分布式光伏发电项目可行性报告.docx
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分布式光伏发电项目可行性报告
沈阳工程学院分布式光伏发电
项目可行性研究报告
辽宁太阳能研究应用有限公司
二0一二年十二月二十七日
1概述6
1.1项目概况6
1.2编制依据6
1.3地理位置6
1.4投资主体7
2工程建设的必要性7
2.1国家可再生能源政策7
2.2地区能源结构、电力系统现状及发展规划8
2.3地区环境保护8
3项目任务与规模8
4太阳能资源9
4.1太阳能资源分析10
4.2太阳能资源初步评价10
5网架结构和电力负荷11
5.1电力负荷现状11
5.2.电站厂址选择12
6太阳能光伏发电系统设计13
6.1光伏组件选择13
6.1.1标准和规范13
6.1.2主要性能、参数及配置14
6.2光伏阵列的运行方式设计15
6.2.1光伏电站的运行方式选择15
6.2.2倾角的确定16
6.3逆变器选型16
6.4光伏阵列设计及布置方案20
6.4.1光伏方阵容量20
6.4.2光伏子方阵设计22
6.4.3汇流箱布置方案23
6.5年上网电量估算23
6.5.1光伏发电系统效率分析23
6.5.2年上网电量估算24
7电气25
7.1电气一次25
7.1.1设计依据25
7.1.2接入电网方案26
7.1.3直流防雷配电柜27
7.1.4防雷及接地28
7.1.5继电保护、绝缘配合及过电压保护28
7.1.6电气设备布置29
7.2电气二次29
7.2.1电站调度管理与运行方式29
7.2.2电站自动控制29
7.2.3继电保护及安全自动装置30
7.2.4二次接线30
7.2.5控制电源系统30
7.2.6火灾自动报警系统30
7.2.7视频安防监控系统31
7.2.8电工实验室31
7.2.9电气二次设备布置31
7.3通信31
7.4计量31
8工程消防设计31
9劳动安全与工业卫生32
9.1工程概述32
9.2设计依据、目的与任务32
9.3劳动安全与职业卫生潜在危害因素分析33
9.4劳动安全与职业卫生对策措施33
9.4.1设备运输、吊装作业的安全措施33
9.4.2施工时高空作业33
9.4.3施工时用电作业及其它安全措施34
9.4.4运行期安全与工业卫生对策措施34
10施工组织设计35
10.1施工条件35
10.1.1主要工程项目的施工方案35
10.1.2施工场地及施工生活区35
10.1.3地方材料供应情况35
10.1.4动力能源供应36
10.2工程项目实施的轮廓进度36
11环境影响评价36
11.1工程施工期对环境的影响及防治36
11.1.1噪声影响及防治36
11.1.2扬尘、废气36
11.1.3运输车辆对交通干线附近居民的影响36
11.1.4污染物排放36
11.2运行期的环境影响37
11.2.1噪声影响37
11.2.2废水影响37
11.2.3电磁场影响37
11.2.4雷击37
11.2.5污染物排放总量分析37
11.2.6光污染及防治措施37
11.3环境效益38
12节能降耗38
13投资估算与经济分析38
13.1投资估算38
13.1.1编制依据及原则38
13.1.2工程系统配置39
13.2经济技术分析39
14结论和建议41
14.1主要结论41
14.1.1本工程的建设是必要的41
14.1.2本工程的建设是可行的41
14.1.3本工程建设经济上是合理的42
14.2社会效益42
15项目汇总表43
1概述
1.1项目概况
沈阳工程学院坐落于辽宁省沈阳市道义经济开发区。
学院校园规划用地86万平方米，现有占地面积60余万平方米，规划建筑面积35万平方米，现有建筑面积27万平方米，学院校园设计理念先进、结构布局时尚、功能设施完善，校园内可铺设太阳能电池方阵的建筑楼顶总面积为58336平方米，计划可安装电池组件的规划容量为2.2MW，实际装机容量为2286.78kWp，辽宁太阳能研究应用有限公司负责电站的设计及施工安装。
本工程按照“就近并网、本地消耗、低损高效”的原则，以建筑结合的分布式并网光伏发电系统方式进行建设。
每个发电单元光伏组件通三相并网逆变器直接并入三相低压交流电网（AC380V，50Hz），通过交流配电线路给当地负荷供电，最后以10kV电压等级就近接入，实现并网。
由于分布式电源容量不超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%，所有光伏发电自发自用。
以保障安全、优化结构、节能减排、促进和谐为重点，努力构建安全、绿色、和谐的现代电力工业体系。
1.2编制依据
国家、地方和行业的有关法律、法规、条例以及规程和规范。
1.3地理位置
本项目位于辽宁省沈阳市道义经济开发区，东经123°、北纬41°，年日照数在2200-3000小时，年辐射总量达到5000-5850MJ㎡，太阳能资源较好，属于三类光伏发电区域。
由于交通运输等条件较好，并网接入条件优越，可以建设屋顶太阳能分布式光伏并网电站。
1.4投资主体
本项目由辽宁能源投资（集团）有限责任公司投资兴建。
辽宁能源投资（集团）有限责任公司（简称辽宁能源），是经辽宁省人民政府批准设立的大型国有独资公司，隶属于辽宁省国有资产监督管理委员会，是省政府授权的投资主体和国有资产经营主体，是经营省本级电力建设基金和管理省级电力资产的出资人。
目前拥有13家全资及控股子公司。
辽宁能源的投资领域主要是以电力能源为主。
“十一五”期间，辽宁能源逐步向节能环保和低碳经济领域拓展，着力发展风电、太阳能发电等业务。
“十二五”期间，公司将大力拓展在可再生能源和循环经济的投资。
2工程建设的必要性
2.1国家可再生能源政策
我国政府已将光伏产业发展作为能源领域的一个重要方面，并纳入了国家能源发展的基本政策之中。
已于2006年1月1日正式实施的《可再生能源法》明确规范了政府和社会在光伏发电开发利用方面的责任和义务，确立了一系列制度和措施，鼓励光伏产业发展，支持光伏发电并网，优惠上网电价和全社会分摊费用，并在贷款、税收等诸多方面给光伏产业种种优惠。
2009年12月26日第十一届全国人民代表大会常务委员会第十二次会议通过了全国人民代表大会常务委员会关于修改《中华人民共和国可再生能源法》的决定。
修改后的可再生可能源法进一步强化了国家对可再生能源的政策支持，该决定将于2010年4月1日起施行。
本项目采用光伏发电技术开发利用太阳能资源，符合能源产业政策发展方向。
《国家能源局关于申报分布式光伏发电规模化应用示范区的通知》（国能新能[2012]298号）为契机，积极发展分布式光伏发电，形成整体规模优势和示范推广效应。
依托沈阳太阳能资源丰富的优势，充分利用建筑物空间资源，发挥削峰填谷作用。
通过利用学校的建筑物屋顶，积极开发建设分布式光伏发电低压端并网自发自用项目。
2.2地区能源结构、电力系统现状及发展规划
辽宁省是我国重工业和原材料工业基地之一，在现代化建设中发挥着举足轻重的作用。
2003年辽宁省全社会用电量占东北电网的50.2%，而辽宁省电源装机容量占东北地区的39.5%；2004年用电负荷极不相称，一直处于缺电状态。
随着国家支持东北地区等老工业基地加快调整和改造政策的实施，辽宁省作为我国的老工业基地，一大批国有骨干企业生产规模不断扩大，社会经济全面复苏，全社会用电量和用电负荷在“十五”后两年将有一个跳跃式的发展。
因此“十五”后两年和“十五”期间，辽宁省经济将伴随工业的振兴，占全社会用电量比重较大的第二产业用电量将会有较大幅度的攀升，相应的会带动第一产业和第三产业用电量的全面回升，人民生活水平也会随着社会经济的发展将有较大的改善，用电量和用电负荷将大幅度增长。
2001年、2002年、2003年2004年全社会用电量分别比上年增长2.1%、5.84%、12.16%、12.32%，全省用电量呈现加速增长趋势。
2005年最大电力缺额2578MW，到2010年电力缺额为5711MW。
为了改变这种用电紧张的局面，除了正常受入黑龙江省、吉林省的盈余电力外，“十五”期间应适当考虑在辽宁本省加强电源点建设的工作。
因此，建设光伏发电站，探索新能源发电，对于满足辽宁地区负荷增长的需要，振兴东北老工业基地是非常必要的。
2.3地区环境保护
光伏系统应用是发展光伏产业的目的所在，它的应用情况代表着一个国家或地区对光伏产业的重视程度，标志着当地政府对能源及环境的认识水平。
该电站的建成每年可减排一定数量的CO2，在一定程度上缓解了环保压力。
3项目任务与规模
本工程建设于沈阳工程学院现有建筑的楼顶屋面上。
项目总装机容量是2.2MWp，25年年均发电量约为230.68万kWh。
采用多晶硅光伏组件，光伏组件分别铺设在学校内的各个楼顶上，可铺设太阳能电池方阵的屋顶总面积约为58336平方米。
4太阳能资源
辽宁省太阳资源具体的分布如下：
图4.1辽宁省太阳能资源分布图
根据上图，可以看出辽宁沈阳为太阳能资源中等地区，年日照数在2200-3000小时，年辐射总量达到5000-5850MJ㎡，相当于日辐射量3.8～4.5KWh㎡。
沈阳市属北温带大陆季风气候区，由于北部蒙古高原的干燥冷空气经常侵入，形成了半干旱半湿润易旱地区。
主要气候特点为四季分明，雨热同季，日照充足，日温差较大，降水偏少。
春季少雨多旱风，夏季炎热雨集中，秋季晴朗日照足，冬季寒冷降雪稀。
全年平均气温5.4℃～8.7℃，最高气温37℃，最低气温-36.9℃。
年均日照时数2850～2950小时,日照率63—68%。
沈阳地区太阳能辐射量年际变化较稳定，其数值区间稳定在3828.69～5507.17MJ㎡之间，年平均辐射总量为5154.68MJ㎡。
年降水量450～580mm,平均614.7mm，多集中在7～9月份,无霜期120～155天。
属太阳能资源较丰富区，位于全省前列。
4.1太阳能资源分析
项目所在地多年平均太阳辐射量5200.48MJm²a，属我国第三类太阳能资源区域，但从气象部门获得的太阳能总辐射量是水平面上的，实际光伏组件在安装时通常会有一定的倾角以尽可能多的捕捉太阳能。
混凝土屋顶选择南向倾角41度。
1、沈阳地区的年太阳总辐射为5200MJm2左右，即1444kW·hm2左右；近6年（2004～2009年），年平均太阳总辐射量偏低，为5101.8MJm2，即1417.2kW·hm2。
该地区的年日照时数为2800h左右，年日照百分率为63%左右，太阳能资源处于全省前列。
2、太阳能资源以春季和夏季较好、冬季最差为主要特征。
其中，5月份太阳辐射最强，可达到620MJm2左右，12月份辐射最弱，为206MJm2左右。
春、夏、秋、冬四季总辐射量分别约占年总辐射量的31.31%、33.25%、21.01%和14.43%左右。
3、从日平均状况看，11~14时的太阳辐射较强，可占全天辐射量的53%左右，是最佳太阳能资源利用时段，12时前后辐射最强。
4、日照时数以7.5h左右的天数最多，全年可达到60天左右，占14%以上；6.1~12.0h区间的天数较多，总天数为250天以上，可占全年的69%，年可利用率较高。
综上所述，沈阳市太阳能资源丰富，属辽宁省太阳能资源丰富区，可以开展太阳能发电和太阳能资源热利用项目。
4.2太阳能资源初步评价
项目所在地太阳能资源条件较好，由于交通运输等条件较好，并网接入条件优越，可以建设屋顶太阳能光伏并网电站。
光伏电站角度的选取采用“四季均衡，保证弱季”的原则。
本项目太阳能电池板采用按最佳倾角41°的方式安装在楼顶屋面上，系统年平均峰值日照时间为4.5小时，年日照总量为1600小时。
5网架结构和电力负荷
5.1电力负荷现状
沈阳工程学院配电服务范围内2011年最大用电负荷为2400千瓦，最小用电负荷为0.2千瓦。
配电区内输电电压为100.4千伏，变电站容载比为1.25。
变压器7台，其中2*1600kVA有1台，2*630kVA共6台，总容量1.07万千伏安。
表5.1沈阳工程学院变电站基本负荷资料汇总表
序号
项目
数值
单位
备注
1
变电站
1.1
最大负荷
2400
kW
峰值负荷
1.2
最小负荷
0.2
kW
1.3
变电站年停电时间
10-18
min
1.4
容载比
1.25
1.5
配电变压器数量
7
台
根据配电变压器数量逐个填写配电变压器相关数据
1.6
日典型负荷
630
kW
96点日，表格
2
配电变压器1
2.1
变电容量
0.63*2
KVA
2.2
电压等级
100.4
kV
2.3
低压侧馈线回路数
14
回
2.4
低压侧馈线导线截面
各路不同
mm2
3
配电变压器2
3.1
变电容量
0.63*2
KVA
3.2
电压等级
100.4
kV
3.3
低压侧馈线回路数
14
回
3.4
低压侧馈线导线截面
各路不同
mm2
5.2.电站厂址选择
沈阳工程学院分布式光伏发电项目拟选址在工程学院现有的建筑物楼顶上建设太阳能电站，在开发利用太阳能资源的同时节省了土地资源。
根据光伏电站的区域面积、太阳能资源特征、安装条件、交通运输条件、地形条件，结合沈阳气象站的相关资料等，同时考虑光伏电站的经济性、可行性，初步规划出分布式光伏发电项目。
该项目建设地点完全按照国家有关规定规划建设，经实际考察，无遮挡现象，具有以下特点：
（1）富集的太阳光照资源，保证很高的发电量；
（2）靠近主干电网，以减少新增输电线路的投资；
（3）主干电网的线径具有足够的承载能力，在基本不改造的情况下有能力输送光伏电站的电力；
（4）离用电负荷近，以减少输电损失；
（5）便利的交通、运输条件和生活条件；
（6）能产生附加的经济、生态效益，有助于抵消部分电价成本；
（7）良好的示范性，国家电网启动分布式光伏发电支持政策。
6太阳能光伏发电系统设计
6.1光伏组件选择
6.1.1标准和规范
（1）IEC61215晶体硅光伏组件设计鉴定和定型
（2）IEC6173O.l光伏组件的安全性构造要求
（3）IEC6173O.2光伏组件的安全性测试要求
（4）GBT18479-2001《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》
（5）SJT11127-1997《光伏（PV）发电系统过电压保护—导则》
（6）GBT19939-2005《光伏系统并网技术要求》
（7）EN61701-1999光伏组件盐雾腐蚀试验
（8）EN61829-1998晶体硅光伏方阵I-V特性现场测量
（9）EN61721-1999光伏组件对意外碰撞的承受能力（抗撞击试验）
（10）EN61345-1998光伏组件紫外试验
（11）GB6495.1-1996光伏器件第1部分:
光伏电流－电压特性的测量
（12）GB6495.2-1996光伏器件第2部分:
标准太阳电池的要求
（13）GB6495.3-1996光伏器件第3部分:
地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据
（14）GB6495.4-1996晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法。
（15）GB6495.5-1997光伏器件第5部分:
用开路电压法确定光伏（PV）器件的等效电池温度（ECT）。
（16）GB6495.7-2006《光伏器件第7部分：
光伏器件测量过程中引起的光谱失配误差的计算》
（17）GB6495.8-2002《光伏器件第8部分:
光伏器件光谱响应的测量》
（18）GBT18210-2000晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量
（19）GBT18912-2002光伏组件盐雾腐蚀试验
（20）GBT19394-2003光伏（PV）组件紫外试验
（21）GBT13384—1992机电产品包装通用技术条件
（22）GBT191-2008包装储运图示标志
（23）GB20047.1-2006《光伏（PV）组件安全鉴定第1部分：
结构要求》
（24）GB20047.2-2006《光伏（PV）组件安全鉴定第2部分：
试验要求》
（25）GB6495-86地面用太阳能电池电性能测试方法；
（26）GB6497-1986地面用太阳能电池标定的一般规定；
（27）GBT14007-1992陆地用太阳能电池组件总规范；
（28）GBT14009-1992太阳能电池组件参数测量方法；
（29）GBT9535-1998地面用晶体硅太阳电池组件设计鉴定和类型；
（30）GBT11009-1989太阳电池光谱响应测试方法；
（31）GBT11010-1989光谱标准太阳电池；
（32）GBT11012-1989太阳电池电性能测试设备检验方法；
（33）IEEE1262-1995太阳电池组件的测试认证规范；
（34）SJT2196-1982地面用硅太阳电池电性能测试方法；
（35）SJT9550.29-1993地面用晶体硅太阳电池单体质量分等标准；
（36）SJT9550.30-1993地面用晶体硅太阳电池组件质量分等标准；
（37）SJT10173-1991TDA75单晶硅太阳电池；
（38）SJT10459-1993太阳电池温度系数测试方法；
（39）SJT11209-1999光伏器件第6部分标准太阳电池组件的要求；
（40）DGJ32J87-2009《太阳能光伏与建筑一体化应用技术规程》；
上述标准、规范及规程仅是本工程的最基本依据，并未包括实施中所涉及到的所有标准、规范和规程，并且所用标准和技术规范均应为合同签订之日为止时的最新版本。
6.1.2主要性能、参数及配置
6.1.2.1主要性能
光伏组件为室外安装发电设备，是光伏电站的核心设备，要求具有非常好的耐侯性，能在室外严酷的环境下长期稳定可靠地运行，同时具有高的转换效率。
本工程采用245Wp组件。
6.1.2.2设备主要参数
表6.1太阳电池组件技术参数
太阳电池种类
多晶硅
指标
单位
数据
峰值功率
Wp
245
功率偏差
w
0+3
组件效率
%
14.7
开路电压（Voc）
V
37.2
短路电流（Isc）
A
8.37
工作电压（Vmppt）
V
30.4
工作电流（Imppt）
A
7.89
系统最大耐压
Vdc
1000
尺寸
mm
1650*992*40
重量
kg
19.5
峰值功率温度系数
%K
-0.43
开路电压温度系数
%K
-0.32
短路电流温度系数
%K
0.047
运行温度范围
℃
-40～+85
最大风雪负载
Pa
24005400
注：
上述组件功率标称在标准测试条件（STC）下：
1000Wm2、太阳电池温度25℃
6.2光伏阵列的运行方式设计
6.2.1光伏电站的运行方式选择
本项目计划于沈阳工程学院楼顶斜屋安装面铺设光伏发电系统，楼顶可铺设电池板面积约为58336平方米，可安装太阳能电池板2286.78kWp，装机容量约2.2MW。
本工程按照“就近并网、本地消耗、低损高效”的原则，以建筑结合的分布式并网光伏发电系统方式进行建设。
每个发电单元光伏组件通三相并网逆变器直接并入三相低压交流电网（AC380V，50Hz），通过交流配电线路给当地负荷供电，最后以10kV电压等级就近接入，实现并网。
由于分布式电源容量不超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%，所有光伏发电自发自用。
为了减少光伏阵列到逆变器之间的连接线及方便日后维护，建议配置光伏阵列汇流箱，该汇流箱可直接安装在电池支架上，汇流箱的输出经直流线缆接至配电房内直流配电柜，经直流配电后接至并网逆变器，逆变器的交流输出经交流配电柜接至防逆流控制柜，输出0.4KV,50Hz三相交流电源，实现用户侧并网发电功能。
6.2.2倾角的确定
根据本项目的实际情况，结合沈阳本地太阳辐射资源情况，保持原有建筑风格，学校楼顶屋面采用41度倾角布置。
6.3逆变器选型
光伏并网发电系统由光伏组件、并网逆变器、计量装置及配电系统组成。
太阳能能量通过光伏组件转换为直流电力，在通过并网逆变器将直流电转换为电网同频率、同相位的正弦波电流，一部分给当地负载供电，剩余电力馈入电网，本系统逆变器采用合肥阳光电源有限公司生产的型号为SG100K3，功率为100KW的逆变器。
这样根据光伏组件的电压变化和温变化范围，可保证绝大多数直流输出电压范围均在MPPT范围内，汇流后进入一台逆变器可保证输出电压变化不超出设备最大功率跟踪范围内（450V-820V），并不超过设备安全电压1000V。
阳光电源生产的光伏并网逆变器具有根据天气变化自动启停及最大功率跟踪控制功能。
当系统出现异常时可以使逆变器自动停止工作并安全与系统脱离。
逆变器的控制选用电压型电流控制方式，输出基波功率因数大于等于95%，电流各次谐波不得大于3%。
图6-2SG100K3逆变器外观图
SG100K3逆变器具有以下特点：
和谐电网•零电压穿越功能
•有功功率连续可调（0～100%）功能
•无功功率可调，功率因数范围超前0.9至滞后0.9
高效发电•含变压器最高转换效率达97.0%
•高精度电能计量装置
方案灵活•25℃～＋55℃可连续满功率运行
•适用高海拔恶劣环境，可长期连续、可靠运行
•加热除湿功能（可选）
其主要技术参数列于下表：
表6-2SG100K3并网逆变器性能参数表
型号
SG100K3
直流侧参数
最大直流电压
900Vdc
最大直流功率
113kWp
满载MPP电压范围
450~820V
最大输入电流
250A
交流侧参数
额定输出功率
100kW
额定电网电压
400Vac
允许电网电压
310~450Vac
额定电网频率
50Hz60Hz
允许电网频率
47~51.5Hz57~61.5Hz
总电流波形畸变率
<3%（额定功率）
功率因数
>0.99（额定功率）
系统
最大效率
97.0%（含变压器）
欧洲效率
96.4%（含变压器）
防护等级
IP20（室内）
允许环境温度
-25~+55℃
冷却方式
风冷
允许相对湿度
0~95%,无冷凝
允许最高海拔
6000米
显示与通讯
显示
触摸屏
标准通讯方式
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可选通讯方式
以太网GPRS
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