光伏并网发电项目可行性研究报告.docx
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光伏并网发电项目可行性研究报告
光伏并网发电项目可行性研究报告
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1项目概况
1.1项目概况
1.1.1项目名称
某某光伏并网发电项目
1.1.2项目执行机构
某某太阳能科技有限责任公司
1.1.3建设地点
某某市某某开发区
1.2报告编制原则及依据
1.2.1编制原则
（1）认真贯彻国家能源相关的方针和政策，符合国家的有关法规、规范和标准。
（2）结合中国某某集团新能源有限责任公司“十二五”发展规划，制订切实可行的方针、目标。
（3）对场址进行合理布局，做到安全、经济、可靠。
（4）充分体现社会效益、环境效益和经济效益的和谐统一。
1.2.2编制依据
（1）某某太阳能光伏电站项目可行性研究报告编制委托书
（2）新疆电力设计院勘测设计任务书，
（3）新疆电力设计院《岩土工程勘测报告》
（4）太阳能光伏发电及各专业相关的设计规程规定
（5）国家电网发展（2009）747号（关于印发《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（试行）》。
1.3编制范围
受某某太阳能科技有限责任公司委托，新疆电力设计院承担某某太阳能光伏电站二期的可行性研究工作。
主要工作内容包括光能资源分析，工程地质，光伏电池组件选型和优化布置，发电量估算，电气工程，土建、暖通、给排水工程，施工组织，工程管理设计，环境保护和水土保持综合评价，劳动安全与工业卫生和电站建成后效益分析，工程投资概算，财务评价等。
1.4项目主要内容
根据某某市某某开发区建设以太阳能、风能为主导的新能源工业园区规划，以及我国政府对新能源开发的鼓励与大力支持，在中国光伏行业蓬勃发展的势头下，为充分利用某某开发区丰富的太阳能资源，中国节能投资有限公司决定在某某开发区开展建设容量为20MWp的并网型太阳能光伏发电系统，计划2010年并网发电。
项目场址位于某某市某某开发区内。
太阳能光伏电站位于211国道以南，某某发电集团风力发电站以南3公里，某某330KV变电站以北2公里的位置，东距盐池县直线距离约75km，西北距某某市直线距离约58km，西南距同心县直线距离约62km。
太阳能光伏并网发电站在某某市某某移民开发区的地理位置详见附图1。
1.5项目实施的总体目标
在我国光伏行业蓬勃发展的势头下，某某太阳能科技有限责任公司在此起到很好的带头引导作用，继某某石嘴山10MWp、某某一期10MWp、青海格尔木20MWp、锡铁山10MWp、德令哈10MWp、内蒙孪井滩10MWp一大批光伏电站的建设，某某太阳能科技有限责任公司积累丰富的光伏电站建设与运营经验，为了继续推进我国的光伏行业的发展，开发某某市某某地区丰富的太阳能资源，某某太阳能科技有限责任公司即将开展某某光伏电站二期扩建工程，规模为20MWp，这为探索高效率低成本的太阳能光伏电站发展模式，以及将来全国大规模发展高效率低成本的太阳能电站奠定坚实的基础。
2项目提出的背景
2.1目前我国的能源形势
我国是世界上最大的能源消费国之一，同时也是世界能源生产的大国。
随着国民经济的快速增长，2006年能源消费总量增至24.6亿tce（吨标准煤），比2005年增长了9.3%。
2006年各种一次能源比例为：
煤炭占69.7%、石油占20.3%、天然气占3.0%、水电占6.0%、核电占0.8%。
2006年，中国的原油进口达到1.5亿t，大约是中国原油总需求的50%。
图2－1－1是中国的一次能源消费构成。
图2-1-12006年中国一次能源消费构成（建议提供最新的示意图）
预计到2020年，中国一次能源需求量为33亿tce，煤炭供应量为29亿t，石油为6.1亿t；然而，到2020年我国煤炭生产的最大可能约为22亿t左右，石油的最高产量也只有2.0亿t，供需缺口分别为7亿t和4.1亿t。
显然，要满足未来社会经济发展对于能源的需求，完全依靠煤炭、石油等常规能源是不现实的。
我国能源供应状况为煤炭比重过大，环境压力沉重；人均能耗远低于世界平均水平，能源技术落后，系统效率低，产品能耗高，资源浪费大。
我国能源供应面临严峻挑战：
一是能源决策国际环境复杂化，对国外石油资源依存度快速加大，二是化石能源可持续供应能力遭遇严重挑战。
长远来看，能源资源及其供应能力将对我国能源系统的可持续性构成严重威胁。
显然，从能源资源、环境保护的角度，如此高的能源需量，如果继续维持目前的能源构架是绝对不可行的。
因此，在大力提高能效的同时，积极开发和利用可再生能源，特别是资源量最大，分布最普遍的太阳能将是我国的必由之路。
2.2我国电力供需现状及预测
2005年，全国发电装机容量达到5.0841亿千瓦，同比增长14.9%。
其中，水电达到1.1652亿千瓦，约占总容量22.9%；火电达到3.8413亿千瓦，约占总容量75.6%；全国发电量达到24747亿千瓦时，同比增加2804亿千瓦时，增速12.8%。
2006年，全国发电装机容量达到6.22亿千瓦，同比增长20.3%。
其中，水电达到1.4亿千瓦，约占总容量22.5%；火电达到4.7252亿千瓦，约占总容量75.97%；2006年全国发电量达到28364亿千瓦时，同比增长14.5%。
根据专家预计2007年至2010年全社会用电量的年均增速在12%左右，2010～2020年增速在8%左右。
根据以上预测结果，到2020年，中国电力装机容量将突破12亿千瓦，发电量将超过6万亿千瓦时，在现有基础上翻一番多。
我国的一次能源储量远远低于世界平均水平，大约只有世界总储量的10%，必须慎重地控制煤电、核电和天然气发电的发展；煤电的发展不仅仅受煤炭资源的制约，还受运输能力和水资源条件的制约；核电的发展同样受核原料和安全性的制约，核废料处理的问题更为严重，其成本是十分高昂的；我国的环境问题日益显现，发展煤电和大水电必须要考虑环境的可持续发展，必须计入外部成本。
因此大力发展可再生能源发电是我国解决能源危机和保证可持续发展的重要举措，而太阳能发电将在未来中国能源供应中占据主要地位。
图2-2-1是我国各种一次能源储采比与世界比较表
图2-2-1世界并网光伏发电市场份额逐年增长情况表
2.3世界光伏发电发展现状
光伏发电技术的发展已经有了几十年的历史且发展迅速，目前是一种较为成熟、可靠的技术，并逐渐从过去用于独立的系统，朝大规模并网方向发展。
最近10年太阳电池组件生产的年平均增长率达到33%，最近5年的年平均增长率达到43%，2006年世界太阳能电池产量达到2500MWp，累计发货量达到8500MWp。
我国的光伏制造业在最近几年也取得了突飞猛进的发展，例如光伏电池生产能力从2006年初的1480MWp上升到2007年的1700MWp；从2007年的产量看，我国已经超过德国，仅次于日本，成为世界第二大光伏电池生产国，在世界前16名光伏企业中，我国已经占了4个。
但与此同时，我国的光伏发电市场发展缓慢，到2007年底，独立光伏系统累计推广约90MWp，主要用于边远无电地区居民生活用电，并网太阳能光伏系统刚刚开始进入示范阶段，建立了20多座容量在几十KW到1MWp不等的光伏电站，累计装机接近10MWp，制造业95%以上的光伏产品依赖国际市场。
世界光伏产业和市场的另一个突出特点是：
光伏发电在能源中的替代功能越来越大，主要表现在并网发电的应用比例增加非常快，并成为光伏发电的主导市场。
并网发电在光伏市场中的主导地位在人类能源变革中具有重要意义，它标志着光伏发电由边远地区离网和特殊应用向电网电源发展、由补充能源向替代能源转变、人类社会开始建设可持续发展的能源体系。
2.4世界光伏发展目标和发展前景
世界上一些主要国家都制定了国家光伏发展路线和发展目标，现对比如下：
表2-4-1世界主要国家光伏发电成本预测一览表
光伏发电成本预测
年份
2004
2010
2020
日本（日元/KW.h）
30
23
14
欧洲（欧元/KW.h）
0.25
0.18
0.10
美国（美元/KW.h）
0.182
0.136
0.10
中国（元/KW.h）
5.0
3.0
1.4
表2-4-2世界主要国家光伏发电装机预测一览表
光伏发电装机预测/GWp
年份
2004
2010
2020
日本
1.2
4.8
30
欧洲
1.2
3.0
41
美国
0.36
2.1
36
中国
0.065
0.3
1.8
其它
1.195
3.8
91.2
世界
4.0
14
200
表2-4-3世界光伏市场主要国家的政策
国家
德国
日本
西班牙
意大利
美国
电价政策形式
固定
静电表
固定∕溢价
配额制
静电表
电价水平
42.73～53.67欧分∕KWH
30～35日元∕KWH
46.78～25.22欧分∕KWH
11～13欧分∕KWH
10～15美分∕KWH
优惠电价年限
20～21
无限制
25以上
20
无限制
其它财税政策
无
投资补贴10%～50%
无
投资补贴
投资补贴、税收、贷款
太阳能资源（系统年有效满发小时数）
900～1000
900～1000
1200～1500
南部为主1200～1500
南部为主1100～1500
从长远看，太阳能光伏发电在不远的将来占据世界消费的重要位置，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。
根据欧盟联合研究中心（JRC）的预测，到2030年世界可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中达到10%以上；2040年可再生能源占总能耗50%以上，太阳能发电将占电力的20%以上；到21世纪末可再生能源在能源结构中占到80%以上，太阳能发电占到60%以上，显示出重要战略地位。
2.5世界光伏技术发展趋势
技术进步是降低成本、促进发展的根本原因。
几十年来围绕着降低成本的各项研究开发工作取得了辉煌的成就，表现在电池效率的不断提高，硅片厚度的持续降低和产业化技术不断改进等方面，对降低光伏发电成本起到了决定性的作用。
（1）电池效率的不断提高
单晶硅电池的实验室最高效率已经从50年代的6%提高到目前的24.7%，多晶硅电池的实验室最高效率也达到了20.3%。
薄膜电池的研究工作也获得了很大成功，非晶硅薄膜电池、碲化镉（CdTe）、铜铟硒（CIS）的实验室效率也分别达到了13%、16.4%和19.5%。
其它新型电池，如多晶硅薄膜电池、燃料敏化电池、有机电池等不断取得进展，更高效率的新概念电池受到广泛重视被列入研究开发计划。
随着试验室效率的不断提高，商品化电池的效率也得到不断提升。
目前单晶硅电池的效率可达到16%～20%，多晶硅电池可达到14%～16%；与此同时，光伏产业技术和光伏系统集成技术与时俱进，共同促使光伏发电成本不断降低和光伏市场及产业的持续扩大发展。
（2）商业化电池厚度持续降低
降低硅片厚度是减少硅材料消耗、降低晶体硅太阳电池成本的有效技术措施，是光伏技术进步的重要方面。
30多年来，太阳电池硅片厚度从20世纪70年代的450～500μm降低到目前的180～280μm,降低了一半以上，硅材料用量大大减少，对太阳电池成本降低起到了重要作用，是技术进步促进降低成本的重要范例之一。
预计2010年硅片厚度将降至150～200μm，2020年将降低到80～100μm，届时成本将相应大幅降低。
（3）生产规模不断扩大
生产规模不断扩大和自动化程度持续提高是太阳电池生产成本降低的另一个重要方面，太阳电池单场生产规模已经从20世纪80年代的1～5MWp/a发展到90年代的5～30MWp/a和目前的50～500MWp/a。
生产规模与成本降低的关系体现在学习曲线率LR（LearningCurveRate）上，即生产规模扩大1倍，生产成本降低的百分比，对于太阳电池来说，LR=20%（含技术进步在内），即生产规模扩大1倍，生产成本降低20%。
预计，在未来的两年之内，单场年生产能力达到1GWp的企业将会出现。
（4）太阳电池组件成本大幅度降低
光伏组件成本30年来降低2个数量级。
2003年世界重要场商的成本为2～2.3美元/Wp，售价2.5～3美元/Wp。
当供求关系越过平衡点后，成本会比前一个供求关系对应点更低，这也是30年来经验曲线中曾经出现过的现象。
（5）晶体硅电池技术持续进步，薄膜电池技术快速发展
图2-5-1是2006年各种电池技术的市场份额，其中多晶体硅46.5%，单晶体硅43.4%，带硅电池2.6%，薄膜电池约7.6%。
多晶体硅电池自1998年开始超过单晶体硅后一直持续增长，各种薄膜电池市场份额近年来也在稳定增长。
图2-5-12006年各种光伏电池市场份额（建议更新为最新的图例）
2.6中国光伏发电市场的现状
中国的光伏发电市场目前主要用于边远地区农村电气化、通信和工业应用以及太阳能光伏商品，包括太阳能路灯、草坪灯、太阳能交通信号灯以及太阳能景观照明等。
由于成本很高，并网光伏发电目前还处于示范阶段。
截止到2008年各类光伏发电市场份额分布见下表2-6-1：
表2-6-12008年中国各类光伏发电市场份额一览表
市场分类
累计装机（Mp）
市场份额（%）
农村电气化
33
41.3
通信和工业
27
33.8
太阳能光伏产品
16
20.0
建筑并网发电
3.8
4.8
大型荒漠并网发电
0.2
0.3
合计
80
100
所有这些应用领域中，大约有53.8%属于商业化的市场（通信工业和太阳能光伏产品），而另外的46.2%则属于需要政府和政策支持的市场，包括农村电气化和并网光伏发电。
2.7中国光伏发电市场的发展
中国于1958年开始研究光伏电池，1971年首次成功应用于我国发射的东方红二号卫星上，1973年开始将光伏电池用于地面。
2002年，国家计委启动“西部省区无电乡通电计划”，通过光伏和小型风力发电解决西部七省区（西藏、新疆、青海、甘肃、内蒙古、陕西和四川）700多个无电乡的用电问题，光伏用量达到15.5MWp。
该项目大大刺激了国内光伏工业，国内建起了几条太阳电池的封装线，使太阳电池的年生产量迅速达到100MWp（2002年当年产量20MWp）。
截止到2003年底，中国太阳电池的累计装机已经达到55MWp。
2003～2005年，由于欧洲光伏市场的拉动，中国的光伏生产能力迅速增长，截止到2007年底，中国太阳电池的生产能力已经达到1088MWp，绝大部分太阳电池组件出口欧洲，2006年国内安装量只有10MWp，2007年为20MWp。
下表给出中国光伏发电市场的发展进程。
表2-7-1中国光伏发电各年装机及累计装机一览表
年份
1976
1980
1985
1990
1995
2000
2002
2004
2005
2006
2007
年装机/kWp
0.5
8
70
500
1550
3300
20300
10000
5000
10000
20000
累计装机/kWp
0.5
16.5
200
1780
6630
19000
45000
65000
70000
80000
100000
2.8中国光伏产业发展现状
太阳能光伏系统中最重要的是太阳能电池板，是收集光和实现光电转换的基本单位。
大量的电池合成在一起构成光伏组件。
并网发电系统由光伏组件、太阳跟踪装置、逆变器、高低压配电装置构成。
太阳能电池通常由晶体硅和薄膜材料制造，前者由切割、铸锭或者锻造的方法获得，后者是一层薄膜附在低价的衬背上。
目前，世界上85%以上的市场份额是晶体硅太阳电池，包括单晶体硅太阳电池和多晶体硅太阳电池，其他类型的太阳电池所占比例很小，因此在考虑太阳电池产业链时主要分析晶体硅太阳能光伏电池的产业链。
光伏发电产业链的构成见下图：
硅矿
→
冶金硅（工业硅）
→
高纯多晶硅/SOG硅
→
单晶硅棒/多晶硅锭
↓
光伏发电
系统
←
光伏阵列
←
光伏组件
←
单晶硅电池/多晶硅电池
2.8.1多晶体硅原材料产业状况
光伏技术发展至今，晶体硅光伏电池始终是商品化光伏电池的主流，国际市场上98%以上的光伏电池是利用高纯多晶体硅制备的。
作为光伏电池生产最基本材料一高纯多晶体硅制造业也就成为光伏产业链上最重要的环节。
目前，多晶体硅原材料的先进生产技术基本上掌握在8家主要生产商手中。
由于种种原因，多晶体硅原材料生产量的增长远远落后于光伏产业需求量的增长，这导致了自2004年以来世界范围内多晶体硅原材料的持续紧缺并导致价格的持续上涨，预计这种紧缺状况至少还将持续2年左右的时间。
多晶硅原料的生产已经成为整个光伏产业链的瓶颈，不但限制了太阳电池产量的增长而且使太阳电池的成本持续保持在3～4美元/峰瓦的水平，严重制约了光伏产业和市场的发展。
但是，根据新能源财经公司（NewEnergyFinance）最新发布的硅料和硅片价格指数显示，目前已签订合同的2009年多晶硅协议价格平均跌幅达43%。
这意味着光伏制造成本有望降低，光伏原材料的瓶颈之困也有望缓和。
中国多晶体硅原材料产业存在的问题包括：
1技术落后。
主要技术基于改良的西门子法，但工艺落后，能耗为世界先进水平的1.5～2倍；太阳能级硅材料的技术和产业仍落后国际水平，急待加强太阳级硅材料的研究开发以及对太阳级硅材料产业的支持。
同时，应高度重视各种非晶硅薄膜电池的开发与产业化。
由安泰科技公司与德国Odersun公司合作开发的铜铟硫薄膜电池5MW生产线已经于2007年4月19日正式投产。
这种电池具有材料消耗少、设备成本低、工艺简单等特点，每峰瓦成本可降到1美元以下，而且易于应用，发展潜力很大。
2规模小。
多晶体硅生产是规模效益型产业，一般认为临界规模为2000t/a，产量低于1000t/a的企业被认为不具有经济合理性。
根据有关方面的规划，今后5年～10年内，我国光伏发电应用主要有三个方面：
以户用光伏发电系统和小型光伏电站为主，解决偏远地区无电村和无电户的供电问题；在经济较发达、城市现代化水平较高的大中城市，在公益性建筑物和其他建筑物以及道路、公园、车站等设施使用光伏电源；大型并网光伏系统示范等。
2007年，中国多晶体硅的年生产量突破1,000t，预计到2008年，我国硅材料的生产能力将达到15,000t，能满足1,100MW太阳电池的生产。
实际生产量与需求存在巨大的差距，多晶体硅原材料基本依赖进口。
2.8.2晶体硅锭制造产业状况
硅锭切片，即硅片的生产是晶体硅太阳能光伏电池制备的第一道工序，晶体硅电池组件成本的65%来自硅片，而电池制造和组件封装只占成本的10%和25%。
随着硅材料成本的持续走高，硅锭切割工艺在光伏电池制造环节中的重要性也日益提高。
通过不断提升硅片制备的工艺、设备和技术水平来降低硅片成本、节约原材料，提高生产效率，已成为光伏产业目前关注的焦点。
中国晶体硅材料产业有以下特点：
1发展迅速。
近几年的年平均增长率超过70%。
2对原材料的依存度高。
由于国内无法提供高纯多晶体硅原材料，因此企业原料基本依赖进口，国际市场高纯多晶体硅原料的紧缺和涨价影响了国内企业的发展，绝大部分企业开工不足。
3技术成熟，产品质量不逊于国外。
4单晶体硅材料的生产占主导，与世界光伏产业中单晶体硅与多晶体硅的1:
2（2006年）比例相差较大。
主要原因是国内单晶体硅拉制的技术比较成熟，国产单晶炉已实现国产化，价格低廉；多晶体硅浇铸炉依靠进口，价格昂贵。
同时拉单晶投资少，建设周期短，资金回收快。
2.8.3晶体硅太阳能光伏电池制造业状况
晶体硅太阳能光伏电池是在单晶或多晶体硅片上通过扩散制结而制成的。
中国2004年太阳能光伏电池的年产量超过50MWp，是前一年的4倍；2005年产量达到140MWp,2006年为369.5MWp，如果不是受到原材料短缺的制约，发展速度还将更快。
到2006年底，中国太阳电池的生产企业已有39家，总的年生产能力已经达到1.6GWp。
2007年，中国多晶体硅的年生产量突破1,000t，2008年，我国硅材料的生产能力达到15，000吨，能满足1,100MWp太阳电池的生产。
虽然中国商品化光伏电池制作工艺接近或达到国际先进水平，但大多数企业自主研发实力不强，以消化吸收国际技术为主，缺乏技术创新和市场应变能力。
目前大规模生产的晶体硅电池的总体发展趋势为：
高效率、大面积、薄硅片。
这对国内光伏电他制造业提出了新的要求。
2.8.4非晶硅太阳能光伏电池制造业状况
截止到2006年中国非晶硅太阳能电池生产能力约为45.5MWp/a，同时还有一些企业正在投资建设新的生产线，产业发展势头良好。
非晶硅光电池一般是采用高频辉光放电技术使硅烷气体分解沉积而制成，可在玻璃，不锈钢板，陶瓷板，柔性塑料上沉积约1μm厚的薄膜。
该电池多采p-in结构，易于大面积化，成本低。
为提高效率和改善稳定性,有时还制成3层p-in等多层叠层式结构，或是插入一些过渡层，其商品化产量连续增长，居薄膜电池前几位。
非晶硅光电池小面积的转换效率已提高到14.6%，大面积生产的转换效率为8%～10%。
2.8.5组件封装产业状况
晶体硅太阳能电池组件制造业主要是将晶体硅太阳电池进行单片互联、封装，以保护电极接触，防止导线受到腐蚀，避免电池破碎。
封装质量直接影响到晶体硅太阳能电池组件的使用寿命。
目前，光伏电池组件封装产业，是整个光伏产业链中生产工艺发展最为成熟的环节，也是产业量最大的一个环节。
但由于技术和资金门槛低，属于劳动密集型产业，造成目前国内封装能力过剩，企业利润微薄，发展空间不足。
2.8.6太阳跟踪装置产业状况
太阳电池方阵的发电量与阳光入射角有关，光线与太阳电池方阵平面垂直时发电量最大，改变入射角，发电量明显下降。
太阳能跟踪装置可以将太阳能板始终垂直对准太阳，最大程度的将太阳能转化为电力。
根据目前一些跟踪装置生产场的经验，采用自动跟踪装置可提高发电量20～40%左右，从而相对降低投资20%。
目前，国内光伏发电系统普遍采用的是非聚焦平板固定倾角阵列发电方式。
因增加自动跟踪装置后，将增加占地面积，所以适合于荒漠化大型并网光伏电站和聚焦型光伏电站，而不适合与建筑结合的光伏发电系统和地价较高的市内、市郊所建光伏发电系统。
因国内的配套政策支持力度不足，大型高压并网光伏电站项目较少，因此国内跟踪装置生产商的研发投入较少，目前还未实现产业化生产，造成跟踪装置价格相对较贵，反过来又制约了跟踪装置在大型高压并网光伏电站上的使用。
2.8.7并网逆变器产业状况
我国从上世纪80年代起开始对太阳能发电设备用逆变器进行研究开发，现在已有专门的单位研究开发和生产。
目前我国并网逆变器的生产技术与国外有一定的差距，主要表现在产业规模、产品的可靠性和功能上。
目前国内比较成熟的并网型逆变器规格分别为：
10kW、20kW、30kW、50kW、100kW，更大容量的如500kW并网逆变器还不成熟，主要原因在于并网光伏发电系统规模较小，对大容量并网逆变器需求度不足，生产商研发积极性不高所造成。
目前太阳能发电用逆变器分为以下几种形式：
（1）工频变压器绝缘方式：
用于独立型太阳能发电设备，可靠性高，维护量少，开关频率低，电磁干扰小。
（2）高频变压器绝缘方式：
用于并网型太阳能发电设备，体积小，重量轻，成本低。
要经两级变换，效率问题比较突出，采取措施后，仍可达到90%以上，高频电磁干扰严重，要采用滤波和屏蔽措施
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