12MW屋顶分布式光伏发电项目.docx
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12MW屋顶分布式光伏发电项目
永强集团柘溪工厂
1.2MW屋顶分布式光伏发电工程
〔初步工程方案〕
申报地区：
XX省临海市
工程名称：
永强1.2MW分布式光伏发电工程
建立单位：
XX永强集团股份XX
编制单位：
XX聚业光伏科技XX
二〇一四年十二月
一、工程概况
1用户侧分布式发电工程汇总表
业主名称
子工程名称
装机容量
〔千瓦〕
总投资
（万元）
安装地点
〔建筑名称〕
占用面积〔平方米〕
建立周期
〔年月-年月〕
示范区域：
XX永强股份XX
XX永强XX
7#
100
7#
1800
14年3月-13年5月
XX永强XX
8#
100
8#
1800
14年3月-13年5月
XX永强XX
9#
100
9#
1800
14年3月-13年5月
XX永强XX
12#
100
12#
1800
14年3月-13年5月
XX永强XX
13#
200
13#
2500
14年3月-13年5月
XX永强XX
15#
100
15#
1800
14年3月-13年5月
XX永强XX
16#
100
16#
1800
14年3月-13年5月
XX永强XX
17#
200
17#
3600
14年3月-13年5月
XX永强XX
18#
100
18#
1800
14年3月-13年5月
XX永强XX
19#
100
19#
1800
14年3月-13年5月
合计
10个子工程
1200
1044.08
--
20500
----
2工程概述
2.1工程简介
工程所在地XX永强集团股份XX〔柘溪工厂〕厂房屋顶，工程设计在公司厂房屋顶安装太阳能光伏发电系统，系统设计光伏电池组件为倾斜22°角安装〔根据工程所在地维度及利用光伏分析软件对各种倾斜角进展分析得出光伏组件安装最正确倾角〕，光伏电池组件面积约8184㎡，光伏电池方阵实际安装面积约22000㎡〔因考虑屋顶的建筑及其他遮挡情况〕；系统设计装机容量1200KWp，实际装机容量1200KWp。
工程关键发电设备采用240Wp多晶硅太阳能电池组件。
光伏阵列采用20串250并，首年理论发电量可达149.59万KWh。
光伏电站接入电网方式为用户侧380V并网〔实际情况根据电网公司出具的并网方案进展并网〕，光伏电站经合理设计安装后保证平安、稳定可靠的运行，系统运行状况通过监控系统实时监测。
2.2气象及太阳辐射
临海市位于XX省东南沿海，西北距省会XX市245公里。
介于北纬28°40′～29°04′，东经120°49′～121°41′之间。
东靠大海，南接XX市椒江区和黄岩区，西连仙居县，北与天台县、三门县接壤。
东西最大横距85公里，南北最大纵距44公里，陆地总面积2171平方公里，其中城市建成区面积18平方公里，海岸线长227公里。
境内背山面水，以山地和丘陵为主，地势自西向东倾斜。
中部是断陷盆地，东部为滨海平原，地势平坦，河浦纵横。
临海是XX及XX沿海中部的陆上交通枢纽。
位于XX经济区南翼，处XX与XX连线之中，西接XX，东临东海。
临海属亚热带季风性湿润气候，四季清楚，年平均气温17℃，1月平均气温5.8℃，7月平均气温28℃，年降水量1550毫米，5～6月为梅雨季节，7～9月以晴天为主，夏秋之交台风活动较频繁，日照资源较丰富，较适合光伏发电应用。
3工程主要内容
本工程以240Wp多晶晶硅太阳能电池组件为核心，通过光伏电池的光生伏特效应将太阳能转化为直流电；系统所产生电能通过分布式并网逆变器之后，输出为380V三相交流电，三相交流电经交流并网柜接入用户侧内部电网〔即净电表的用户端〕。
由此组成一个平安、可靠符合国家验收标准的太阳能屋顶用户侧并网光伏发电系统〔此处可根据实际情况来确定并网电压等级问题〕。
用户侧并网光伏系统中并网型逆变器需要考虑并网后与电网的运行平安，也就是同频、同相、抗孤岛等控制特殊情况的能力；对逆变器具有要求较高的效率；要求较高的可靠性；要求直流输入电压有较宽的适应范围；在中、大容量的光伏发电系统中，逆变器的输出应为失真度较小的正弦波。
3.1光伏电站系统的主要技术指标：
1）预期电站寿命期内〔25年〕年均发电量约136.07万kWh，〔光伏组件考虑22度倾角〕；
2）系统平均效率80%；
3）电池组件装机容量：
1200KWp；
4）工作环境温度：
-10℃~+45℃
5）工作环境湿度：
<95%
6）海拔高度：
<1500m
7）输出电压：
3P+N+PE380V
8）并网方式：
3相380V并网〔可根据现成实际情况来确定并网电压等级〕
9）系统保护：
可靠的孤岛保护装置
3.2光伏电站的主要功能：
1〕具有并网发电功能及相关并网保护功能；
2〕具有净电表计量功能；
3〕具有电站运行监控及数据读取功能〔监控数据通过LED显示屏展示〕；
4工程建立的必要性
〔1〕改善生态、保护环境的需要
在全球能源形势紧X、全球气候变暖严重威胁经济开展和人们生活安康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续开展和在日后的开展中获取优势地位。
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，我国的经济和社会开展就将被迫减速。
提高可再生能源利用率，尤其开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、平安等显著优势，成为关注重点，在太阳能产业的开展中占有重要地位。
〔2〕开发利用太阳能资源，符合能源产业政策开展方向及提高企业经济效益
我国政府已将光伏产业开展作为能源领域的一个重要方面，并纳入了国家能源开展的根本政策之中。
已于2006年1月1日正式实施的?
可再生能源法?
明确标准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，鼓励光伏产业开展，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。
在中国能源与环境形势相当严峻的情况下，该法将引导和鼓励国内外各类经济主体参与我国光伏技术的开发利用。
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XX国可再生能源法?
的决定。
修改后的法律明确，国务院能源主管部门会同国家电力监管机构和国务院财政部门，按照全国可再生能源开发利用规划，确定在规划期内应当到达的可再生能源发电量占全部发电量的比重，制定电网企业优先调度和全额收购可再生能源发电的具体方法，同时还明确这项工作由国务院能源主管部门会同国家电力监管机构催促落实。
此次修改的可再生可能源法还规定了由国家财政设立可再生能源开展基金。
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。
根据国务院?
关于印发节能减排综合性工作方案的通知?
〔国发[2007]15号〕、?
国务院关于促进光伏产业安康开展的假设干意见?
〔国发[2021]24号〕及?
财政部建立部关于印发<可再生能源建筑应用专项资金管理暂行方法>的通知?
〔财建[2006]460号〕精神，中央财政从可再生能源专项资金中安排局部资金，支持太阳能光电在城乡建筑领域应用的示范推广。
因此，本工程符合国家政策鼓励光伏产业开展，支持光伏发电并网的能源产业政策。
二、综合说明
2.1太阳能资源条件
1.2MW光伏发电工程场址位于XX省临海市。
地理位置为北纬28.09°，东经121.18°。
临海市年均日照时间1400--2200小时，年平均太阳辐射量为4150～5000MJ/m2，属我国第四类太阳能资源区域。
2.2工程场地
本工程所建立地为临海市永强公司厂房屋顶，其屋顶为水泥屋顶。
根据永强公司提供的屋顶承载力证明〔屋顶承载力为屋面承重200KG/平方，完全可以承载光伏组件的负重〕现场屋顶情况如以下图：
2.3工程任务和规模
本工程以240Wp多晶晶硅太阳能电池组件为核心，通过光伏电池的光生伏特效应将太阳能转化为直流电；系统所产生电能通过分布式并网逆变器之后，输出为380V三相交流电，三相交流电经交流并网柜接入用户侧内部电网〔即净电表的用户端〕。
由此组成一个平安、可靠符合国家验收标准的太阳能屋顶用户侧并网光伏发电系统〔此处可根据实际情况来确定并网电压等级问题〕。
本期建立1.2MWp屋顶分布式光伏并网电站，使用地为临海市永强公司厂房屋顶。
工程总装机容量1.2MWp，年发电量136.07万KWh。
工程采用多晶硅太阳能电池组件组成发电单元，经过汇流逆变后转为交流，通过升压装置送入电网。
2.4光伏系统整体方案设计及发电量计算
本工程光伏组件通过固定支架，固定在水泥根底上。
支架为碳钢热镀锌处理满足系统25年使用需求。
支架方案如以下图：
多晶硅光伏组件在光照及常规大气环境中使用会有衰减，按系统25年输出每年衰减0.8%计算发电量。
本工程25年总发电量约为3401.82万kWh，25年年平均发电约149.59万KWh，年利用小时数为：
1376.05小时。
2.5电气设计
分布式屋顶光伏发电工程本期总装机容量1.2MWp，由2个集中的的发电单元组成。
太阳电池方阵采用固定倾角方式安装。
直流逆变为380V交流后并入电网〔根据当地电网情况进展选择〕。
分布式光伏电站的接入可根据实地情况进展多点并网方式进展并网。
每个集中发电单元就地并入工厂所用的变压器经典表下端〔因永强公司有两台变压器，容量都为2500KVA〕厂房因公路分为两局部，可依据公路将整个发电区域分为两大块。
根据业主要求此次厂房屋顶进展光伏电站建立的屋顶主要有〔#7、#8、#9、#12、#13、#15、#16、#17、#18、#19〕现场厂房布局如以下图：
如上图所述可将〔#15、#16、#17、#18、#19〕设为一个集中的发电单元，〔#7、#8、#9、#12、#13〕设为一个集中的发电单元。
由于此工程采用多个屋顶进展布置，所以可以直接将每栋厂房上直接放置一台并网逆变器或者直接采用多点并网方式直接并网。
2.6土建工程
〔1〕场区总平面布置
本工程光伏电站站址位于XX省临海市。
场内根据工艺需要在永强屋顶建立光伏支架根底。
根底为水泥及预埋螺栓构造。
〔2〕光伏支架
经分析计算，太阳能光伏组件应为XX22度角排列。
2.7消防设计
设置闭路电视监视系统。
在电站周边设置彩色固定式工业摄像头，在电站内及综合楼内设置球形及半球形摄像头。
该系统能够覆盖整个电站该系统能够将图像信息送至集中控制室，并可在大屏幕上显示，实现全站监视。
同时在门卫值班室设置安保系统监视器。
在汇流箱固定处设立消防沙箱及干粉式灭火器。
2.8施工组织设计
〔1〕施工条件
光伏电站施工所需的水利用厂区附近的自来水管引入、施工临时用电引自于厂区内400V电网，通讯可利用普及率较高的移动通讯等方法解决。
〔2〕主体工程施工
a土建工程
支架主体工程为光伏阵列根底，考虑到以后要有足够的日常的维修、维护通道。
b安装工程
光伏发电直流系统安装时，按照以下顺序进展施工：
光伏组件支架安装→光伏组件安装、直流汇流箱安装、逆变器安装→布线。
交流系统设备主要采用室内布置，设备安装时应由内及外，并遵循先主体设备后辅助设备的原那么。
〔3）施工总布置
根据光伏电站的施工特点，主要布置有施工用支架系统、建立用支架系统、临时生活办公房等设施。
光伏组件堆放场地为防止二次搬运，光伏设备采用分批运抵现场，靠近安装位置集中存放。
光伏设备临时堆场布置于光伏阵列间隔空地上。
光伏电站内空地地势起伏不大，无需进展地面处理，只需准备临时堆放垫木。
〔4〕施工总进度
本工程主要利用屋顶布置太阳能光伏组件，总装机容量1.2MWp，施工周期相对较长。
可行性研究报告及审查：
15~30个工作日；
主设备招投标：
15~30个工作日；
初步设计及施工图设计：
15~30个工作日；
支架安装、组件安装、设备安装、单体调试、联合调试：
3个月；
2.9工程管理设计
本工程开工后抽调专门人员成立光伏发电工程部负责本光伏电站的工程建立、运行维护、管理等工作。
方案设定施工管理人员约10人，运行和日常维护人员约6人。
2.10环境保护
〔1〕环境影响评价
本工程对环境的影响包括施工期和运行期两方面，主要还是施工期对周围的环境影响较大，但施工期的环境影响将随着工程的完毕而消失。
另外，我们在施工的过程中加强对施工环境的维护治理，提倡文明施工，加强现场管理。
2.11劳动平安与工业卫生设计
本工程施工期主要可能发生平安事故的因素包括：
设备运输作业、吊装作业、设备安装和施工时的高空作业、施工时用电作业、变电站电气设备安装以及设备损坏、火灾等。
运行期主要可能发生平安事故的环节包括：
太阳能光伏发电设备与输变电设备损坏、火灾、爆炸危害；噪声及电磁辐射的危害；电气伤害、坠落和其它方面的危害。
2.12设计概算
本工程静态总投资1044.08万元，单位kW静态投资9元/瓦。
2.13结论与建议
〔1〕本工程的建立符合国家和当地的产业政策，有利于优化能源构造、减少温室气体排放和环境保护，对促进我国太阳能光伏发电技术进步和推动光伏产业开展具有非常重要的意义。
〔2〕本工程所用的主要设备选用技术先进、生产工艺稳定成熟的产品，如组件选用240Wp的多晶硅组件，为国内各组件厂商的主推产品，转换效率高；逆变器采用大功率高效逆变器、效率高、造价低。
设计和施工方案是合理可行的。
经分析，本工程在财务和经济上也是可行的。
工程技术经济性能指标见下表。
光伏电站主要技术经济性能参数表
序号
工程
数据
1
安装总容量
1.2MWWp
2
组件类型
多晶硅
3
组件效率
16%
4
逆变器最高转换效率
98.4%
5
逆变器*欧洲效率
98.2%
6
输出频率范围
50Hz
7
功率因数
-0.95～+0.95
8
出线电压
400V
9
光伏发电系统综合效率系数
0.811
10
多年平均年太阳能辐射量
4150～5000MJ/m2
11
平均年上网电量
136.07万KWh
12
占地面积
20500m2
13
动态总投资
1104.08万元
14
动态单位投资
1000/千瓦
15
平均上网电价〔不含增值税〕
0.62元/kWh
16
平均上网电价〔含增值税〕
1元/kWh
17
投资内部收益率
12.54%
三、太阳能资源
3.1我国太阳能资源分析
地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。
资源丰度一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。
就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国XX、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富地区。
我国属太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时。
图2-1我国太阳能资源分布
我国将图2-1中日照辐射强度超图2-1我国太阳能资源分布过9250MJ/m2的XX西部地区以外的地区分为五类。
一类地区全年日照时数为3200～3300小时，年辐射量在7500～9250MJ/m2。
相当于225～285kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括青藏高原、XX北部、XX北部和XX南部等地。
二类地区全年日照时数为3000～3200小时，辐射量在5850～7500MJ/m2，相当于200～225kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括XX西北部、XX北部、XX南部、XX南部、XX中部、XX东部、XX东南部和XX南部等地。
此区为我国太阳能资源较丰富区。
三类地区全年日照时数为2200～3000小时，辐射量在5000～5850MJ/m2，相当于170～200kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括XX、XX、XX东南部、XX南部、XX北部、XX、XX、XX、XX北部、XX东南部、XX南部、XX南部、XX中北部和XX北部等地。
四类地区全年日照时数为1400～2200小时，辐射量在4150～5000MJ/m2。
相当于140～170kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要是长江中下游、XX、XX和XX的一局部地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。
五类地区全年日照时数约1000～1400小时，辐射量在3350～4190MJ/m2。
相当于115～140kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括XX、XX两省。
此区是我国太阳能资源最少的地区。
一、二、三类地区，年日照时数不小于2200h，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2／3以上，具有利用太阳能的良好条件。
四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。
3.2临海市太阳能资源分析
临海市年均日照时间1400--2200小时，年平均太阳辐射量为4150～5000MJ/m2，属我国第四类太阳能资源区域。
3.3工程实施地太阳能资源分析
工程实施地的太阳能资源如下表。
以下图为临海市近22年逐月平均气象特征数据，本方案设计以此为依据。
数据来源：
美国NASA能源网。
图2-2RETScreen软件太阳平均辐射量数据
四、系统总体方案设计及发电量计算
4.1方案设计
a）太阳电池组件选型
本方案设计采用的240Wp多晶晶硅太阳电池组件，组件全光照面积的光电转换效率〔含组件边框面积〕≥16.1%，工作温度范围为-40℃～+85℃，初始功率〔出厂前〕不低于组件标称功率。
使用寿命不低于25年，质保期不少于5年。
晶体硅组件衰减率在2年内不高于2%，25年内不高于20%。
组件选择通过鉴衡认证中心的“金太阳认证〞及TUV、UE等国际认证的产品。
太阳能电池组件图例
①组件设计特点
使用寿命长：
抗老化EVA胶膜〔乙烯-醋酸乙烯共聚物〕，高通光率低铁太阳能专用钢化玻璃，透光率和机械强度高；
安装简便：
标配多功能接线盒，三路二极管连接盒，抗风、防雷、防水和防腐；
高品质保证：
光学、机械、电理等模块测试及后期调整完善，产品ISO9001认证；
转换效率高：
晶体硅太阳电池组件，电池片单体光电转换效率≥17%；
边框巩固：
阳极化优质铝合金密封边框。
②240Wp太阳电池组件技术参数
Model型号
156P60-240
CellSurface（mm）电池片尺寸
156*156
Dimension（L*W*H）（mm）组件尺寸
1640*992*40
Weight（㎏）重量
20
Peakpoweroutput（W）峰值功率
240
MaxpowervoltageVmp（V）
峰值输出电压
29.33
MaxpowercurrentImp（A）
峰值输出电流
8.01
OpenCircuitVoltage〔V〕开路电压
37.35
ShortCircuitISC〔A〕短路电流
8.59
注：
标准测试条件〔STC〕，AM1.5、1000W/m2的辐照度、25℃的电池温度。
b）并网逆变器选型
本工程并网逆变器采用大型光伏电站设计的三相集中型并网光伏逆变器。
逆变器的主要技术参数如下表：
产品型号
100K
直流输入
〔DC〕
推荐光伏方阵功率（kWp）
110
最大方阵开路电压（V）
900
最大方阵输入电流（A）
250
MPPT精度
>99%
MPPT范围（V）
440-850
交流输出
〔AC〕
额定交流输出功率（kW）
100
额定电网电压（V）
400
允许电网电压范围（V）
310~450
允许电网频率范围（Hz）
50
电流总谐波畸变率
<3%（额定功率）
功率因数
≥0.99〔额定功率〕
系统
最大效率
97.2%（工频变压器隔离）
欧洲效率
96.5%（工频变压器隔离）
夜间自耗电（W）
<50
保护功能
防雷等级
C（II级）
过/欠压保护
有
过/欠频保护
有
防孤岛效应保护
有
过流保护
有
极性反接保护
有
过载保护
有
防护等级
IP20
其他参数
运行环境温度
-25℃--+55℃
运行环境湿度
0-95%不凝结
显示
触摸屏
通讯接口
RS485
外观尺寸（深-宽-高mm）
800*1000*2100
重量（kg）
1022.5
c）光伏阵列设计
一个太阳能光伏方阵，由太阳能电池组件经过串并联组成。
将组件串联得到并网逆变器的所要求的电压，再将串联组件并联到达逆变器的功率要求，本工程选用100KW并网逆变器。
逆变器的最高输入电压9000V，输入电压范围为440～850V，而组件的开路电压为37.35V，峰值功率电压为29.34V。
串连太阳能电池组件数为S，最多为SMAX，那么有：
SMAX＝UDCMAX/V=900/37.35≈24；考虑温升及余量，这里选取S＝20块。
20块组件串联为1路，组件串联容量=4800Wp。
并联组数确实定：
逆变器允许最大输入功率，光伏组件最大并联组数=100/4.8=20，这里根据工程能够安装的能力及考虑并网逆变器最大功率点拟合的选择，逆变器输入并联组数250组，250×4.8=1200kWp；
系统实际装机功率合计为1200kW
4.2用户侧并网系统电气原理图
光伏工程电网接入方案示意图
4.3系统配置清单
序号
设备名称
规格型号
数量
1
多晶硅电池组件
240Wp/37.35V
5000块
2
太阳电池组件支架
成型光伏支架
套
3
光伏并网逆变器
100kW/380V
12台
4
交流并网柜
100kW/380V
12台
5
计量装置
/
1台
6
监控系统
/
1套
7
光伏直流电缆
/
1套
8
交流电缆
/
1套
9
电缆、管材及辅件
/
1套
10
防雷接地系统
/
1套
4.4固定式光伏阵列最正确倾角确定
太阳能光伏电站的光伏方阵设计需根据负载的要求和当地的气象及地理条件〔纬度、太阳辐照量、最长连阴雨天数等〕进展优化设计，本工程综合考虑现场场地条件、经纬度、周围建筑物特征环境、施工安装、光伏电站最大发电量后，通过计算，设计光伏阵列安装倾角为22度。
4.5方阵支架方位角的设计
无特殊情况下，太阳电池方阵面向正南安装。
4.6固定式光伏阵列间距设计
光伏阵列通常成排安装，一般要求在冬至影子最长时，两排光伏阵列之间的距离要保证上午9点到下午3点之间前排不对后排造成遮挡。
同时防止泥和沙溅上太阳能电池板；具体需结合当地经纬度、光伏阵列安装倾角、现场安装条件等参数，然后通过计算得出。
4.7监控系统配置方案
4.7.1、发电计量仪表配置示意图、仪表类型
光伏发电设备的计量点通常设在光伏并网逆变器的并网侧，该电度表是一块多功能数字式电度表，不仅要具有优越的测量技术，还要有非常高的抗干扰能力和可靠性。
同时，该表还可以提供灵活
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