湖南湾田集团220MW分布式光伏发电项目1Word格式文档下载.docx
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9163
962.12
8
五金机电一期（南栋）
143412
15058.26
9
五金机电一期（北栋）
149542
15701.91
合计
392871.73
41251.53
经初步估算：
本项目可安装2×
20MW光伏发电机组
该项目由太阳能光伏组件、并网逆变器、计量装置及升压站等配电系统组成。
太阳能通过光伏组件产生的直流电经逆变器转换成交流电后接入10KV变电站内380V变压端。
1.5建设年限
该项目计划工期12个月，即2016年6月至2017年6月。
1.6概算投资
经测算，经测算，该项目总投资32000万元，其中固定资产投资30000万元，流动资金及其它投资2000万元。
项目资金自筹6400万，银行贷款25600万元。
1.7效益分析
本项目总装机容量为2×
20MW，项目并网发电后，年可输送清洁电力4887.08万kWh，年减排二氧化碳47522t，与同类容量的燃煤火电厂相比，按照308g/kWh计算，每年可节约标准煤约15052.2t。
2项目建设的必要性和条件
2.1建设的必要性分析
2.1.1符合我国能源发展战略的需要
当前，我国的能源结构以常规能源（煤、石油和天然气）为主，由于常规能源的不可再生性，势必使得能源的供需矛盾日益突出。
作为可再生能源的太阳能，实现能源多元化，缓解对有限矿物能源的依赖与约束，是我国能源发展战略和调整电力结构的重要措施之一。
2.1.2优化能源结构，保护环境
一方面资源条件直接影响到当地经济和社会的可持续健康发展；
另一方面以煤炭为主的能源结构又使社会经济发展承受着巨大的环境压力。
积极调整优化能源结构、开发利用清洁的和可再生的能源，是保持经济可持续发展的能源战略。
大力发展太阳能发电，替代一部分矿物能源，对于降低的煤炭消耗、缓解环境污染和交通运输压力、改善电源结构等具有非常积极的意义，是发展循环经济、建设节约型社会的具体体现。
本项目在生产全过程中，不产生或排出有害废气、废渣、废液，系无三废工业生产项目，不会造成环境污染，太阳能电站的建设必将会给该地区带来良好的社会效益。
2.1.3符合国民经济发展的需要
在建设太阳能光伏电站，积极开发利用太阳能资源符合国家的能源战略规划，是社会经济可持续发展的需要，太阳能光伏电站作为清洁能源将会对电网供电能力形成有益的补充，符合国民经济的发展需要。
2.2建设条件分析
2.2.1项目区域自然环境
1）地理位置
长沙市位于湖南省东部偏北,湘江下游和长浏盆地西缘。
其地域范围为东经111°
53′～114°
15′,北纬27°
51′～28°
41′。
东邻江西省宜春地区和萍乡市，南接株洲、湘潭两市，西连娄底、益阳两市，北抵岳阳、益阳两市。
东西长约230公里，南北宽约88公里。
全市土地面积11819.5平方公里，其中城区面积556平方公里。
长沙市辖芙蓉、天心、岳麓、开福、雨花5区，长沙、望城、宁乡3县及浏阳市。
望城区，湖南省会长沙市辖区，地处湘中东北部，湘江下游两岸。
东临长沙县，南接长沙市区，西至宁乡，北连湘阴、汨罗市，总面积969平方公里。
位于东经112°
35′48″～113°
02′30″和北纬27°
58′28″～28°
33′45″之间。
2）地形地貌
望城整个地形呈不规则的长方形，地势由南向北倾斜。
东北部群山绵亘，黑麋峰为其最高峰，海拔590.5米，山脉向西南延伸，止于湘江东岸，区域内岗地面积较大，岗顶多为平展伸延，地表缓和起伏；
西南部嵇珈山海拔474.2米，自宁乡逶迤起伏东来，群峰耸立，层峦叠嶂；
西北部为滨湖冲积平原区，土地平旷，渠沟纵横，内有团头湖为境内最大的湖泊，湛湖海拔23.5米，为全区最低处；
中部多为丘陵岗地海拔在60～150米之间，土质红黄，林木苍翠。
3）气候水文地质
长沙属亚热带季风性湿润气候。
气候特征是：
气候温和，降水充沛，雨热同期，四季分明。
长沙市区年平均气温17.2℃，各县16.8℃—17.3℃，年积温为5457℃，市区年均降水量1361.6毫米，各县年均降水量1358.6～1552.5毫米。
长沙夏冬季长，春秋季短，夏季约118—127天，冬季117—122天，春季61—64天，秋季59—69天。
春温变化大，夏初雨水多，伏秋高温久，冬季严寒少。
境内年平均总日照1544.9小时，最多一年为1992年，年日照1645.8小时，最少一年为1994年，年日照1260.4小时，亦为新中国成立以来的最低值年。
湘江在区内流程58公里，河床宽1000～1500米，水流平缓，利于航运。
1988年以后15年中，各年汛期平均最高水位：
洋湖垸37.98米，大众垸36.13米。
一日最高水位：
洋湖垸为1998年6月27日，39.30米；
大众垸为1998年6月27日，37.80米。
最低水位出现在1992年冬初，仅为25.93米。
4）国家支持光伏产业政策
（1）国家发展改革委出台了《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》（发改价格[2013]1638号），实行按照发电量进行电价补贴的政策，电价补贴标准为0.42元/kWh，期限20年。
（2）《湖南省人民政府关于推进分布式光伏发电发展的实施意见》（湘政办发〔2014〕118号）在国家补贴标准上增加0.2元/kWh，补贴期限10年。
（3）长沙市人民政府办公厅《关于加快分布式光伏发电应用的实施意见》长政办发〔2015〕24号。
在省补贴标准上增加0.1元/kWh，补贴期为5年。
2.2.2资源条件评价
1）交通情况
项目地点交通便利，地块内道路现为沥青路，进场较简单。
地块周边无机场、周边无高山及建筑物等遮挡，无高压线穿过地块。
2）水源情况
有自来水管网经过。
3）临时用电情况
地块有10kV线路通过，可解决临时用电问题。
4）项目建筑产权情况
该建筑为湖南湾田集团所有，产权清晰。
5）周边变电站情况
项目地块周边拟接入点为10kV变电站，目前有22台变电站，容量在800-1000kVA之间，总容量约20000kVA。
后续根据项目需要增加变压器容量。
6）太阳能资源情况
望城区位于太阳能资源三类地区，较适合采用光热利用技术进行太阳能资源的利用，年日照时间为1500-1650小时，年总辐射量4418MJ/m2。
1981年～2010年湖南年平均日照时数分布图（h）
由图可见，长株潭片区日照小时数据在1400h—1650h之间。
其中望城区日照小时数据在1500h—1550h之间。
片区太阳能资源分布图（单位：
MJ/m2）
通过美国NASA网站，下载到环长株潭片区主要地级市气象站所在位置的太阳总辐射资料，具体见下表。
表2-1美国NASA网站太阳总辐射量（单位：
地区
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全年
岳阳
256
258
320
394
456
471
554
508
420
345
294
267
4542
长沙
238
222
283
357
442
453
571
517
419
346
299
271
4418
株洲
223
202
262
343
432
464
599
516
417
308
278
4390
湘潭
228
204
275
351
429
441
573
339
302
276
4340
娄底
益阳
237
226
288
359
444
545
498
407
336
4330
常德
241
233
375
424
503
488
395
329
272
4267
图2-1各市气象站所在位置的太阳辐射年际变化图
由以上图表可知，太阳总辐射量在4267～4542MJ/m2，变化较大；
按我国太阳能资源分布分类，属于一般。
其中，太阳总辐射7月份最高，2月最低，呈单峰变化，季节性变化明显，与日照小时数年际变化规律相一致。
片区平均各月总辐射在170MJ/m2～580MJ/m2之间，呈现明显的季节变化，2月最少、7月最多，4～10月份各地太阳总辐射月总量基本上能维持在300MJ/m2以上，5月～9月基本上能维持在400MJ/m2以上，7、8两月则是辐射最集中的时段，月辐射总量基本上能维持在500MJ/m2以上，12月～次年2月太阳辐射月总量基本上都在200MJ/m2以下。
3光伏电站总体设计及发电量计算
3.1光伏系统发电原理
光伏发电系利用半导体材料的光生伏打效应原理直接将太阳辐射能转换为电能的技术。
通过光伏电池进行太阳能－电能的直接转换，并与测量控制装置和直流—交流转换装置相配套，就构成了光伏发电系统。
太阳能光伏发电具有许多其它发电方式无法比拟的优点：
不消耗燃料、规模灵活、无污染、安全可靠、维护简单、寿命较长等等，所以自从实用性硅太阳能电池问世以来，世界上很快就开始了太阳能光伏发电的应用。
光伏并网发电系统主要由太阳能组件方阵和并网逆变器两部分组成。
太阳能组件将光能转化为直流电能，并网逆变器将直流电能逆变成交流电能供负载使用或传输到电网。
如下图所示:
白天有日照时，太阳能组件方阵发出的直流电经过逆变器转换成交流电供给负载使用或传输到公共电网。
当光照不足或电网异常时，系统自动停止运行。
同时不断检测电网和光照条件，当光照充足且电网正常时，系统再次并网运行。
图3-1光伏并网发电原理图
●太阳能组件
通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨的能力，广泛应用于各个领域和系统。
每片太阳能电池只能产生大约0.5V的直流电压，远低于实际使用所需电压，为了满足实际应用的需要，需要把太阳能电池串联成组件。
太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池，这些太阳能电池通过导线连接。
每件组件通常封装72片太阳能电池片，正常输出工作电压约35V左右。
当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件串、并联组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。
本项目采用某国内公司生产的高效多晶硅太阳能电池组件,组件电池按照严格的电池检验程序，依靠国内国外最先进的光伏检测机构，保证电池的效率和稳定性处于世界先进水平。
图3-2单晶硅和多晶硅电池片
图3-3多晶硅电池组件
光伏电池组件的主要技术参数见表3-1：
表3-1光伏组件技术参数表
组件类型
多晶硅组件
开路电压（Voc）
44.8V
短路电流（Isc）
8.33A
最佳工作电压（Vmp）
35.2V
最佳工作电流（Imp）
7.95A
峰值功率（Pmax）
280Wp
最大系统电压
1000VDC
抗风压强
2400Pa
短路电流温度系数
0.045%/℃
开路电压温度系数
－0.34%/℃
功率温度系数
－0.47%/℃
额定工作温度
45℃±
2℃
使用温度范围
（－40）℃～（+85）℃
接线盒特性说明
BOX07接线盒
组件尺寸
1956×
992×
50
组件重量
27Kg
STC：
辐照度1000W/㎡，组件温度25℃，AM=1.5
●并网逆变器
并网逆变器为跟随电网频率和电压变化的电流源，并网逆变器将直流电能逆变成交流电能。
目前并网型逆变器的研究主要集中于DC-DC和DC－AC两级能量变换的结构，DC－DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大工作点；
DC－AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。
本项目拟采用国内某企业生产的500kW集中型逆变器,具有如下特点:
●采用了新型高效IGBT和功率模块，降低了系统的损耗，提高了系统的效率。
●使用全光纤驱动，可靠避免了系统的误触发并大大降低了电磁干扰对系统的影响，从而增强了整机的稳定性与可靠性。
●重新优化的结构和电路设计，减少了的系统的构成元件，降低了系统的成本，提高了系统的散热效率，增强了系统的稳定性。
●采用新型智能矢量控制技术，可以抑制三相不平衡对系统的影响，并同时提高直流电压利用率，拓展了系统的直流电压输入范围。
●设计了新型智能人机界面，采用国际流行的触摸屏技术，大大增加了监控的系统参数，图形化的界面特地经过人机工程学设计，方便了用户及时掌握系统的整体信息。
特别增强的数据采集与存储功能，可以记录最近100天以内的所有历史参数、故障和事件并可以方便导出，为进一步的数据处理提供基础。
●增强的防护功能，相比教于普通逆变器，增加了直流接地故障保护，紧急停机按钮和开/关旋钮提供了双重保护，系统具有直流过压、直流欠压、频率故障、交流过压、交流欠压、IPM故障、温度故障、通讯故障等最为全面的故障判断与检测。
●具有多种先进的通讯方式，RS485/GPRS/Ethernet等通讯接口和附件，即使电站地处偏僻，也能及时通过各种网络及时获知系统运行状况。
●经过多次升级的系统监控软件，可以适应多语种windows平台，集成环境监控系统，界面简单，参数丰富，易于操作。
●专为光伏电站设计的群控功能，可以即时监控天气变化，并根据实时信息决定多台逆变器的关断或开通，试验结果表明，该种群控器可以有效提高系统效率1%－2%,从而给用户带来更多的收益。
●系统的电路与控制算法使用国际权威仿真软件（SABER,PSPICE,MATLAB）进行过严格的仿真和计算，所有的参数均为多次优化设计的结果，整机经过实验室和现场多种环境（不同湿度，温度）的严酷测试，并根据测试结果对系统进行二次优化，以达到最优的性能表现。
●完善的国内售后服务体系，强大的售后服务能力，反应快，后期运维成本低。
●工频隔离变压器，实现光伏阵列和电网之间的相互隔离；
●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；
●人性化的LCD液晶界面，通过按键操作，液晶显示屏（LCD），可清晰显示实时各项运行数据，实时故障数据，历史故障数据（大于50条），总发电量数据，历史发电量（按月、按年查询）数据；
●可提供包括RS485或Ethernet（以太网）远程通讯接口。
其中RS485遵循Modbus通讯协议；
Ethernet（以太网）接口支持TCP/IP协议，支持动态（DHCP）或静态获取IP地址。
表3-2500kW集中型光伏并网逆变器技术参数表
逆变器技术参数
逆变器型号
SG500kTL
输出额定功率
500kW
最大直流侧功率
550kW
最高转换效率
98.5%
欧洲效率
98.3%
输入直流侧电压范围
480V－880V
最大功率跟踪（MPP）范围
480Vdc～820Vdc
最大直流输入电流
1200A
交流输出电压范围
270V
输出频率范围
50Hz－60Hz
要求的电网形式
IT系统
待机功耗/夜间功耗
<
100W
输出电流总谐波畸变率
3%（额定功率时）
功率因数>
0.99
自动投运条件
直流输入及电网满足要求，逆变器自动运行
断电后自动重启时间
5min（时间可调）
隔离变压器（有/无）
无
接地点故障检测（有/无）
有
过载保护（有/无）
反极性保护（有/无）
过电压保护（有/无）
其它保护
孤岛效应保护,过热保护等
工作环境温度范围
－20℃～＋40℃
相对湿度
0～95%，不结露
满功率运行的最高海拔
高度≤2000米（超过2000米需降额使用）
噪音≤60dB
≤60dB
电网监控按照UL1741标准
按照UL1741标准
防护类型/防护等级IP20（室内）
IP20（室内）
散热方式风冷
风冷
重量
1800kg
械尺寸（宽×
高×
深）
2800×
2180mm×
850
3.2电站整体设计
3.2.1概述
本期工程采用分块发电、集中并网方案，将系统分成40个光伏并网发电单元，分别经过升压变压器和10kV配电装置并入电网。
系统按照40个1MWp的光伏并网发电单元进行设计，并且每个1MWp单元采用2台500kW并网逆变器的方案。
每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵初级防雷汇流箱、直流配电柜后，经光伏并网逆变器和交流低压配电柜接入10KV升压变压器升压为10KV接入电网。
每个太阳能发电单元设一台升压变压器，升压变压器采用三相1250kVA油浸变压器。
光伏组件阵列、直流汇流箱、逆变器及升压变压器以1MW单元为单位就地布置，出线经10kV电缆接至10KV配电室。
太阳能电池组件全部采用国产多晶硅组件，所有支架全部为固定支架。
本工程在综合楼楼顶安装一套环境监测系统，主要监测的参数有：
风速、风向、环境温度、太阳能电池温度、太阳辐射等。
3.2.2设计原则
（1）太阳能电池方阵排列布置需要考虑地形，地貌的因素，要与当地自然环境有机的结合。
同时设计要规范，并兼顾光伏电站的景观效果，在整个方阵场设计中尽量节约土地。
太阳电池方阵的布置设计包括阵列倾角设计，方位角设计，阵列间距设计，需根据总体技术要求，地理位置，气候条件，太阳辐射能资源，场地条件等具体情况来进行。
（2）尽量保证南北向每一列组件在同一条轴线上，使太阳电池组件布置整齐，规范，美观，接受太阳能幅照的效果最好，土地利用更紧凑，节约。
（3）每两列组件之间的间距设置必须保证在太阳高度角最低的冬至日时，所有组件仍有6小时以上的日照时间。
3.2.3安装方式设计
（1）太阳电池阵列倾角的确定
方阵安装倾角的最佳选择取决于诸多因素，如地理位置，全年太阳辐射分布，直接辐射与散射辐射比例，负载供电要求和特定的场地条件等。
并网光伏发电系统方阵的最佳安装倾角可采用专业系统设计软件进行优化设计来确定，它应是系统全年发电量最大时的倾角。
光伏组件排布方式为：
组件倾斜后，组件上缘与下缘产生相对高度差，阳光下组件产生阴影，为保证在本项目选址地冬至日上午九时到下午三时光伏组件方阵之间接受的辐射量最大，根据计算，本工程确定太阳电池方阵支架倾角均为27°
。
（2）太阳电池阵列间距的设计计算
光伏组件布置一般确定原则：
冬至当天9:
00～15:
00太阳电池方阵不应被遮挡。
光伏方阵阵列间距应不小于D。
在北半球，对应最大日照辐射接收量的平面为朝向正南，阵列倾角确定后，要注意南北向前后阵列间要留出合理的间距，以免前后出现阴影遮挡，前后间距为：
冬至日（一年当中物体在太阳下阴影长度最长的一天）上午9：
00到下午3：
00，组件之间南北方向无阴影遮挡。
固定光伏组件方阵的支架采用镀锌角钢，根据本项目的岩土性质，阵列安装基座采用凝土基础，如下图所示：
图3-4混凝土基座
计算光伏组件方阵安装的前后最小间距D，如下图所示：
图3-5阵列阴影示意图
一般确定原则：
光伏方阵阵列间距或可能遮挡物与方阵底边垂直距离应不小于D。
计算公式如下：
式中：
φ为纬度（在北半球为正、南半球为负），该项目纬度取北纬33°
56′；
H为光伏方阵阵列或遮挡物与可能被遮挡组件底边高度差，该项目如果根据上式计算，27°
倾角倾斜安装时，为保证在9:
00时段内前排电池板不会对后排产生影响，前后排电池组件之间间距为4.0米，如下图示意所示：
图3-6安装倾角为27°
（3）单支架电池组串的排列设计：
每个晶体硅太阳组件串支架的纵向为2排，每排18块组件，即：
每个单支架上安装36块晶体硅太阳电池组件，构成2个组串。
每一个支架阵面平面尺寸为（18.706mx3.962m）。
3.2.4方阵布置说明
本项目每一个1MWP光伏发电单元组成一个1MWP光伏发电单元系统，在1MWP光伏发电单元方阵中间设置1台箱式变电站，同时考虑预留一定的检修通道。
为了减少至逆变器直流电缆数量，尽量少占土地及布置的规整性，即每1MWP方阵布置102个支架,共有408个组件串。
3.3光伏电站发电量估算
太阳能光伏电站发电量计算方法：
根据太阳辐射资源分析所确定的光伏电场多年平均年辐射总量，结合初步选择的太阳能电池的类型和布置方案，进行光伏电场年发电量估算。
从气象站得到的资料，一般为水平上的太阳辐量，换算成光伏阵列倾斜面的辐射量，才能进行光伏系统发电量的计算。
对于以某一倾角固定式安装的光伏阵列，所接受到的太阳辐射能与倾斜的角度有关，其中较为简便的计算日辐射量的公式如下:
Rβ=S×
[sin（α－β）/sinα]+D
图3-7倾斜方阵面上的太阳总辐射量计算图
Rβ—倾斜方阵面上的太阳总辐射量；
D—散射辐射量,假定
D与斜面倾角无关；
S—水平面上的太阳直接辐射量；
β—方阵倾角；
α—午时分的太阳高度角。
根据光伏电场场址周围的地形图，经对光伏电场周围环境、地面建筑物情况进行考察，建立的本工程太阳能光伏发电场上网电量的计算模型。
单位面积电池板的年发电量g简化计算如下：
其中：
Eq为多年平均年辐射总量，
η1为光伏电池的光电转换效率。
代入上计算公式，得出单位面积光伏组件年发电量。
理论发电量是在理想情况下得出太阳能电池组件输出的直流发电量计算。
并网光伏系统的效率是指:
系统实际输送上网的交流发电量与组件标称容量在没任何能量损失的情况下理论上的能量之比。
标称容量1kWp的组件，在接受到1kW/㎡太阳辐射能时理论发电量为1kWh。
并网光伏发电系统的总效率主要由光伏阵列的效率、逆变器的效率、交流并网效率等三部分组成。
（1）系统损耗和效率分析
①光伏组件效率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:
组件匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、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%
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