太阳能1MWP太阳能光伏发电工程可行性研究报告.docx

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太阳能1MWP太阳能光伏发电工程可行性研究报告

太阳能1MWP太阳能光伏发电工程

可行性研究报告

批准：

审核：

编制：

***工程公司项目部

二〇一六年x月

一、概述2

二、建设的必要性4

（一）开发利用太阳能资源，符合能源产业发展方向4

（二）宁波市建设大型并网光伏发电系统的条件4

（三）合理开发太阳能资源，实现地区电力可持续发展5

（四）加快能源电力结构调整的需要6

（五）改善生态、保护环境的需要6

（六）发挥减排效率,申请CDM（清洁能源机制）7

三、基本情况8

四、宁波市建设条件12

（一）光照资源条件12

（二）场址条件13

五、太阳能光伏电站预选方案设计14

（一）太阳能电池阵列设计14

（二）太阳能光伏方阵智能智能防雷汇流箱设计20

（三）直流配电柜设计20

（四）太阳能光伏并网逆变器的选择21

（五）交流防雷配电柜设计23

（六）系统组成方案原理框图24

（七）系统接入电网设计24

六、环境影响评价27

七、预测发电量的计算29

八、投资估算30

九、财务分析34

一、概述

宁波简称“甬”，设海曙、江东、江北、镇海、北仑、鄞州六个区，下辖余姚、慈溪、奉化三个县级市和宁海、象山两个县。

全市陆域总面积9816平方公里，户籍人口560.4万。

其中市区面积2462平方公里，市区人口215.8万。

地势西南高，东北低。

市区海拔4-5.8米，郊区海拔为3.6-4米。

地貌分为山地、丘陵、台地、谷（盆）地和平原。

全市山地面积占陆域的24.9%，丘陵占25.2%，台地占1.5%，谷（盆）地占8.1%，平原占40.3%。

气候是一个地区在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动等因素综合影响下形成的。

宁波位于东经120度55分至122度16分，北纬28度51分至30度33分。

地处中国大陆海岸线中段的东海之滨，长江三角洲东南翼，浙江省东部。

东有舟山群岛为天然屏障，北濒杭州湾，与上海隔湾相望，西接绍兴市，南临三门湾，与台州相连。

地处宁绍平原，纬度适中，属北亚热带季风气候区，温和湿润，冬夏季风交替明显，但由于所处纬度常受冷暖气团交汇影响，加之倚山靠海，特定的地理位置和自然环境使各地天气多变，差异明显，灾害性天气相对频繁，但同时也形成了多样的气候类型，给发展多种经营提供了有利的自然条件。

宁波四季分明，冬夏季长达4个月，春秋季仅约2个月。

若以候平均气温＞22℃为夏季、＜10℃为冬季、10～22℃为春秋两季这一标准划分，一般是3月第六候入春，6月第一候进夏，9月第六候入秋，11月第六候入冬。

冬季，由于冷空气的不断补充南下，天气干燥寒冷，此时盛行偏北风；春季，是冬季风转换为夏季风的过渡性季节，由于冷暖空气在长江中下游交汇频繁，天气变化无常，时冷时热；夏季，受太平洋副热带高压控制，盛行东南风，除局部雷阵雨外，多连续晴热天气，有时还会受到台风或东风波等热带天气系统影响出现大的降水过程；秋季，是夏季风向冬季风转换的过渡季节，气候相对凉爽，但有时也会出现秋老虎，由于常有小股冷空气南下，锋面活动开始增多，常会出现阴雨天气。

宁波全市的多年平均气温16.4℃，最热的7月28.0℃，最冷的l月4.7℃，无霜期一般为230天至240天。

作物生长期300天。

多年平均降水量1480mm，山地丘陵一般要比平原多三成，主要雨季有3～6月的春雨连梅雨和8～9月的台风雨和秋雨，主汛期5～9月的降水量占全年的60%。

多年平均日照时数1850小时，地区分布为北多南少、西部山区比平原少。

宁波市的主要灾害性天气有低温连阴雨、干旱、台风、暴雨洪涝、冰雹、雷雨大风、霜冻、寒潮等。

宁波属亚热带季风气候，温和湿润，四季分明。

多年平均气温16.4℃，月平均气温以七月份最高，为28℃，一月份最低，为4.7℃；多年平均降水量1400毫米左右，5～9月的降水量占全年的60%。

全市无霜期一般为230～240天。

预选的宁波太阳能电源有限公司位于宁波市国家高新区，距市区1２km。

东经121.57°，北纬29.86°。

距10KV、容量为5000KVA的高新区环变电站0.5km。

本期工程计划总装机容量1.0759MWP，采用集中并网方案。

整个系统分为以各建筑物为单元的光伏并网发电单元，各单元并网逆变器AC输出通过交流母线柜汇合到一起，再通过交流防雷配电柜接入0.4kv/10kv升压变压器的低压侧，实现将整个光伏并网系统接入交流电网进行并网发电的方案。

整体工程安装在宁波太阳能电源有限公司1、5、6号楼房顶及1#、5#楼南面厂区道路上空太阳能长廊顶上作为遮阳棚，项目建设工期5个月。

1000KWP太阳能光伏电站概况特性表

序号

项目名称

规格型号

数量

1

总装机容量

1000KWP

25年年均发电量

2

太阳能光伏组件

单晶175WP

6148

3

太阳能光伏组件支架

镀锌角钢

87.6吨

4

一级直流汇线箱

喷塑密封

31台

5

二级直流汇流柜

喷塑密封

7台

6

并网逆变器

100KW

3台

7

并网逆变器

250KW

3台

8

交流配电柜

100KW

3台

9

交流配电柜

250KW

3台

10

防雷及接地装置

3套

11

控制检测传输系统

1套

二、建设的必要性

（一）开发利用太阳能资源，符合能源产业发展方向

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，能源将近76%由煤炭供给，这种过度依赖化石燃料的能源结构已经造成了很大的环境、经济和社会负面影响。

大量的煤炭开采、运输和燃烧，对我国的环境已经造成了极大的破坏。

大力开发太阳能、风能、生物质能等可再生能源利用技术是保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择。

“十一五”期间我国在能源领域将实行的工作重点和主要任务是首先加快能源结构调整步伐，努力提高清洁能源开发生产能力。

以太阳能发电、风力发电、太阳能热水器、大型沼气工程为重点，以“设备国产化、产品标准化、产业规模化、市场规范化”为目标，加快可再生能源的开发。

目前的太阳能发电技术主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电技术，其中太阳能热发电技术尚处于试验开发阶段，而太阳能光伏发电技术已经成熟、可靠、实用，其使用寿命已经达到25—30年。

要使光伏发电成为战略替代能源电力技术，必须搞大型并网光伏发电系统，而这个技术已经实践证明是切实可行的。

（二）宁波市建设大型并网光伏发电系统的条件

我国太阳能理论总储量为147×108GWh/年。

从理论上讲除去农田、草原、森林、河流、湖泊、道路等，在任何荒地和建筑上都可以安装光伏组件。

宁波市具有丰富的太阳能资源，年太阳能总辐射量大约在4717MJ/m2，年资源理论储量3226亿KWh，每年地表吸收的太阳能相当于大约1.3亿吨标准煤的能量，开发利用前景广阔。

搞光伏发电，利用我市的房顶资源，不占用耕地,是变空闲地为宝，保障我国能源供应战略安全、大幅减小排放、和可持续发展的重大战略举措。

（三）合理开发太阳能资源，实现地区电力可持续发展

根据《宁波城市电网“十一五”规划》，从宁波电网现状出发，以2004年该市全社会用电量、用电负荷为依据，运用产业产值单耗法、时间序列法和弹性系数法等科学计算，测算出2010年时，宁波市全社会用电量将达到418亿千瓦时，2020年时为675亿千瓦时；利用时间序列法和负荷利用小时数法，测算出2010年时，宁波最高用电负荷为737万千瓦，2020年时约为1178万千瓦。

《规划》以满足宁波城市社会经济同期用电发展需要为基础，建成各级电网容量充裕、电网结构合理、设备先进、自动化程度高、调度运行灵活、供电安全可靠、技术经济指标领先的现代化大都市电网为目标。

“十一五”宁波市电网预估算总投资167.5亿元。

投资重点简化电压层次，提高供电能力，完善电网结构。

　　《规划》显示，“十一五”期间，宁波市将新增500千伏变电容量550千伏安，新增500千伏超高压输电线路751.5公里；新增220千伏变电容量360千伏安，扩建增容273千伏安，新增220千伏输电线路769.8公里，改造71公里；新增110千伏变电容量483.3千伏安，扩建增容71万千伏安，新增110千伏输电线路977.5公里，改造166.65公里。

随着宁波经济快速发展，宁波市用电水平也快速增长，全社会用电量从1997年的71.84亿千瓦时增长到2006年的313.55亿千瓦时，增长了4.4倍，高于同期经济增长的水平；最高负荷也增长到了2006年的423万千瓦，特别是在夏季高温季节和农灌高峰时，电力供应十分紧张，供需矛盾突出，高峰时段最大电力缺口在60万千瓦以上（２００８年）。

宁波的煤炭、石油、水力资源等能源比较匮乏，但是宁波市的太阳能资源还没有得到很好的开发利用，特别是太阳能电站可以与建筑物结合，建在房顶或作为幕墙，不单独占用宝贵的耕地资源，又是绿色可再生能源，对宁波的太阳能资料分析，该项目具有很高的开发价值。

宁波市全年日照小时数1850h，日照辐射量为4717ＭＪ/㎡，该太阳能光伏电站建成后，与当地电网联网运行，可有效缓解地方电网的供需矛盾，促进地区经济可持续发展。

（四）加快能源电力结构调整的需要

宁波的港口优势具备了建设多个大型发电厂的条件。

至2005年底，宁波市电源装机容量共837.75万千瓦，其中火电820.1万千瓦，占97.9％，水电17.65万千瓦（包括抽水蓄能电站装机容量8万千瓦），占2.1％。

6000千瓦及以上电厂装机容量632.23万千瓦，占总装机容量的75.5％，包括主力电厂三座：

镇海电厂装机容量85.1+33.06万千瓦，北仑电厂装机容量5×60万千瓦，宁海电厂1×60万千瓦，以及台塑自备电厂2×14.86万千瓦。

6000千瓦以下电厂装机容量205.52万千瓦，占总装机容量的24.5％。

此外，根据浙江省电源建设安排，“十一五”期间宁波市将陆续建成国华宁海电厂4×60万千瓦（其中一台机组2005年已建成投运），新建大唐乌沙山电厂4×60万千瓦、北仑电厂三期2×100万千瓦、宁海电厂二期扩建2×100万千瓦、宁波LNG电厂4×38万千瓦等项目。

电网以火电为主，宁波市为天然能源缺乏型城市，电厂所需资源依赖外部输入的程度很高，因此，越来越大的供需缺口必将给宁波电力工业的资源保障形成威胁。

在环境方面，以煤为主的能源结构使得中国成为继美国之后的第二大CO2排放大国，SO2排放量也急剧增加。

2005年，宁波市SO2排放总量为21.33万吨，而电力行业的排放量为17.83万吨，占了总排放量的83.6％。

根据我国《可再生能源中长期发展规划》，提出了未来15年可再生能源发展的目标：

到2020年可再生能源在能源结构中的比例争取达到16％，太阳能发电装机180万千瓦。

宁波的可在生能源中，只有水能资源开发，也不过达2.1％左右。

除水电外，相对于其他能源，太阳能发电技术已日趋成熟，从资源量以及太阳能产品的发展趋势来看，在宁波市开发太阳能发电项目，将改变能源结构，有利于增加可再生能源的比例，同时太阳能发电不受地域限制，可以利用建筑物房顶资源，不占用耕地，且所发电力稳定，可与水电互补，优化系统电源结构，没有任何污染减轻环保压力，优势明显。

（五）改善生态、保护环境的需要

在全球能源形势紧张、全球气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。

环境状况已经警示我国所能拥有的排放空间已经十分有限了，再不加大清洁能源和可再生能源的份额，我国的经济和社会发展就将被迫减速。

提高可再生能源利用率，尤其发展太阳能发电是改善生态、保护环境的有效途径。

太阳能光伏发电以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点，在太阳能产业的发展中占有重要地位。

（六）发挥减排效率,申请CDM（清洁能源机制）

我国是《联合国气候变化框架公约》（1992）和《京都议定书》（1997）的签字国，为努力减缓温室气体排放的增长率，承担“共同但有区别的责任”。

在2002年约翰内斯堡全球可持续发展峰会上，中国政府已核准《京都议定书》，中国将坚定不移地走可持续发展的道路。

CDM作为国际社会对全球气候变化的一项重要措施，一方面可以帮助发达国家以较低成本实现减排目标，另一方面也可以促进资金和技术向发展中国家进行实质性转让。

宁波太阳能电源有限公司1MWP项目不但属于清洁能源，也属于议定书中规定的清洁机制的范围，能够获得减排义务的资助，随着项目建设和电力的发展，太阳能光伏发电装机容量可以不断扩大，如果有先进的技术或额外资金的支持，将大大降低太阳能光伏发电的投资压力，不但可以扩大宁波环境保护的宣传影响，促进项目的实施和建设，从而促进太阳能光伏产业的发展。

本项目的实施，探讨目前实用的技术方案和可供考虑的投融资方案；测算该项目发电成本；提出实施该项目所需要的政策支持；为下一步的可行性研究奠定坚实的基础。

本项目的研究成果将为我国的大规模太阳能光电开发利用提供基础数据，为国家出台相关政策提供参考数据，因此本项目的建设是非常有必要的。

三、基本情况

宁波市电力建设基本情况及发展规划

1、宁波市电力建设情况

（1）.生产现状。

宁波的港口优势具备了建设多个大型发电厂的条件。

至2005年底，宁波市电源装机容量共837.75万千瓦，其中火电820.1万千瓦，占97.9％，水电17.65万千瓦（包括抽水蓄能电站装机容量8万千瓦），占2.1％。

6000千瓦及以上电厂装机容量632.23万千瓦，占总装机容量的75.5％，包括主力电厂三座：

镇海电厂装机容量85.1+33.06万千瓦，北仑电厂装机容量5×60万千瓦，宁海电厂1×60万千瓦，以及台塑自备电厂2×14.86万千瓦。

6000千瓦以下电厂装机容量205.52万千瓦，占总装机容量的24.5％。

此外，根据浙江省电源建设安排，“十一五”期间宁波市将陆续建成国华宁海电厂4×60万千瓦（其中一台机组2005年已建成投运），新建大唐乌沙山电厂4×60万千瓦、北仑电厂三期2×100万千瓦、宁海电厂二期扩建2×100万千瓦、宁波LNG电厂4×38万千瓦等项目。

（2）.电网建设现状。

宁波电网是浙江电网、华东电网的组成部分。

至2005年底，宁波市拥有500千伏变电所3座，主变6台，总容量450万千伏安，分别为：

天一变（3×75万千伏安）、河姆变（2×75万千伏安）、宁海变（1×75万千伏安）。

500千伏线路14条，总长度653.22公里。

220千伏变电所19座，主变38台，总容量585万千伏安。

220千伏线路51条，架空线长度1085.48公里，电缆长度2.72公里。

110千伏公用变电所93座，主变161台，总容量635.6万千伏安；用户变20座，主变38台，容量133.45万千伏安；±100千伏直流整流变1台，容量6.3万千伏安。

110千伏线路194条，长度1844.15公里；电缆线路18条，长度90.77公里；±100千伏直流线路1条，长度7.29公里。

　　宁波市目前有35千伏公用变电所100座，主变166台，总容量167.865万千伏安；用户变98座，主变175台，容量125.145万千伏安；35千伏线路286条，长度1796.86公里；电缆28条，长度192.82公里。

　　10千伏公用配变16293台，总容量397.2322万千伏安；用户变38200台，容量977.464万千伏安。

10千伏线路1736条，长度14319.46公里；电缆332条，长度3250.87公里。

２、宁波市电网需求状况

随着经济的发展，宁波市用电水平也快速增长，全社会用电量从1997年的71.84亿千瓦时增长到2006年的313.55亿千瓦时，增长了4.4倍，高于同期经济增长的水平；最高负荷也增长到了2006年的423万千瓦。

以2004年该市全社会用电量、用电负荷为依据，运用产业产值单耗法、时间序列法和弹性系数法等科学计算，测算出2010年时，宁波市全社会用电量将达到418亿千瓦时，2020年时为675亿千瓦时；利用时间序列法和负荷利用小时数法，测算出2010年时，宁波最高用电负荷为737万千瓦，2020年时约为1178万千瓦。

３、电网存在的主要问题

（1）电网结构不尽合理。

500千伏网架薄弱，市区缺少500千伏电源布点。

由于缺乏电源点的支撑，220、110千伏电网中还有单线单变或1线带多变运行的情况，城市中心区域的110千伏变电所缺乏第二电源；部分地区还存在小截面、老线路的长距离供电方式，不仅供电的可靠性较差，而且线路损耗较大。

宁波作为电源送出地区，大范围、远距离、重潮流的送出，需要坚强的500千伏网架，大量500千伏线路架设，对城市的通道资源造成重大压力，也给建设带来困难。

同时这些电源项目的接入也带来了短路电流不断增大等问题。

（2）电源结构不合理。

电源结构的不合理，表现在火电在电源结构中的比重过大。

就全国而言，火电占了总量的71.1%，水电、核电、风电所占比重较小，分别为23.1%、1.58%、0.16%。

宁波在电源结构上的不平衡表现得更加突出，300万千瓦的北仑电厂、135万千瓦的镇海电厂、尚在建造中的240万千瓦的国华宁海电厂和240万千瓦的浙江乌沙山电厂都是大型的火电厂，除镇海电厂燃气外，其它三个都是大型的燃煤机组。

在2005年的数据中，宁波的火电占了总量的97.9％。

宁波的电源结构严重依赖火电，这样的电源结构需要严重依赖于电煤资源，一旦电煤价格提升或产量下降，将会对宁波的电力生产形成严重的威胁。

此外，以火电为主的电源结构也使得环境问题日趋严重。

（3）发电设备相对落后。

目前宁波市电厂的发电设备技术参数还相对落后，建成的电厂中还没有高效率的超临界机组，而美国、日本、俄罗斯这一比例已达到50%以上。

北仑电厂作为宁波市最大的电厂，其5台机组容量虽然都达到了60万千瓦，但其都采用的是亚临界机组，供电煤耗较高。

正在规划建设的北仑电厂三

期、乌沙山等发电厂虽然采用了超临界燃煤机组甚至超超临界燃煤发电机组，但其机组也都为国产。

对于60万千瓦容量等级，国产机组的供电煤耗比进口亚临界机组高20-23克/每千瓦时，比进口超临界机组高28-39克/每千瓦时。

此外，宁波的热电数量偏少，导致能源利用率较低。

研究表明，如是纯发电厂，一吨煤发电能源利用效率最高只有35%左右，如设计成热电厂，热利用效率可以达到80%。

（４）环境制约日益突出。

根据多年实测结果，宁波市酸雨率已达到在60%-70%左右，已被国家列为酸雨控制区。

电力工业是污染物排放较多的行业，其中火电厂的环境问题尤为突出。

以北仑电厂为例，虽然其投产以来，已累计投入12亿多元专项资金用于环保改造，并成为我国首批国际一流火力发电厂，其主要经

济、环保技术指标在国内同类型机组中始终处于领先水平，且据近两年监测数据，企业实际二氧化硫排放浓度要比国家控制允许标准低了30%多。

但由于北仑发电厂耗煤量巨大，其二氧化硫的排放量占了宁波市总量的50%多。

而随着北仑电厂三期、乌沙山电厂、国华宁海电厂等大型电厂的新、扩建，宁波市的环境污染问题将日益突出。

４、宁波市电力发展规划

（1）电力负荷预测：

通过时间序列法及负荷利用小时数法，对宁波市最高负荷进行预测。

预计2010年宁波市最高负荷达到737万千瓦，2020年为1178万千瓦。

（２）电网建设规划：

宁波市“十一五”期间新增500千伏变电容量450万千伏安，其中新建200万千伏安，扩建250万千伏安：

新建甬东变（北仑区）、观城变（慈溪市），扩建河姆变（余姚市）、宁海变（宁海县）、甬东变（北仑区）。

到2010年，宁波市腰荷500千伏容载比约为1.93。

“十一五”期间，宁波全市增加220千伏变电容量645万千伏安，其中新建372万千伏安，扩建288万千伏安，改造净增-15万千伏安，到2010年，220千伏容载比约为2.05左右。

宁波城区电网考虑增加220千伏变电容量234万千伏安，其中新建138万千伏安，扩建96万千伏安，到2010年城区电网容载比约为2.06。

“十一五”期间，宁波市增加110千伏变电容量578.4万千伏安，到2010年，宁波全市110千伏容载比为2.16；其中宁波城区增加171.95万千伏安，容载比约为2.22。

根据城市电网规划总的技术原则要求，控制35千伏公用电网的发展，直供大用户及负荷密度较小的边远地区变电所可根据需要采用35千伏电压等级接入。

四、宁波市建设条件

（一）光照资源条件

1、我国太阳辐射年总量的地理分布

我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射总量在91.7～2,333kWh/m2.年之间。

全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2,000小时。

我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属世界太阳能资源丰富地区之一。

图1我国太阳辐射年总量分布

我国太阳能理论总储量为147×108GWh/年。

我国有荒漠面积108万平方公里，主要分布在光照资源丰富的西北地区。

如果利用十分之一的荒漠安装并网光伏发电系统，装机容量就达大约1.08×1010kWp。

折算装机功率为1,928GW,相当于128座三峡电站。

可以提供我国2002年16,540亿kWh的耗电量的3.26倍。

2、宁波市太阳能资源分布特点

宁波市具有丰富的太阳能资源，年太阳能总辐射量大约在4717MJ/m2，年资源理论储量3226亿KWh，每年地表吸收的太阳能相当于大约1.3亿吨标准煤的能量，开发利用前景广阔

3、宁波市太阳能资源

宁波属亚热带季风气候，温和湿润，四季分明，年平均气温16.5℃，月平均气温以七月份最高，为28.1℃，一月份最低，为4.9℃。

全市无霜期一般为230～240天，年平均降水量1400mm左右，5～9月的降水量占全年的60%。

4、宁波地区平均30年气象资料供给表（1961－1990年）

（二）场址条件

1、场址地理位置：

场址位于宁波市国家高新区宁波太阳能电源有限公司内，距市区13km。

东经121.6°，北纬29.9°。

平均海拔4-5.8m。

距10KV、容量为5000KVA的高新区环变0.5km。

日照辐射量为4717MJ/㎡，日照小时数1850h，最大阵风风速14m/s。

平均气温17.7℃，周围无高大建筑和遮挡物。

2、场址建设条件：

（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）离用电负荷中心市区13km，以减少输电损失；

（5）便利的交通、运输条件和生活条件；

（6）良好的示范条件，让公众认识和接受光伏发电技术，具有一定的影响力。

五、太阳能光伏电站预选方案设计

宁波太阳能电源有限公司房顶1MWp的太阳能光伏并网发电系统，采用集中并网方案。

整个系统分为以各建筑物为单元的光伏并网发电单元，各单元并网逆变器AC输出通过交流母线柜汇合到一起，再通过交流防雷配电柜接入0.4kv/10kv升压变压器的低压侧，实现将整个光伏并网系统接入交流电网进行并网发电的方案。

（一）太阳能电池阵列设计

1、太阳能光伏组件选型

（1）单晶硅光伏组件与多晶硅光伏组件的比较

单晶硅太阳能光伏组件具有电池转换效率高，商业化电池的转换效率在16%左右，其稳定性好，同等容量太阳能电池组件所占面积小，但是成本较高，每瓦售价约6-7元。

多晶硅太阳能光伏组件生产效率高，转换效率略低于单晶硅，商业化电池的转换效率在13%-15%，在寿命期内有一定的效率衰减，但成本较低，