吉林通榆县50MW光伏发电项目可行性研究报告.docx
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吉林通榆县50MW光伏发电项目可行性研究报告
吉林通榆县50MW光伏发电项目
1概述和项目背景
1.1概述
1.1.1项目简况
（1）项目名称：
吉林通榆县50MW光伏发电项目
（规划50MW，一期10MW，二期20MW,三期20MW）
（2）建设单位：
（3）投资主体：
（4）设计单位：
（5）建设规模及发电主设备：
50000kW，多晶硅光伏组件
（6）选址：
吉林省通榆县。
（7）占地面积：
10MW占地40M2，总用地面积为150万M2
（8）项目动态投资估算：
约9.3亿元人民币。
分为三期：
一期动态投资估算：
约21000万元人民币
二期动态投资估算：
约35000万元人民币
三期动态投资估算：
约37000万元人民币
1.1.2工程设计单位
1.2国际现状
世界能源形式紧迫，是世界10大焦点问题（能源、水、食物、环境、贫穷、恐怖主义和战争、疾病、教育、民主和人口）之首。
全球人口2008年是66亿，能源需求折合成装机是16TW；到2050年全世界人口至少要达到100－110亿，按照每人每年GDP增长1.6%,GDP单位能耗按照每年减少1％，则能源需求装机将是30－60TW，届时主要靠可再生能源来解决。
可是，世界上潜在水能资源4.6TW，经济可开采资源只有0.9TW；风能实际可开发资源2TW；生物质能3TW。
只有太阳能是唯一能够保证人类能源需求的能量来源，其潜在资源120000TW，实际可开采资源高达600TW。
由于光伏发电能为人类提供可持续能源，并保护我们赖以生存的环境，世界各国都在竞相发展太阳能光伏发电，尤其以德国、日本和美国发展最快。
在过去的10年中，世界光伏发电的市场增长迅速，连续8年年增长率超过30％，2007年当年发货量达到733MW，年增长率达到42%。
图1-1给出了1990到2007年的世界太阳电池发货量的增长情况：
929600040810
图1.1
光伏组件成本30年来降低了2个多数量级。
根据So1arbuzzLLC．年度PV工业报告，2007年世界光伏系统安装量为2826MW，比2006年增长了62％，2006年世界光伏发电累计装机容量已经超过8.5GW，2007年年底，世界光伏系统累计装机约12GW，其中并网光伏发电约10GW，占总市场份额的83%。
发电成本50美分/度；2010年世界光伏累计装机容量将达到15GW，发电成本达到15美分/kWh以下；2020年世界光伏发电累计装机将达到200GW，发电成本降至5美分/度以下；到2050年，太阳能光伏发电将达到世界总发电量的10－20％，成为人类的基础能源之一。
光伏发电的应用形式包括：
边远无电农牧区的离网发电系统、通信和工业应用、太阳能应用产品、与建筑结合的并网发电系统以及大型并网电站。
国际能源机构（IEA）特别将超大规模光伏发电（VLS-PV）列为其第8项任务（Task8），主要研究、追踪超大规模光伏发电的技术和信息，并在此领域开展国际间的交流和合作。
光伏电站正在从小规模（100kW以下）、中规模（100kW～1MW）向大规模（1MW～20MW）和超大规模（20MW以上）发展。
在20世纪80年代美国就首先安装了大型光伏电站。
发展至今，已有数十座大型光伏电站在全世界应运而生。
德国是世界上发展大型光伏电站最领先的国家，迄今已经建成了14座大型光伏并网系统，2004年7月份建成5MW并网光伏电站。
在希腊克里特岛计划建造的太阳能电站规模达到50MW。
澳大利亚计划在其沙漠中先期建设一座10MW的高压并网光伏电站，并以此为基础建设GW级光伏电站。
葡萄牙最近公布了一项建造世界最大太阳能电站的计划，用四到五年的时间，在一个废弃的铁矿附近建造116MW的太阳能光伏电站。
以色列计划在内盖夫沙漠建设占地面积达400公顷的太阳能光伏电站，该电站在5年内的发电能力将达100MW，在10年内整个工程全部完工，发电能力将达到500MW。
预计该电站的发电量将占以色列电力生产量的5%。
世界光伏产业的技术发展：
技术进步是降低光伏发电成本、促进光伏产业和市场发展的重要因素。
几十年来围绕着降低成本的各种研究开发项工作取得了显著成就，表现在电池效率不断提高、硅片厚度持续降低、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）商业化电池效率不断提高
先进技术不断向产业注入，使商业化电池技术不断得到提升。
目前商业化晶硅电池的效率达到15％～20％（单晶硅电池16％～20％，多晶硅15％～18％）；商业化单结非晶硅电池效率5％～7％，双结非晶硅电池效率6％～8％，非晶硅/微晶硅的迭层电池效率8％～10％，而且稳定性不断提高。
电池效率的提高是光伏发电成本下降的重要因素之一。
（2）产业化规模不断扩大
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重要因素。
太阳电池单厂生产规模已经从上世纪80年代的1~5MW/年发展到90年代的5~30MW/年，2006年25~500MW/年，2007年25~1000MW/年。
生产规模与成本降低的关系体现在学习曲线率LR（LearningCurveRate，即生产规模扩大1倍，生产成本降低的百分比）上。
对于太阳电池来说，30年统计的结果，LR20％（含技术进步在内），是所有可再生能源发电技术中最大的，是现代集约代经济的最佳体现者之一。
1.4吉林省通榆县区域状况介绍
吉林通榆县位于吉林省西北部，地处东经122度20分~123度30分，北纬44度12分~45度16分，面积8468KM2，人口367000人，长白，科铁公路；嫩通高速横贯境内。
京齐铁路纵贯东西。
年光照均日数为2900h，相对湿度低，有建成的蓄电站和500kv输变站。
经济概况
吉林通榆社会治安稳定，经济政策趋于务实完善，投资环境不断优化，基础设施建设力
度加大，宏观经济保护稳定增长态势，为保宏观经济快速稳定发展奠定了坚实基础。
国
民经济整体保持持续快速增长，财政收支持续盈余，银行运营良好，财政收支保持在合理范
围内。
近年来，吉林通榆经济持续快速增长，投资政策和环境日趋优化。
吉林通榆与中国南方相比，经济基础仍较落后，创新能力较低，但仍具有经济增速较快，企业所得税、个人所得税、人均工资低等方面优势。
1.5在吉林通榆建设太阳能光伏电站的必要性、可行性和光伏产业概况
由于能量短缺程度的不断加深，2010年中国总发电量为41413亿KWH，缺6000万KWH，电力严重紧缺。
中国光伏发展迅猛，中国政府准备在国内开展可再生资源开发的项目。
这项计划预见到了可替代能源和可再生资源在中国的燃料和能源需求中不断增长的比例，将给光伏产业带来近七万亿的市场需求。
中国出台了鼓励利用可再生资源生产能源产品的政策，通过制定一系列激励政策鼓励新能原生产，标杆电价定为1元/KWH（西藏为1.15元），电站补贴为9元/W，税收及资金支持也作出明确的优惠。
2站址选择和气象条件
2.1基本情况
2.1.1站址概况
（一）位置
吉林省通榆县，地处东经122。
20，-123。
30，，北纬44°12，-45’16。
，
（二）地形与地貌
吉林省通榆县地处松辽平原西部，地势平坦，起伏不大，略呈西高东低，海拔148m.我们选择场址是地处通榆西南的新华镇，海拔约148米，该场地坐北朝南，地势西北偏高而东南偏低，落差较缓，现状是草地（权属为村集体所有）。
（三）气候
通榆县新华镇海拔约148米，属中温带干旱大陆性季风气候。
春季干旱多风，夏季雨热同期，秋季凉爽少雨，冬季寒冷干燥。
气温平均在6℃。
降雨量平均371mm.年平均光照时数为2900h,太阳能辐射量高达6200MJ。
（四）矿产资源
该场址无任何矿藏资源
（五）交通
公路：
长白公路，科铁公路，嫩通高速横贯境内，交通非常方便。
铁路：
京齐铁路通榆站
航空：
距乌兰浩特机场100km
2.2太阳能资源
2.2.1通榆的太阳能资源
吉林省通榆县年度光照平均光照小时数为2900h。
2.3.2厂址地区的太阳能资源及光伏发电量预测
建立在开阔地的并网光伏发电系统基本没有朝向损失，总体运行综合效率大约83.3％。
第一年可利用小时数为：
日照峰值小时数×综合效率
气象资料显示界面PV3C日照条件可以看到，太阳辐射量（倾斜表面）为2.9MWh/m2，表示太阳对电站的输入能量2900KWh/m2，一个标准太阳强度为1000W/mm等效于全年输入的日照峰值小时数2900h，太阳能资源极为丰富。
目前大型并网光伏发电项目系统设计效率约为80%，上述日照峰值小时数与光伏发电系统效率相乘，得到光伏发电系统的首年可利用小时数为：
2900×83.3%=2415.7h，
本项目拟采用的光伏电池组件的光电转换效率衰减速率为10年衰减不超过10%，25年衰减不超过20%，。
如项目运营期为25年，25年运营期内发电量逐年递减小时数为2415.7×20%÷25≈19h。
25年运营期中平均年发电小时数为2415h
该50MW并网光伏发电项目年发电量为：
2415h×50MW=12075万kWh
50MW光伏发电项目年可利用小时数、发电量预测（KWh）
序号年份年可利用小时数单位发电量单位
1第一年2415小时12075万KWh
2第二年2396小时11980万KWh
3第三年2377小时11885万KWh
4第四年2358小时11790万KWh
5第五年2339小时11695万KWh
6第六年2320小时11600万KWh
7第七年2301小时11505万KWh
8第八年2282小时11410万KWh
9第九年2263小时11315万KWh
10第十年2244小时11220万KWh
11第十一年2225小时11125万KWh
12第十二年2206小时11030万KWh
13第十三年2187小时10935万KWh
14第十四年2168小时10840万KWh
15第十五年2149小时10745万KWh
16第十六年2130小时10650万KWh
17第十七年2111小时10555万KWh
18第十八年2092小时10460万KWh
19第十九年2073小时10365万KWh
20第二十年2054小时10270万KWh
21第二十一年2035小时10175万KWh
22第二十二年2016小时10080万KWh
23第二十三年1997小时9985万KWh
24第二十四年1978小时9890万KWh
25第二十五年1959小时9795万KWh
二十五年共发电：
273375万KWh
3电站接入系统
本工程装机容量为50MW（一期10MW,二期20MW，三期20MW），地址位于吉林省通榆县。
一期工程拟设置2台变压器，以T接方式接入20kV线路。
该电站场址离20KV线路
仅200m，而且通讯方便。
4建设规模和总体方案
通榆有着极为丰富的太阳能资源和适合的土地资源，有条件建设大规模的太阳能电站。
本项目拟在通榆新华建设50MW并网光伏电站，系统设有储能装置，太阳电池将日光转换成直流电，通过逆变器变换成交流电，通过升压变压器升压并将电力输送到电网。
有阳光时，光伏系统将所发出的电输入电网，没有阳光时不发电。
当电网发生故障或变电站由于检修临时停电时，光伏电站也会自动停机不发电；当电网恢复后，光伏电站会检测到电网的恢复，而自动恢复并网发电。
5光伏电站框图和设备选型
5.1光伏组件及其阵列设计
根据通榆项目当地的纬度和不同倾角方阵面全年所接受的日照辐射量分布情况，本工程光伏组件采取最佳倾角固定安装方式。
整个50MW光伏发电系统在并入电网之前分成不同的子系统，即独立模块，每个模块根据自身安装功率选择相应的逆变器或逆变器组合将光伏组件所输出直流电逆变为交流电，并最终通过升压变压器升压，接入当地公共电网。
5.1.1太阳电池选型
为对比不同材料光伏组件的各项性能指标，本50MW并网光伏发电工程拟采用（）
标准测试条件（STC）为标准条件下：
AM1.5、1000W/㎡的辐照度、25℃的电池温度：
TFSM-T-2
标准条件下稳定功率Wp＝46W±5%
额定工作电压Vm＝60V±5%
额定工作电流Im＝0.77A±5%
开路电压Voc＝79V±5%
短路电流Isc＝0.96A±5%
温度系数Pm＝-0.2％/℃
旁路二极管10A1000V
最大系统电压1000V
横向结构激光式样
边框铝合金，表面阳极氧化
尺寸（宽*长*厚）2100*1200*80mm
工作温度-40～90℃
重量15Kg
5.2固定光伏组件模块
由于太阳能电池组件和并网逆变器都是可根据功率、电压、电流参数相对灵活组合的设备，整个50MW光伏发电项目可采用模块化设计、安装施工。
模块化的基本结构：
50MW太阳能电池组件由165个子系统组成，采用固定倾角安装。
每个子系统主要由光伏阵列、相应功率的逆变器以及各级配电装置构成。
这样设计有如下好处
●各子系统各自独立，便于实现梯级控制，以提高系统的运行效率；
●每个子系统是单独的模块，由于整个50MW光伏系统是多个模块组成，各模块该又由不同的逆变器及与之相连的光伏组件方阵组成组成，系统的冗余度高，不至于由于局部设备发生故障而影响到整个发电模块或整个电站，且局部故障检修时不影响其他模块的运行；
●有利于工程分步实施；
5.3各子系统组件安装方式及数量
根据本项目所在当地纬度，在纬度角附近的朝向正南倾斜面上全年所接受日照辐射总量最多，本工程所在地纬度为44o，对固定支架安装，本工程拟采用朝向正南（方位角0o）34o固定倾角安装。
5.4太阳电池方阵间距计算
在北半球，对应最大日照辐射接收量的平面为朝向正南，与水平面夹角度数与当地纬度相当的倾斜平面，固定安装的光伏组件要据此角度倾斜安装。
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。
固定方阵安装好后倾角不再调整或人工季节性调整。
固定光伏组件方阵的支架采用镀锌型钢插入支架
计算当光伏组件方阵前后安装时的最小间距D
一般确定原则：
冬至当天早9：
00至下午3：
00太阳能电池组件方阵不应被遮挡。
计算公式如下：
D=cosβ×L，L=H/tanα，α=arcsin（sinφsinδ+cosφcosδcosω），即等于：
D=cosβ×H/tan[arcsin（0.648cosφ-0.399sinφ）]
太阳高度角的公式：
sinα=sinφsinδ+cosφcosδcosω
太阳方位角的公式：
sinβ=cosδsinω/cosα
式中：
φ为当地纬度；
δ为太阳赤纬，冬至日的太阳赤纬为-23.5度；
ω为时角，上午9:
00的时角为45度。
光伏组件排布方式为：
本项目实施地当地纬度为44.4°，地面坡度约为5度，经计算，在当地光伏组件倾角为纬度角34±1°范围内的平面上所接受太阳辐射量最大，本工程拟以34°倾角朝向正南固定安装光伏组件。
组件倾斜34°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处，冬至日上午九时到下午三时子方阵之间不形成阴影遮挡，经计算，各类型组件倾斜后组件上缘与下缘之间相对高度与前后排安装距离1500mm
子系统阵列设计
根据上述参数并匹配逆变器参数，我们选用多晶硅太阳能电池，每个太阳能电池串列可采用6*12块电池组件串联组成。
由于每个电池串列的电流较小，所以先将4个电池串列通过防水三通进行并联作为1路
6路作为一组并联接入一个汇流箱
综上所述，每个300kW的并网发电单元需配置724个电池串列，即有7240块电池组件。
整个系统有165个300kW并网发电单元，需配置90500个电池串列，即有204082块电池组件，总功率约为50MW。
5.6光伏电站系统构成总结
本50MW（并网光伏发电系统由太阳能电池组件、方阵防雷接线箱、并网逆变器、配电保护系统、电力变压器和系统的通讯监控装置组成。
光伏发电系统主要组成如下：
●50MW多晶硅太阳能电池组件及其支架；
●直流监测配电箱；
●光伏并网逆变器；
●配电装置（交流配电和升压变压器）；
●系统的计算机监控装置；
●系统的防雷及接地装置；
●土建、配电房等基础设施；
6电气设计
6.1电气一次部分
6.1.1电气主接线
1、光伏电站电气主接线
本工程装机容量为50MW，拟采用单机容量为300kW的逆变器，将整个发电系统分为165个子系统，每个子系统配置1台逆变器。
每2MW设置1台升压变，容量按2000kVA考虑，电压比为20/0.4kV。
整个电站共配置2台升压变。
各子系统通过0.4kV电缆将电能输送至升压站，升压站内设置0.4kV配电装置及20kV配电装置，主变压器露天布置。
20kV配电装置采用单母线接线。
本工程中光伏电站的总装机容量在电网系统中所占比例较小，并网时在电压偏差、频率、谐波和功率因数方面应满足实用要求并符合标准。
光伏电站运行时，选用的逆变器装置产生的谐波电流的总谐波畸变率控制在5%以内，符合《电能质量公用电网谐波》（GB14549-1993）和中国相关法规的规定。
光伏电站并网运行时，并网点的三相电压不平衡度不超过《电能质量三相电压允许不平衡度》（GB15543-1995）规定的数值，该数值一般为1.3％。
这也符合中国相关法规的规定
本工程选配的逆变器装置输出功率因数能达到0.99，可以在站内升压至20kV电压等级接入电力系统。
无功补偿装置的设置待接入系统设计确定。
2、光伏电站站用电
因光伏电站无人值守，用电负荷非常少，站用电源考虑从附近的380V线路引接。
6.1.2主要电气设备选择
☆
（1）升压变及高低压配电装置的选择
升压变选择用免维护的干式变压器。
高压开关柜选用中压环网柜，配负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器，低压开关柜选用GCS低压抽出式开关柜。
（2）20/0.4kV配电变压器的保护
20/0.4kV配电变压器的保护配置采用具有接通、隔断和接地功能的三工位负荷开
关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置，既可提供额定负荷电流，又可断开短路电流，并具备开合空载变压器的性能，能有效保护配电变压器。
（3）高遮断容量后备式限流熔断器的选择
由于光伏并网发电系统的造价昂贵，在发生线路故障时，要求线路切断时间短，以保护设备。
高遮断容量后备式限流熔断器选择美国S&C公司的熔断器及熔丝，该类产品具有精确的时间-电流特性；有良好的抗老化能力；达到熔断值时能够快速熔断；要有良好的切断故障电流能力，可有效切断故障电流等特性。
通过选用性能优良的熔断器，能够大大提高线路在故障时的反应速度，降低事故跳闸率，更好地保护整个光伏并网发电系统。
（4）中压防雷保护单元
中压防雷保护单元选用复合式过电压保护器，该过电压保护器采用硅橡胶复合外套整体模压一次成形，外形美观，引出线采用硅橡胶高压电缆，除四个线鼻子为裸导体外，其他部分被绝缘体封闭。
可有效限制大气过电压及各种真空断路器引起的操作过电压，对相间和相对地的过电压均能起到可靠的限制作用。
该产品可直接安装在高压开关柜的底盘或互感器室内。
安装时，只需将标有接地符号单元的电缆接地外，其余分别接A、B、C三相即可。
（5）中压电能计量表
中压电能计量表是真正反应整个光伏并网发电系统发电量的计量装置，其准确度和稳定性十分重要。
采用性能优良的高精度电能计量表至关重要。
为保证发电数据的安全，在高压计量回路同时装一块机械式计量表，作为IC式电能表的备用或参考。
该电表不仅要有优越的测量技术，还要有非常高的抗干扰能力和可靠性。
同时，该电表还可以提供灵活的功能：
显示电表数据、显示费率、显示损耗（ZV）、状态信息、警报、参数等。
此外，显示的内容、功能和参数可通过光电通讯口用维护软件来修改。
通过光电通讯口，还可以处理报警信号，读取电表数据和参数。
（6）监控装置
采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软件，采用RS485通讯方式，连续每天24小时不间断对所有并网逆变器的运行状态和数据进行监测。
能实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2总减排量以及每天发电功率曲线图。
可查看每台逆变器的运行参数，主要包括：
直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、逆变器机内温度、时钟、
频率、当前发电功率、日发电量、累计发电量、累计CO减排量、每天发电功率曲线图等。
所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少包括以下内容：
电网电压过高、电网电压过低、电网频率过高、电网频率过低、直流电压过高、逆变器过载、逆变器过热、逆变器短路、散热器过热、逆变器孤岛、DSP故障、通讯失败等。
此外，监控装置可每隔5分钟存储一次电站所有运行数据，可连续存储20年以上的电站所有的运行数据和所有的故障纪录。
监控软件具有集成环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、室外和室内环境温度和电池板温度等参量。
（7）环境监测仪
本系统配置1套环境监测仪，用来监测现场的环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其RS485通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。
（8）过电压保护及接地
为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击、浪涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统的防雷接地装置必不可少。
（9）过电压保护
本工程光伏并网发电系统的防雷接地装置按三级防雷建筑物考虑，构筑物的防雷主要采用避雷带进行防雷保护。
并根据厂地实际情况适当布置避雷针以防直击雷的危害。
对于运行设备的投入或退出，电力系统的故障等情况而导致系统参数的改变，结果形成电气设备内部过电压情况，采取在20kV高压开关柜的出线端加装过电压保护器措施。
（10）接地
本工程的接地主要包括以下几个方面：
①防雷接地包括避雷带以及低压避雷器等。
②工作接地包括逆变器的中性点、电压互感器和电流二次侧线圈。
③保护接地包括太阳能电池支架、控制器、逆变器、配电柜外壳、电缆外皮、穿线金属管道的外皮。
④屏蔽接地包括电子设备的金属屏蔽
本工程接地网设计原则为以水平接地体为主，辅以垂直接地体的人工复合接地网，接地电阻应不大于4?
。
接地装置的电位、接触电位差和跨步电压差均能满足要求。
接地网经常有人的走道处应铺设砾石，沥青路面下或在地下装设两条与接地网相连的“帽
檐式”均压带。
水平接地体采用镀锌扁钢,垂直接地体采用镀锌钢管。
（11）照明
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