10MWp光伏发电项目可行性研究报告.docx

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10MWp光伏发电项目可行性研究报告

第一章申报单位及项目概况

第一节项目申报单位概况

一、项目名称：

10MWp光伏发电项目

二、建设单位：

中国江苏光电能源有限公司

三、申报单位

该项目拟成立中国江苏光电能源有限公司，自有资金雄厚、管理层经验丰富、专业能力强大。

公司实行董事会领导下的总经理负责制。

下设生产办、财务办、能源办、政策办、法务办、技术办、行政办等部门满足生产需要。

第二节项目概况

一、申请报告的依据

1、承办单位关于编制项目申请报告的委托合同；

2、国家发改委关于编制项目申请报告的有关规定；

3、国家发改委发布的《产业结构调整指导目录（2007年本）》；

4、国家和江苏省“十一五”规划；

5、国家和江苏省可再生能源发展规划；

6、项目承办单位提供的基础资料。

二、建设背景

众所周知，能源是人类社会发展的动力，是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础。

目前广泛使用的常规能源（主要是煤、石油、天然气等化石能源）资源有限，无法满足人类持续增长的能源需求，且多年过度的开发利用已造成严重的环境问题，制约着经济和社会的发展。

因此，开发可再生能源是关系到国家可持续发展战略的关键问题之一。

在各种可再生能源中，太阳能覆盖面积广，是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，太阳能光伏发电技术是近些年来太阳能利用领域中发展最快、最前沿的研究领域；在欧美等发达国家，利用光伏技术发电已成为重要能量来源之一。

根据德国联邦太阳能经济协会（Solarwirtschaft）的预测，随着光伏发电成本的逐年快速下降，光伏发电在今后世界能源构成中所占比重将会逐渐上升，2050年前后将会超过由煤和石油所提供能源的总和。

我国政府非常重视可再生能源利用和环境保护问题，在减少温室气体排放和可再生能源利用方面采取了多方面措施。

还出台了《可再生能源中长期发展规划》等法规，并将光伏发电等可再生能源项目列入《当前优先发展的高科技产业化重点领域指南（2007年度）》等文件，从税收等国家政策上给予大力支持。

从我国的能源现状看，我国虽然地大物博，但人均常规能源储量却远远低于世界平均水平，预计到2010年全国发电装机量缺口将达52.9GW，占总装机量的7.7%，到2020年这一缺口会增加到8.2%。

如此巨大的缺口仅靠煤、水、核电是不够的，必须要由可再生能源发电来填补。

与此同时，我国有着丰富的太阳能资源，绝大多数地区平均日辐射量在4kWh/m2以上，与同纬度的美国相似，优于日本及欧洲地区。

尤其是在西部广大的无人区，更是太阳能资源较为丰富的地区，有着大规模光伏发电的天然条件。

综上分析，太阳能光伏发电在中国是个新兴产业，可以缓解我国能源紧张问题，节能减排，改善居住环境，有效利用太阳能资源和土地价值。

项目建设对于推动和提升新能源产业的发展，提高经济运行质量和效益，增强综合国力和企业竞争力具有十分重要的意义。

中国江苏光电能源有限公司计划在XXXX投资，近几年XXX经济持续快速协调健康发展，城市化进程不断加快，各项社会事业全面进步，经济发展对能源的需求也越来越大。

同时宁阳也面临着资源枯竭、能源供应紧张的问题，对可再生能源的发展非常迫切。

本项目立足XX能源现状，根据企业实际和发展规划，拟建设先进的太阳能光伏发电项目，以充分利用XXX丰富的太阳能资源和闲置的山坡土地资源，为城市发展提供强大的能源供应，缓解能源供应紧张矛盾。

项目建设符合国家产业政策和当前可再生能源产业发展趋势，能够适应XXX及周边地区国民经济发展的客观需要。

三、项目建设地点

建设项目位于XXX，占地203252平方米（305亩），其中现有土地91亩，本次拟新征土地214亩。

场地为缓坡度的小山脚，山坡朝南，南向没有明显的高大遮挡物；坡度平缓，并逐渐升高，可以平整成梯田状，一方面组件阵列前后没有遮挡，充分利用了有限的土地面积，另一方面可以防止水土流失。

项目选址日照丰富，交通便利，水、电、通信等设施齐备，项目选址具有优越地理位置和良好的对外交通条件。

四、建设规模及方案选择

（一）项目建设规模

1、规模确定

项目建设规模应综合考虑现状市场容量、行业市场增长率、行业发展趋势、区域经济发展趋势、发展规划、土地使用情况等因素及企业自身情况综合确定。

本项目建设规模为：

本项目拟利用XXX闲置山坡地203252平方米（305亩），首期建设10MW光伏发电项目，项目太阳能光伏组件采用晶硅组件和硅基薄膜电池组件，其中硅基薄膜组件的装机容量为4.995MWp，晶硅组件的装机容量为5.012MWp，实现并网放电，25年总的发电量为31321.31万度。

通过对技术、投资及效益方面的分析，认为该项目建设规模属适度经济规模。

2、发电量估算

（1）最佳倾斜角度辐照度计算

气象资料（北纬34.8，东经117.3）

25年水平面平均辐照量（kWh/m2/day）

最佳倾斜面上的平均辐照量（kWh/m2/day）

1月

2.9

4.75

2月

3.5

4.74

3月

4.2

4.88

4月

5.0

5.25

5月

5.4

5.21

6月

5.4

5.03

7月

4.9

4.61

8月

4.6

4.61

9月

4.1

4.55

10月

3.4

4.27

11月

2.9

4.43

12月

2.6

4.49

平均

4.1

4.74

（2）效率计算

效率计算要考虑组件的匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、电缆传输损失、逆变器效率、升压变压器的效率等。

系统效率分析计算结果如下：

晶体硅系统效率分析

损耗系数

可利用率

组件串并联失配损失

5.0%

95.0%

电池组件温度系数耗损

4.0%

96.0%

太阳辐照损失

6.0%

94.0%

灰尘积雪遮挡损失

3.0%

97.0%

电缆传输损失（直流、交流）

2.0%

98.0%

逆变器转换效率

1.7%

98.3%

变压器升压效率

1.0%

99.0%

维护期检修发电损失

1.0%

99.0%

78.5%

薄膜系统效率分析

损耗系数

可利用率

阵列组件串并联失配损失

5.0%

95.0%

电池组件温度系数耗损

2.0%

98.0%

太阳辐照损失

2.0%

98.0%

灰尘积雪遮挡损失

3.0%

97.0%

电缆传输损失（直流、交流）

2.0%

98.0%

逆变器转换效率

1.7%

98.3%

变压器升压效率

1.0%

99.0%

维护期检修发电损失

1.0%

99.0%

83.6%

（3）年发电量计算

年发电量计算公式如下：

年发电量＝系统装机容量×系统发电效率（ηsys）×年倾斜面标准辐照时数

考虑到以后每年系统效率衰减情况：

前十年衰减10％、平均每年衰减1％、后15年衰减10％、平均每年衰减0.67％。

电站25年年发电量计算结果如下：

年份

5MW（5.012MW）

晶体硅系统

发电量（万kWh）

5MW（4.995MW）

薄膜系统

发电量（万kWh）

10MW电站

25年发电量

发电量（万kWh）

1

679.84

721.56

1401.4

2

673.05

714.34

1387.39

3

666.25

707.13

1373.38

4

659.45

699.91

1359.36

5

652.65

692.69

1345.34

6

645.85

685.48

1331.33

7

639.05

678.26

1317.31

8

632.26

671.05

1303.31

9

625.46

663.83

1289.29

10

618.66

656.62

1275.28

11

611.86

649.4

1261.26

12

607.33

644.59

1251.92

13

602.80

639.78

1242.58

14

598.26

634.97

1233.23

15

593.73

630.16

1223.89

16

589.20

625.35

1214.55

17

584.67

620.54

1205.21

18

580.13

615.73

1195.86

19

575.60

610.92

1186.52

20

571.07

606.11

1177.18

21

566.54

601.3

1167.84

22

562.00

596.49

1158.49

23

557.47

591.68

1149.15

24

552.94

586.87

1139.81

25

548.41

582.06

1130.47

25年发电量总和

15194.52

16126.79

31321.31

平均每年发电量

607.78

645.07

1252.85

（二）方案选择

1、方案比选

太阳电池按材料可分为晶体硅太阳电池、硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜太阳电池和光电化学太阳电池等几大类。

晶体硅太阳电池包括单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池两种，是目前PV（Photovoltaic）市场上的主导产品，硅基薄膜太阳电池包括多晶硅（ploy-Si）薄膜、非晶硅（a-Si）薄膜和硅基薄膜叠层太阳电池，可在廉价的衬底材料上制备，其成本远低于晶体硅电池，效率相对较高。

化合物半导体薄膜太阳电池主要有铜铟硒（CIS）和铜铟镓硒（CIGS）、CdTe、GaAs等。

染料敏化Ti02纳米薄膜太阳电池简称DSC，对它的研究处于起步阶段。

总体来讲硅太阳电池目前发展最成熟，在应用中居主导地位。

晶体硅电池中，单晶硅太阳电池转换效率较高，技术也最为成熟，使用最为广泛。

在实验室里最高的转换效率可达24.7%，规模生产时的效率可达17%左右。

目前在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位。

但由于单晶硅材料制造成本价格高，虽然经过制造工艺和技术方面的努力，相对初期阶段，价格已经大幅度降低，但仍然相对较高。

多晶硅太阳电池与单晶硅比较，其效率高于非晶硅薄膜电池而低于单晶硅电池，其实验室最高转换效率可达18%，工业规模生产的转换效率为15%左右。

因此，多晶硅电池在效率和价格方面能够继续扩大其优势的话，将会在太阳能电地市场上占据重要地位。

与晶体硅太阳电池相比，硅基薄膜太阳电池最重要的是成本优势，具有弱光响应好和温度系数小的特性，便于大规模生产，有极大的发展和应用潜力。

通常，硅基薄膜太阳电池的最主要问题是效率相对较低，效率目前为6-9%，每瓦的电池面积会增加约一倍，在安装空间和光照面积有限的情况下限制了它的应用。

上述三大类电池产品的价格从目前市场上来看是多晶硅和单晶硅价格接近。

硅基薄膜比多晶硅和单晶硅便宜，太阳能转换效率单晶硅＞多晶硅＞硅基薄膜，占地面积单晶硅与多晶硅差不多，硅基薄膜较大。

产品的成熟程度是单晶硅比多晶硅更加成熟，硅基薄膜稍差。

鉴于本项目土地面积有限，根据宁阳县的日照情况及硅基薄膜太阳电池具有弱光响应好的特性，本项目同时采用单晶硅和硅基薄膜两种电池组件。

容量分别为5.012MWp和4.995MWp。

2、组件技术参数

本项目太阳电池组件采用的单晶硅电池组件和硅基薄膜电池组件的主要参数如下：

单晶硅太阳电池组件

指标

单位

数据

峰值功率

Wp

175W（±3%）

开路电压（Voc）

V

44.2V

短路电流（Isc）

A

5.2A

工作电压（Vmppt）

V

35.3V

工作电流（Imppt）

A

4.96A

尺寸L×W×H

mm

1580×808×40

安装尺寸

mm

重量

kg

15.5KG

峰值功率温度系数

%/℃

-0.471

开路电压温度系数

%/℃

-0.347

短路电流温度系数

%/℃

-0.028

10年功率衰降

%

10%

20年功率衰降

%

20%

组件效率

%

13.7%

通过的认证及测试

VDECEIEC61215/730

满足的标准及规程规范

VDECEIEC61215/730

硅基薄膜电池组件

指标

单位

数据

峰值功率

Wp

111（±5%）

开路电压（Voc）

V

142

短路电流（Isc）

A

1.22

工作电压（Vmppt）

V

108.1

工作电流（Imppt）

A

1.03

尺寸

Mm

1300×1100×7

安装尺寸

Mm

重量

kg

24

峰值功率温度系数

%/゜C

-0.2

开路电压温度系数

%/゜C

-0.3

短路电流温度系数

%/゜C

1.0

10年功率衰降

%

10

25年功率衰降

%

20

组件效率

%

8

通过的认证及测试

TUVRheinlandCertificate

满足的标准及规程规范

IEC61646

IEC61730

五、生产技术方案

（一）太阳能阵列的布置

根据NASA数据和RETSCREEN软件的验证结果，项目电池组件安装倾角为30°。

根据太阳能电站的地理位置和冬至日9:

00~15:

00太阳光不遮挡各电池组件，组件安装在具有一定倾角的山坡上，可以防止前后阵列的遮挡。

项目太阳能阵列由10个1MW电站组成，其中五个为薄膜电站，五个为晶硅电站。

1、晶硅方阵设计

晶硅方阵由单晶硅电池组件组成，标准发电单元配置方案为：

单晶硅电池组件的工作电压（Vmppt）为34.99V。

每一串的最大功率点电压为560V。

560÷34.99=16即，每16块组件串联为一串；每一串的功率175Wp×16=2800Wp。

为了系统的合理配置，配置了二种规格汇流箱：

汇流箱A有16路输入端口，则每一组功率2800Wp×16=44800Wp。

汇流箱B有3路输入端口，则每一组功率2800Wp×3=8400Wp。

每一台逆变器功率500kW。

则需要11台汇流箱A和1台汇流箱B构成一个单元。

每一单元的功率为44800Wp×11+8400Wp=501200Wp

5.012MWp晶硅方阵共需配置500kW逆变器10台。

汇流箱A共110台，汇流箱B共10台。

共需175Wp组件数量28640块。

总功率5012000Wp。

下图为该阵列平面布置示意图：

晶硅组件安装示意图如下：

2、薄膜方阵设计

薄膜方阵由硅基薄膜电池组成，标准发电单元配置方案为：

硅基薄膜电池的工作电压（Vmppt）为108.1V。

每一串的最大功率点电压为560V。

560÷108.1=5.18。

5块组件串联，每一串的功率111Wp×5=555Wp。

薄膜的汇流箱为第三种规格，即15路输入。

编号为汇流箱C。

汇流箱C有15路输入端口，则每一组功率555Wp×15=8325Wp。

每一单元配置60个汇流箱，则输入至逆变器的功率为499500Wp。

薄膜方阵汇流箱需二级配置。

二级汇流箱有4路输入，编号为汇流箱D。

每单元配15台汇流箱D。

4.995MWp薄膜方阵共配置500kW逆变器10台。

共需111Wp组件数量45000块。

总功率为4995000Wp。

晶硅方阵和薄膜方阵的功率总数为5.012+4.995=10.007MWp。

下图为该阵列平面布置示意图：

薄膜组件支架安装设计

（二）电气系统

1、主要设备参数及功能

（1）汇流箱

汇流箱示意图

用于户外，防护等级IP65。

可分别输入16、15、4、3回路电池组件串。

对于单晶硅电池组件，实际每回路工作电流5A，短路电流5.45A。

汇流箱A为16路输入，输出直流电流80/87.2A（工作电流/短路电流），汇流箱B为3路输入，输出直流电流15/16.35A（工作电流/短路电流）。

最大开路电压为725.8V，熔断器的耐压值不小于1000Vdc，每路输入具有防反充保护功能，配有光伏专用高压防雷器，具备防雷功能，具有高直流耐压值，可承受的直流电压值不小于DC1000V。

对于硅基薄膜电池组件，每回路工作电流1.03A，短路电流1.22A。

选用15路输入的汇流箱C。

输出直流电流15.45/18.3A（工作电流/短路电流）。

由于硅基薄膜并联回路较多，需设置二级汇流箱，每回路输入电流15.45/18.3A，考虑4回路，输出电流61.8/73.2A。

（2）直流配电柜

直流配电柜按照500kW的逆变器进行设计，500kW的逆变器配置2台直流配电柜。

直流配电柜的每路输入都配有电压和电流监测。

输入/输出有防雷保护。

其接地电阻小于5欧姆。

直流配电柜的输出直流开关电流600A，2回路。

10MWp光伏电站共配置直流配电柜40台。

（3）逆变器

逆变器具有较好的人机界面和监控通信功能，便于监控中心远端控制。

配有合适的独立的交直流防雷元件，实现过电压保护。

具有自动同期功能。

型号

SG500KTL

隔离方式

无隔离变压器

最大太阳电池阵列功率

550kWp

最大阵列开路电压

880VDC

太阳电池最大功率点跟踪（MPPT）范围

480Vdc～820VDC

直流输入路数

16路

最大阵列输入电流

1200A

额定交流输出功率

500kW

最大交流输出功率

520kW

最大交流输出线电流

1070A

总电流波形畸变率

<3%（额定功率时）

功率因数

>0.99

最大效率

98.5%

欧洲效率

98.3%

额定输出电压（三相）

270VAC

额定电网频率

50Hz

接入电网型式

IT系统

夜间自耗电

<50W

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）

保护功能

极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地故障保护等

通讯接口

RS485

使用环境温度

－20℃～＋40℃

使用环境湿度

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）

冷却方式

风冷

噪音

≤60dB

防护等级

IP20（室内）

电网监控

按照UL1741标准

尺寸（深×宽×高）

850×2800×2180mm

重量

1800kg

500kW逆变器参考接线图

500kW逆变器外形图

逆变器是太阳能光伏并网发电系统中的一个重要元件，其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变成交流电，并送入电网，同时实现对中间电压的稳定，便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪，并且具有完善的并网保护功能，保证系统能够安全可靠地运行。

逆变器的核心部件从晶闸管SCR开始，历经可关断晶闸管GTO、电力晶闸管BJT、功率场效应管MOSFET、绝缘栅极晶体管IGBT、MOS控制晶闸管MCT等取得极大的发展，随着电力电子器件的发展，逆变器便向着功率更大、开关频率更高、效率更高、体积更小发展，微处理器的诞生和发展，使逆变器采用数字式控制，效率更高、可靠性更高、谐波失真更低、精度大大提高。

随着光伏电站容量、规模越来越大，对逆变器容量、效率也要求更大、更高。

从目前生产情况来看，国外制造的逆变器的容量比国内大，效率比国内高。

一般逆变器效率随着容量的增加而提高，即容量越大，其效率也越高。

综合适用、价格、支持国产化等因素，初步确定选用安徽合肥阳光生产的500kW逆变器。

（4）低压交流配电柜

按常规380V低压交流配电柜，每台逆变器配2台开关柜，包括1000～1250A空气断路器（热稳定电流20kA）、电流/电压互感器、母线、交流防雷接地保护设备、参数输出通信接口（可用于监控）等。

交流开关柜出线接升压变压器，升至10kV。

开关柜型号GCK。

逆变器室设置1台电源柜，内含7.5kVA隔离调压变压器（距离较远）及进出线断路器，低压交流放浪涌装置。

（5）干式变压器

干式变压器将逆变器输出的低压交流电升压至10kV，每1MWp光伏方阵配1台变压器，容量1000kVA，变压器采用三绕组，高压侧10kV，配置10kV开关柜。

两个低压侧电压按逆变器输出电压确定。

输出经10kV铠装交联电缆接入光伏电站的10kV配电室。

10kV开关柜型号为KYN，真空断路器1250A，短路电流25kA，JN-10型接地开关，RN-10型熔断器，JDZ型电压互感器，LMZ-10型电流互感器，FZ避雷器。

10kVSC10型干式变压器。

10kV开关柜规格同上述。

10kV干式变压器

（6）10kV和35kV系统

10kV配电装置采用屋内开关柜设备，设备有：

1回接35/10kV升压变压器出线，10回光伏系统10kV进线，共计14面开关柜。

采用单母线接线。

35kV系统设置1台35/10kV干式升压变压器，容量10000kVA，型号SC9。

开关柜型号JYN1，短路电流暂按31.5kA。

1回出线开关（配有真空断路器、LCZ-35电流互感器、JN-35接地开关、FZ-35避雷器及二次测量、保护设备等），JDJJ2-35电压互感器，3面开关柜。

（7）防雷接地

根据光伏电站的地质条件，大地的电阻率较高，采用降阻剂以满足接地电阻、接触电势和跨步电势要求。

材料可选用热浸镀锌扁钢，规格根据地质资料计算后确定。

太阳电池组件支架避雷。

所有的组件支架通过避雷带在电气上与大地导通。

电路部分避雷。

汇流箱内设置了压敏电阻和避雷器两种避雷装置，在直流配电柜和逆变器的箱柜内均设置避雷装置。

防雷的设计标准遵守GB50057-94（2000年版）建筑物防雷设计规范。

防雷接地点的接地电阻均小于5欧姆。

（8）太阳能发电系统电气接线方式及设备布置

直流汇流箱布置在电池组件的方阵的支架上。

接入汇流箱的电缆放置在沿支架布置的电缆桥架内。

每1MWp的支架方阵设置1间逆变器室，布置直流配电柜、逆变器、交流配电柜、10kV干式变压器。

进入逆变器室的直流电缆和至10kV配电室的电缆采用直埋敷设方式，35kV出线采用铠装电缆直埋至接口的架空门架。

逆变器室的布置位置应考虑到不影响其后排太阳电池组件的光照。

（三）监控系统

光伏电站采用集电站运行数据采集﹑显示﹑数据传输等的综合监控系统。

本系统以智能化电气设备为基础，以串行通讯总线（现场总线）为通讯载体，将太阳电池组件，并网逆变器，站级0.38/10/35kV电气系统和辅助系统在线智能监测和监控设备等组网组成一个实时网络。

通过网络内信息数据的流动，采集上述系统全面的电气数据进行监测，并可在特定条件下对站内电气电源部分进行控制。

同时，以采集的数据为基础进行分析处理，建立实时数据库、历史数据库，完成报表制作、指标管理、保护定值分析与管理、设备故障预测及检测、设备状态检修等电站电气运行优化、控制及专业管理功能。

1、系统结构

光伏电站综合监控系统采用分层分布式网络结构，即为间隔层，通信控制层和站控层。

（1）间隔层

由全分散式的智能汇流箱数据采集处理装置、并网逆变器监控单元、环境参数采集仪以及厂站一次设备所用的保护、测量、计量设备等二次设备组成。

按基本功能分为二组子系统：

太阳电池组件/并网逆变器监控制子系统和太阳能电站站级监控子系统。

光伏电站综合监控系统为集以上二系统为一体的新型光伏电站综合监控系统。

·太阳电池组件/并网逆变器监控子系统

·本子系统与汇流箱等设备采用通信连接。

汇流箱具有对光伏组件的实时数据进行测量和采集，通过通信连接将信号传输到太阳电池组