唐县顺里2565kW屋顶分布式光伏发电项目项目建议书.docx
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唐县顺里2565kW屋顶分布式光伏发电项目项目建议书
唐县川里镇25kW屋顶分布式光伏发电项目项目建议书
二〇一八年六月
第二章分布式光伏发电设计方案.................................................................8
1.总体设计方案......................................................................................................................................................8
2.光伏组件选型......................................................................................................................................................8
3.逆变器选型........................................................................................................................................................11
第四章结论分析17
第一章概述
1.项目名称
唐县川里镇25kW屋顶分布式光伏发电项目
2.建设地点
河北省保定市唐县川里镇
3.项目建设地点自然条件
3.1地理方位
川里镇（ChuanliZhen）位于河北省保定市唐县县城西北42千米，属深山区，北邻涞源县银坊镇，西与倒马关乡连接，南与羊角乡连接，东与黄石口乡连接，面积101平方千米，辖14个行政村，镇政府驻川里村。
保（定）涞（源）、望（都）良（岗）公路纵横过境。
唐县地跨东经114°24—115°09’、北纬38°4’—39°12’之间。
东西最大横距54公里，南北最大纵距65公里。
3.2气候环境
唐县属于暖温带大陆性季风气候，空气湿润，气候温和，光照充足。
年平均温度12.2℃，最高气温41.4℃，最低气温-14.5℃，无霜期195天，常年降水量539.2毫米。
日照时数年平均1339.55小时。
3.3太阳能资源
3.3.1我国太阳能资源
我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/m²天以上，与同纬度的其它国家相比，和美国类似，比欧洲、日本优越得多。
I、II、III类地区约占全国总面积的2/3以上，年太阳辐射总量高于5000MJ/m²，年日照时数大于2000h，具有利用太阳能的良好条件。
太阳能资源是以太阳总辐射量表示的，一个国家或一个地区的太阳总辐射量主要取决所处纬度、海拔高度和天空的云量。
根据《太阳能资源评估方法》（QX/T00389-2008），太阳能资源丰富程度等级划带分布如下图2.1-1及表2.1-1。
图2.1-1中国水平面太阳辐射分布图
表2.1-1中国水平面太阳辐射等级划分表
等级
资源带号
年总辐射量
（MJ/m2）
年总辐射量
（kWh/m2）
平均日辐射量
（kWh/m2）
最丰富带
I
≥6300
≥1750
≥4.8
很丰富带
II
5040–6300
1400–1750
3.8–4.8
较丰富带
III
3780–5040
1050–1400
2.9–3.8
一般
IV
<3780
<1050
<2.9
从大兴安岭南麓向西南穿过河套，向南沿青藏高原东侧直至西藏南部，形成一条等值线。
此线以西为太阳能日照丰富地区，年日照时≥3000小时，这是这些地区位处内陆，全年气候干旱、云量稀少所致。
按照全国太阳能日照资源分为：
最丰富带（≥3000小时/年）、很丰富带（2400-3000小时/年）、较丰富带（1600-2400小时/年）和一般带（≤1600小时/年）4个区域。
我国全年日照时数分布图如图2.1-2所示：
图2.1-2我国全年日照时数分布图
根据气象部门的调查测算：
我国太阳能年总辐射量最大值在青藏高原，高达10100MJ/m²，最小值在四川盆地，仅3300MJ/m²。
3.3.2本项目所在地光照条件
本项目所处的唐县太阳能资源情况属于太阳能资源较好的区域。
根据资源丰富程度等级划分，该区域属于三级“资源丰富区”，具有一定的开发价值。
因本阶段没有收集到相关气象站辐射数据和实测数据，故本阶段借助RETScreen软件进行项目场址光资源分析。
4.建设规模
本项目规划拟建光伏电站总容量为25kW。
选用95块270Wp的多晶硅光伏组件，共装机25.65kW,使用组串式逆变器，接入就近箱变低压侧用于自发自用余电上网，最终以接入系统方案以接入系统审查意见为准。
第二章分布式光伏发电设计方案
1.总体设计方案
本次规划分布式光伏发电容量为25.65kW，项目建设于唐县川里镇屋顶。
分布式光伏发电设计符合下述原则：
1、根据实际地理情况科学合理选择光伏组件、逆变器；
2、系统的可靠性、安全性高，自动化程度高；
3、具备组件故障自动识别能力，提高系统维护效率。
每个发电单元的接线系统分为直流系统和交流系统。
其中直流系统是指光伏组件与逆变器输入直流侧所构成的系统。
组件每块容量270Wp，每19块270Wp多晶硅光伏组件串联为1个组串回路，5个回路并入一个25kW逆变器；组串接入逆变器输出交流电源；交流系统是指逆变器输出交流侧与配电箱构成的系统。
2.光伏组件选型
光伏组件选择的基本原则：
在产品技术成熟度高、运行可靠的前提下，结合电站周围的自然环境、施工条件、交通运输的状况，选用行业内的主导光伏组件类型。
目前，技术相对成熟的光伏组件主要包括晶体硅光伏组件、薄膜光伏组件以及高倍聚光型光伏组件三种。
晶体硅光伏组件的代表性产品主要有单晶硅光伏组件（Mono-Si）和多晶硅光伏组件（Poly-Si）；薄膜光伏组件的代表性产品主要有非晶硅光伏组件（a-Si）、碲化镉光伏组件（CdTe）和铜铟镓硒光伏组件（GIGS）；高倍聚光型光伏组件的代表性产品主要为砷化镓光伏组件（AsGa）。
光伏电池分类有基本分类、结构分类、用途分类，工作方式分类等四大类分类方法。
1）基本分类：
晶体硅光伏电池、硅基薄膜光伏电池、化合物光伏电池和有机半导体光伏电池。
2）按结构分类：
同质结光伏电池、异质结光伏电池。
3）按用途分类：
空间光伏电池、地面光伏电池。
4）按工作方式分类：
平板光伏电池，聚光光伏电池。
几种主要的光伏电池板见图3.2-1。
单晶硅太阳电池
多晶硅太阳电池
非晶硅薄膜太阳电池
高倍聚光太阳电池
图3.2-1几种光伏电池板图
1）晶体硅光伏组件
晶体硅光伏组件是目前工程应用最广的组件类型，已实现商业化。
单晶硅光伏组件制造工艺成熟，大规模生产下和电池效率较高，可达16%以上，且稳定性好。
因效率较高，相同装机容量下光伏方阵占地面积小，但组件成本高。
多晶硅光伏组件转化效率略低于单晶硅光伏组件，但大规模生产下组件效率也可达15%以上。
与单晶硅光伏组件相比，多晶硅光伏组件虽然效率有所降低，但是节约能源、节能硅原料，工艺成本与转化效率的平衡关系相对较优。
2）薄膜光伏组件
薄膜光伏组件的优势主要有：
弱旋旋光性好、材料省且工艺简单。
非晶硅光伏组件是在不同衬底上附着非晶太硅晶粒制成的。
硅材料消耗少且工艺简单，衬底廉价，薄膜化较易实现。
组件产品具有弱旋旋光性好、受高温影响小的特性。
但非晶硅光伏组件转化效率远低于晶体硅光伏组件，且衰减较快。
目前技术相对成熟的薄膜光伏组件还有铜铟镓硒光伏组件（GISG）和碲化镉光伏组件（CdTe）等。
薄膜光伏组件可在玻璃、不锈钢或塑料衬底上制备，在建筑一体化及特殊场所有较好的适应性。
因价格及光伏建筑一体化优势，薄膜光伏组件在一些工程中有较广的应用。
3）聚光型光伏组件
聚光太阳电池组件由聚光太阳电池、聚光器、太阳光追踪器组成。
聚光太阳电池，与普通太阳电池略有不同，因需耐高倍率的太阳辐射，特别是在较高温度下的光电转换性能要得到保证，故在半导体材料选择、电池结构和栅线设计等方面都要进行一些特殊考虑。
最理想的材料是砷化镓，其次是单晶硅材料。
一般硅晶材料只能吸收太阳光谱中400～1,100nm波长的能量，砷化镓可吸收较宽广的太阳光谱能量，三结面聚光型太阳电池可吸收300～1900nm波长的能量，相对其转换效率可大幅提升，其太阳能能量转换效率可达30%～40%。
整个装置的转换效率为17%～25%。
聚光太阳电池必须要在位于透镜焦点附近时才能发挥功能，因此为使模块总是朝向太阳的方位，必须配置太阳追踪系统，聚光器的跟踪装置一般采用光电自动跟踪。
此设计虽然可以提高转换效率，但却存在透镜、聚光发热释放槽（散热方式可采用气冷或水冷）以及太阳光追踪系统的重量及体积较大等不足的特点。
聚光装置可有效地减少晶体硅电池板的面积，从而降低成本，但跟踪装置将会使得造价有所增加，加上运行阶段传动装置的维护费用和能耗，工程造价反而会增加，目前在小范围内有示范性应用。
同时，聚光装置不能利用散射光能量，不适合在散射辐射所占总辐射比例较高的地区使用。
聚光型光伏组件的主要缺点是需配置聚光装置及高精度跟踪装置，建设成本及运行维护成本较高。
目前的工程应用中，晶体硅光伏组件占主导地位，薄膜光伏组件和聚光型光伏组件只在部分工程中应用。
各光伏组件的性能见表3.2-1。
表3.2-1各类光伏组件性能表
电池类型
商用效率
实验室效率
优缺点
晶体硅
单晶硅
16～20%
24%
优点：
转换效率高、稳定性好
缺点：
成本相对略高
多晶硅
14～19%
20.30%
优点：
成本较单晶硅组件低
缺点：
转换效率较单晶硅略低
薄膜电池
非晶硅
5～11%
13%
优点：
弱旋旋光性能好、成本低
缺点：
转换效率较低、衰减快
碲化镉
8～10%
15.80%
优点：
成本低
缺点：
转换效率较低、衰减快、镉有剧毒
铜铟镓硒
10～14%
15.30%
优点：
成本低
缺点：
原材料有毒、大面积生产困难
聚光电池
砷化镓
20～30%
40%
优点：
转化效率高缺点：
成本高、需配备聚光及跟踪装置
晶体硅电池由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，被广泛应用于大型并网光伏电站项目。
薄膜光伏组件相对晶体硅光伏组件而言，光伏组件转换效率较低，建设占地面积大，现阶段已不具备价格优势，而其他原料的薄膜光伏组件比非晶硅薄膜光伏组件的价格更高。
在目前的市场售价情况来看，太阳电池组件的售价主要以“峰瓦”为单位，即每瓦单晶硅电池与多晶硅电池价格基本接近。
综合考虑以上各种因素，本工程采用拟选用多晶硅光伏组件。
根据上述分析，本工程选用多晶硅光伏组件容量270Wp。
本工程采用的多晶硅光伏组件基本参数如下：
表3.2-2多晶硅光伏组件单块参数
尺寸（mm）
1640*990*35
峰值功率（Wp）
270
开路电压（V）
38.8
峰值电压（V）
31.7
短路电流（A）
9.09
峰值电流（A）
8.52
短路电流温度系数（%/℃）
+0.06
开路电压温度系数（%/℃）
-0.37
最大功率温度系数（%/℃）
-0.45
重量（kg）
18.5
预留线缆长度（mm）
1000
工作温度（℃）
-40~+85
最大系统电压（VDC）
1000
3.逆变器选型
逆变器是光伏电站的核心设备之一，其基本功能是将光伏组件输出的直流电转换成满足并网要求的交流电。
同时，逆变器还具有最大功率跟踪控制、防孤岛运行等功能。
表3.2-3不同功率逆变器主要技术参数表
选用25kW组串式逆变器，其谐波电流含量需小于3%，满足《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》的要求。
第三章效益分析
1.系统能效计算分析
1.发电量估算
根据《GB50797光伏发电站设计规范》，光伏发电站发电量可按下式计算：
式中，
——水平面太阳能总辐照量（kWh•h/m2，峰值小时数）；
——发电量（kW•h）；
——标准条件下的辐照度（常数=1kW•h/m2）；
——组件装机容量（kWp）
——综合效率。
综合效率系数K包括：
光伏组件类型修正系数、光伏方阵的倾角、方位角修正系数、光伏发电系统可用率、光照利用率、逆变器效率、集电线缆损耗、升压变压器损耗、光伏组件表面污染修正系数、光伏组件转换效率修正系数。
1）关于综合效率系数K的计算
η1为光伏组件类型修正系数，一般晶体硅电池取1.0；
η2为光伏方阵的倾角、方位角修正系数，由于此处已经将水平面太阳辐射量转化为光伏方阵阵列表面的太阳辐射量，计算发电量采取的是光伏方阵阵列表面的太阳辐射量，因此此处取1.0；
η3为光伏发电系统可用率，根据经验，一般取98%；
η4为光照利用率，由于本方案中光伏系统设计符合相关设计标准，满足在项目地真太阳时上午9时至下午15时内无阴影遮挡，因此，取1.0。
η5为逆变器利用率，本方案中选取的逆变器效率为97.5%。
η6为集电线缆效率修正系数，本设计方案中线路损耗约3%，即集电线缆效率约为97%；
η7为升压变压器效率修正系数，本设计方案中升压变压器损耗约3%，即升压变压器修正系数约为97%。
η8为光伏组件表面脏污修正系数，根据经验，一般取95%。
η9为光伏组件转换效率修正系数，综合考虑所选用组件的温度系数、组件失配损失等因素，此处选取光伏组件转换效率修正系数93%。
综上所述，系统综合效率系数K等于上述各部分效率的乘积，即：
K=η1×η2×……×η9≈80%
2）系统发电量的衰减
光伏组件的输出功率在光照及常规大气环境中使用会有衰减，根据本项目拟采用的多晶硅太阳电池组件性能，最大极限按系统25年输出功率衰减20.0%计算。
3）并网光伏系统发电量的测算
本项目的光伏组件在彩钢瓦屋顶采用平铺方式直接安装在厂区的厂房屋顶。
本项目拟采用93块270Wp多晶硅光伏组件，光伏系统安装总容量25.65kWp，结合系统总效率80%及太阳辐射数据，根据式1可以计算出每月的发电量和年发电量，即：
根据计算结果，本项目预计第一年发电量为26800.38度，平均年发电量为24271.52度。
年份
组件功率及系统效率衰减
发电小时数（h）
年发电量（kWh）
第1年
2.50%
1044.8
26800.38
第2年
3.33%
1035.9
26571.31
第3年
4.17%
1027.0
26342.25
第4年
5.00%
1018.1
26113.19
第5年
5.83%
1009.1
25884.12
第6年
6.67%
1000.2
25655.06
第7年
7.50%
991.3
25426.00
第8年
8.33%
982.3
25196.94
第9年
9.17%
973.4
24967.87
第10年
10.00%
964.5
24738.81
第11年
10.67%
957.3
24555.56
第12年
11.33%
950.2
24372.31
第13年
12.00%
943.0
24189.06
第14年
12.67%
935.9
24005.81
第15年
13.33%
928.8
23822.56
第16年
14.00%
921.6
23639.31
第17年
14.67%
914.5
23456.06
第18年
15.33%
907.3
23272.81
第19年
16.00%
900.2
23089.56
第20年
16.67%
893.0
22906.31
第21年
17.33%
885.9
22723.05
第22年
18.00%
878.7
22539.80
第23年
18.67%
871.6
22356.55
第24年
19.33%
864.5
22173.30
第25年
20.00%
857.3
21990.05
25年总和
20%
25年总和
606788.02
25年平均
24271.52
2.投资收益分析
项目投资：
综合单价6.700元/瓦，25.65kW容量项目总投资约17.1855万。
20年总收入：
0.7500元/度*495005.25kWh=37.1253万元，
后5年总收入：
0.3497元/度*21990.05kWh=7689.92元，
25年投资总收益：
37.1253万元+0.7690万元=37.8943万元，
投资回收期：
9.2年。
3.节能减排计算
分布式太阳能项目装机容量为25.65kW，整个系统25年总发电60.67万度，每发一万度电就可以替代3.6吨标准煤，这样25年就节省了218.41吨标准煤，同时年可以减排的有害气体如下；
发电量（kWh）
标准煤消耗量（kg）
二氧化碳排放量（kg）
硫氧化物排放量（kg）
氮氧化物排放量（kg）
25年总发电量
606788.02
185070.35
493925.45
3762.09
1274.25
25年年均发电量
24271.52
7402.81
19757.02
150.48
50.97
第四章结论分析
1.节能降耗分析
本工程采用绿色能源-太阳能，并在设计中采用先进可行的节电、节水及节约原材料的措施，能源和资源利用合理，设计中严格贯彻节能、环保的指导思想，在技术方案、设备和材料选择、建筑结构等方面，充分考虑了节能的要求。
通过贯彻落实各项节能措施，本工程节能指标满足国家有关规定的要求。
项目建成后，总发电60.67万度，每发一万度电就可以替代3.6吨标准煤，这样25年就节省了218.41吨标准煤。
相应每年可减少多种大气污染物的排放，其中减少氮氧化物排放量1.27吨，硫氧化物约3.76吨，二氧化碳493.92吨，可见光伏电站建设对于当地的环境保护、减少大气污染具有积极的作用，并有明显的节能、环境和社会效益。
可达到充分利用可再生能源、节约不可再生化石资源的目的，将大大减少对环境的污染，同时还可节约大量淡水资源，对改善大气环境有积极的作用。
本工程将是一个环保、低耗能、节约型的太阳能光伏发电项目。
2.社会稳定风险分析
本项目综合风险指数∑T=0.175。
按照《国家发展改革委重大固定资产项目社会稳定风险评估暂行办法》的要求，对照拟建项目社会稳定风险等级评判参考标准，本项目的初始风险等级为低风险等级。
项目前期已经采取的和下一阶段将采取的一系列风险防范措施，还会进一步降低以致消除可能存在的不利于社会稳定的风险可能性。
根据各主要风险因素可能变化的预测结果，结合预期可能引发的风险事件、造成负面影响的程度等，综合判断项目落实风险防范、化解措施后本项目预期风险为社会稳定低风险等级。
3.建筑利用率
项目建设单位利用唐县川里镇屋顶，开发建设光伏电站项目，在不改变土地用途的前提下，充分利用建筑的空余部分，使建筑与光伏发电科学、合理、高效的结合，提高了土地的综合利用价值。
项目的总体建设方案是合理、可行的，项目节能效益、经济效益、环境效益和示范意义都非常突出，符合国家政策。
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