓦多晶硅太阳电池组件参数
序号
名称
单位
具体参数
备注
1
太阳电池种类
多晶硅太阳能电池组件
2
电池片尺寸结构
156×156mm，一组60片
3
组件尺寸结构
1650×992×40mm
4
光伏组件重量
kg
19.5
电性能参数
1
最大输出功率
Wp
250
2
最大功率偏差
±3%
3
开路电压（Voc）
V
37.80
4
短路电流（Isc）
A
8.85
5
额定电流
A
15
极限参数
1
最大系统电压
V
1000
2
最大工作电压
V
30.50
3
最大工作电流
A
8.20
2.2逆变器选择
根据屋顶实际可布光伏组件容量的需求，灵活选用两种并网逆变器或两者之间进行组合，根据需要与交直流配电、监控通讯等设备集成于预留配电室，从而增强了系统的安全性与可靠性，方便了系统的运输和安装，提高了系统的效率和发电量。
逆变器选择带隔离变压器的150kW、100kW逆变器，系统发电效率和发电量高，逆变器灵活高效设计同时也降低了大型光伏系统的安装成本。
2.3光伏阵列直流防雷汇流箱的设计
为了减少光伏组件到逆变器之间的连接线和方便日后维护，需要在直流侧配置汇流装置，本系统可采用分段连接、逐级汇流的方式进行设计，即在室外配置光伏阵列防雷汇流箱（以下简称“汇流箱”），室内配置直流防雷配电柜。
由于逆变器的输入回路数量有限，采用汇流箱将多串电池组件进行汇流，然后再输入逆变器，使逆变器的输入功率达到合理的值，同时节省直流电缆，降低工程造价。
2.4直流配电柜设计
汇流箱输出的直流电通过直流配电柜进行汇流，再与并网逆变器连接，方便操作和维护。
每面直流配电柜具有多路输入，可以连接多只汇流箱，每路输入都设有高分断能力的直流断路器和防反二极管，并且在输出侧设有光伏专用防雷器，逆变器和光伏组件进行有效的保护。
每台逆变器设1面直流配电柜，安装位置靠近逆变器。
直流配电柜原理图如下图所示：
图3-2直流配电柜原理图
2.5高低压开关柜
高低压开关柜采用抽屉式，室内布置，防护等级为IP32，根据逆变器的输出电流选择适当的开关和模数。
开关柜与企业配电开关柜之间采用电缆连接，布置紧凑，可靠性高，开关柜内元器件选用合资及以上水平的产品。
逆变器交流输出接入交流配电柜，经交流断路器接入电网用电侧，交流配电柜并配有0.2S级多功能数字计量表（带通讯功能）。
每台交流配电柜装有交流电网电压表和电流表，可以直观地显示电网侧电压及发电电流，并配有带电指示灯。
2.6电气设备布置
本工程的直流汇流箱设计安装在光伏模块的支架下面。
直流配电盘、逆变器和低压开关柜分散布置在厂房内。
2.7防雷接地
2.7.1直击雷防护
综合考虑本项目年平均雷暴日和太阳能电池板占地面积等因素，拟采用避雷针方式实现本项目太阳电池方阵的直击雷防护。
（1）普通避雷针：
普通避雷针属于被动型避雷，其安装高度一般在20～40m，需要设置独立的钢结构或环形杆针塔。
普通避雷针对光伏方阵的阳光遮挡严重，本项目的光伏方阵不宜采用普通避雷针。
（2）提前放电式避雷针：
是一种具有联锁反应装置的主动型避雷系统，它是在传统避雷针的基础上增加了一个主动触发系统，提前于普通避雷针产生上行迎面先导来吸引雷电，从而增大避雷针保护范围，可比普通避雷针降低安装高度。
采用提前放电避雷针，能大量减少避雷针的数量，降低避雷针的安装高度，减小对光伏电池方阵的遮挡影响。
提前放电避雷针已被全球范围内十几万个工程项目采用，如上海世贸中心广场、浦东机场、北京故宫、香港会展中心以及国内外众多的高层建筑、电厂、炼油厂、机场、微波站台等。
根据调研，目前市场上提前放电避雷针有两种，一种是固定式提前放电避雷针，另一种是光敏感应型提前放电避雷针。
固定式提前放电避雷针安装高度为5m左右（指高出太阳能电池板最高点的相对高度），为固定式安装。
光敏感应型提前放电避雷针是在提前放电避雷针的基础上，增加了光敏检测元件，并据此控制避雷针的竖立或放倒，其避雷针安装高度相对较高（12m左右），能大量减少避雷针的数量，避雷针对光伏电池方阵的遮挡基本没有影响。
对两种提前放电避雷针进行了对比研究分析，按照本项目太阳能电池板方阵的布置情况，采用光敏感应型提前放电避雷针。
2.7.2其他区域的直击雷防护
在逆变并网机房、就地站用低压配电室、柴油发电机室、10kV配电控制室、等建筑物屋顶设置避雷带用于直击雷防护。
交流侧的直击雷防护按照电力系统行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》进行，在10kV设置独立避雷针、构架上设置避雷针实现对10kV配电装置、户外DWZT装置等的直击雷防护，10kV线路设置避雷线。
2.7.3感应雷防护
本项目拟采取接地、分流、屏蔽、均压等电位等方法对感应雷进行有效的防护，以保证人身和设备的安全。
（1）接地：
本项目拟将防雷接地、保护接地、工作接地统一为一个共用接地装置，接地电阻值按不大于10Ω考虑，其中10kV站内接地电阻允许值为0.5Ω。
本项目拟对每个方阵集中的区域，分别设置一个共用接地系统，区域之间又都通过电缆桥架将各逆变器交流输出汇集到10kV配电室内，因此实际上各区域之间通过电缆桥架与各接地网的连接形成一个大的统一共用接地系统。
太阳能光伏方阵的接地包括两方面，一方面是太阳能电池板和安装支架的连通，另一方面是支架和大地之间的连通。
太阳能电池板铝合金外框上留有用于安装接地线的螺栓孔位置，施工时采用专用绝缘接地线将电池铝合金外框和电池板支架可靠导通即可。
在太阳能电池板安装钢性支架之间采取措施形成整体的水平接地带，并沿5～8m间距，利用太阳能电池板安装支架的基础设置满足要求的垂直接地极。
（2）分流：
为完成对雷电感应过电流的分流，在各级直流汇流箱、逆变器内设电涌保护器、在10kV母线上装设氧化锌避雷器、在主压器中性点装设一组氧化锌避雷器，并设并联放电间隙。
（3）屏蔽：
拟将逆变并网机房、10kV配电控制室等建筑物内的梁柱主筋、屋顶避雷带引下线等连接起来，且与电站的主接地网不少于两点可靠连接，形成闭合良好的法拉第笼；并将所有电气设备的金属外壳与法拉第笼良好连接，完成外部屏蔽措施。
（4）等电位：
本太阳能电站内按雷电分区的原则，在同一个防雷分区和分区的交界处做等电位连接。
2.8系统效能计算分析
（1）光伏阵列效率η1，光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包括：
光伏电池的效率会随着其工作时的温度变化而变化，当它们的温度升高时，不同类型的大多数光电池效率呈现出降低趋势。
项目所选取的光伏组件的温度功率系数为-0.28%/℃，根据当地环境温度数据进行估算，取损失系数为1%。
组件匹配损失：
对于精心设计、精心施工的系统，约有3%的损失；
组件灰尘覆盖损耗：
由于光伏组件上有灰尘造成的污染，经统计经常受雨水冲洗的光伏组件其影响平均在2～6%之间，无雨水冲洗较脏的光伏组件其影响平均在7～10%之间。
本项目所在地全年降雨量小，多风沙，污染系数高，但是设计过程中考虑定期人工冲洗，约有4％的损失；
早晚不可利用的辐射损耗：
因早晚辐照强度低，不能达到逆变器的启动条件，此部分损耗取值2%；
最大功率点跟踪（MPPT）精度，取值2%；
直流线路损失：
按有关标准规定，
η1=99%×97%×96%×98%×98%×98%=86%
（2）逆变器的转换效率η2
额定情况下逆变器输出的交流功率与直流功率之比对于本项目所选用的并网型逆变器，可取η2=96%
（3）交流并网的效率η3
从逆
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