唐县光伏发电精准扶贫项目建议书整体版.docx
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唐县光伏发电精准扶贫项目建议书整体版
2017年唐县石南坡等28村5.894兆瓦村级光伏扶贫电站
项
目
建
议
书
唐县泰安新能源开发有限公司
二零一八年二月
目录2
第一章概述4
一、唐县光伏发电并网项目概况4
1.建设地点4
2.1地理方位4
2.2气候环境4
2.3项目简介4
2.4气候数据5
二、项目建设的必要性及意义6
1.项目建设的必要性6
2.项目建设的意义6
2.1光伏市场行情6
2.2国家对精准扶贫的要求7
三、扶贫方案8
四、建设运营模式8
第二章项目技术方案9
一、设计依据及说明9
1.设计说明9
2.设计依据9
3.项目设计原则10
二、技术方案与主要设备11
1.光伏并网发电系统简介11
2.系统的主要构成11
3.系统的容量配置及接入方式11
3．1系统的容量配置11
3．2系统的电网接入方式12
4.主要产品、部件的选型及性能参数12
4.1多晶硅电池组件12
4.1.1选择依据12
4.1.2组件性能参数13
4.1.4组件特点13
4.2光伏组件支架14
4.2.1设计标准14
4.2.2材料选取的依据14
4.3并网逆变器的选型及技术参数15
4.3.1选型依据15
4.3.2并网逆变器电路结构、拓扑图及等效电路原理图16
4.3.4最大功率点原理17
4.3.5并网逆变器效率保证17
4.3.6孤岛效应及仿真结果分析18
4.4线缆的选型设计19
4.4.1光伏专用电缆19
4.4.2电力电缆20
4.5防雷接地设计22
4.6方阵设计24
4.6.1方阵最佳排布方式设计24
4.6.2方阵接线方案设计24
5.系统能效计算分析25
5.1电站系统效率分析25
5.2发电量及投资收益分析26
5.3节能量计算27
其中100KW村级电站节能量计算28
200KW村级电站节能量计算29
300KW村级电站节能量计算30
400KW村级电站节能量计算29
500KW村级电站节能量计算30
第一章概述
一、唐县光伏发电并网项目概况
1.建设地点
河北省保定市唐县
2.项目建设地点自然条件
2.1地理方位
唐县位于河北中部、保定西部，地理坐标为东经114°28′－115°03′，北纬38°38′－39°10′。
北倚巍巍太行山，南临华北大平原，地处北京、天津、石家庄三角地带，在“大北京”经济圈辐射之内。
县城距北京190公里，距天津220公里，距石家庄100公里，距保定60公里。
总面积1417平方公里。
东与顺平县、望都县毗邻，西与曲阳县、阜平县相连，南与定州市相接，北与涞源县交界。
2.2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。
2.3项目简介
唐县2017年村级光伏扶贫电站已由省发改委、省扶贫办以《关于下达2017年第一批村级光伏扶贫项目的通知》（冀发改能源【2018】16号）下达，其中唐县泰安新能源开发有限公司实施2017年唐县石南坡等28村5.894兆瓦村级光伏扶贫电站项目建设，项目基本情况如下：
（一）、项目名称：
2017年唐县石南坡等28村5.894兆瓦村级光伏扶贫电站项目
（二）、建设地点：
石南坡村、西苇子村、王尔峪村、北大洋村、大长峪村、明伏村、东庄湾村、马沟村、管家佐村、豆铺村、张合庄村、黄石口乡。
（三）、建设内容及规模：
石南坡182KW、河西140KW、路家寨56KW、民安庄105KW、王尔峪210KW、下庄259KW、北大洋196KW、大长峪196KW、明伏119KW、黄石口140KW、岭北294KW、聂家台112KW、唐河西189KW、五家会259KW、周家堡140KW、东庄湾105KW、南屯98KW、马沟252KW、北庄子147KW、豆铺385KW、范河77KW、管家佐413KW、岭尔北91KW、马家峪308KW、三道岗420KW、闫庄子112KW、杨家庵497KW、张合庄392KW；共计28村，合计5.894兆瓦。
（4）、项目总投资及资金来源：
项目总投资4243.68万元，建设方式按照政府启动、企业投资运营的模式建设，县政府按相关规定出资，其余资金由企业筹措。
项目建成后，每年提供252.6万元，扶持贫困户842人，每年每户3000元。
2.4气候数据
注：
气象数据参照的是NASA网站。
二、项目建设的必要性及意义
1.项目建设的必要性
近年来，受金融危机、美国及欧盟对华光伏制裁等事件影响，中国光伏企业举步维艰，步入寒冬。
但是中国光伏“得到者多助”，受到政府、行业商会、国际商业协会等各界组织的声援和支持，更是在中国各级政府的政策支持下，光伏回暖。
下图是我国太阳能资源分布图。
从图中不难看出，哈尔滨大部分地区属于二类太阳能辐照区，具有较丰富的阳光资源，较适合大力发展光伏发电产业。
图1我国太阳能资源分布图
2.项目建设的意义
2.1光伏市场行情
根据要求，在指定的车间及屋顶安装太阳能并网电站。
就环保而言，制定新能源发展规划是必须的，人类赖以生存的环境必然要求我们发展新能源。
太阳能光伏发电是世界上最环保的发电方式之一，目前国内已经开始大量使用太阳能电站发电，为人们的日常生活提供电量。
遗憾的是，由于政府补贴的原因，目前太阳能的主要市场在德国、西班牙、美国等西方发达国家。
如果中国人都能够团结起来，购买、安装和使用太阳能电池，必将对减少碳排放、保护环境，起到非常积极的作用。
人类的发展离不开能源，仅仅节省能源是无法解决问题的，在节流的同时必须开源。
关灯一小时是一种概念上的节能，而安装太阳能电池是长久之计，是真正能够解决人类能源问题的方法。
德国通过多年的太阳能安装，已经达到了关闭国内绝大部分核电站、关闭一部分火电站的作用，最大限度地减少了对地球的污染。
各大企业购买太阳能，支持太阳能，无疑产生很大的正面效应，这是功在当代、利在千秋的行为！
本项目的实施，是本着对国家和人民高度负责、对子孙后代高度负责的精神，把节约能源资源工作放在更加突出的战略位置，切实做到节约发展、清洁发展、安全发展、可持续发展，坚定不移地走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，必将取得巨大的社会和环境效益，同时对太阳能光伏发电在哈尔滨以致全国的应用推广起到良好的带头和示范作用，促进光伏发电等节能环保产业的发展。
2.2国家对精准扶贫的要求
根据国家政策行情：
深入实施精准扶贫，加快推进贫困人口脱贫。
继续实施以工代赈、整村推进、产业扶贫等专项扶贫工程，加大对建档立卡贫困村、贫困户的扶持力度。
统筹使用涉农资金，开展扶贫小额信贷，支持贫困户发展特色产业，促进有劳动能力的贫困户增收致富。
积极实施光伏扶贫工程，支持老区探索资产收益扶贫。
在光照资源条件较好的地区因地制宜开展光伏扶贫，既符合精准扶贫、精准脱贫战略，又符合国家清洁低碳能源发展战略；既有利于扩大光伏发电市场，又有利于促进贫困人口稳收增收。
各地区应将光伏扶贫作为资产收益扶贫的重要方式，进一步加大工作力度，为打赢脱贫攻坚战增添新的力量。
在2020年之前，重点在前期开展试点的、光照条件较好的16个省的471个县的约3.5万个建档立卡贫困村，以整村推进的方式，保障200万建档立卡无劳动能力贫困户（包括残疾人）每年每户增加收入3000元以上。
其他光照条件好的贫困地区可按照精准扶贫的要求，因地制宜推进实施。
3、扶贫方案
根据扶贫要求及《河北省发展和改革委员会等9部门关于积极推进村级光伏扶贫电站（含户用）建设的指导意见》等相关文件分为以下两种：
村级光伏扶贫电站容量为5894KW。
4、建设运营模式
目前主要建设运营模式
政府启动，企业投资运营。
县级政府（投融资平台）按每户5千瓦规模1.2万元左右标准出资，其余资金由企业筹措，并负责项目建设、运营维护。
项目稳定运营收回投资后，企业可将扶贫电站无偿移交给当地政府或村级集体经济组织，也可由政府或村级集体组织同企业约定回购事宜。
我公司针对唐县实际情况采用主要模式为：
资金由企业在当地成立项目子公司，由当地政府协调银行配合项目公司筹措贷款，并负责项目建设、运营维护。
后期电价收益保证每贫困户每年3000元，后期项目由公司运维。
此项方案对于贫困户来说无任何出资及还款压力，且风险全部由企业承担。
项目稳定运营收回投资后，企业可将扶贫电站无偿移交给当地政府或村级集体经济组织，也可由政府或村级集体组织同企业约定回购事宜。
第二章项目技术方案
一、设计依据及说明
1.设计说明
本技术方案严格按照相关工程技术说明书规定组织设计，以说明书中所述规范、规定和标准为根本，同时考虑国内、国外规范要求。
除非另作说明，所有相关标准均为现行标准。
当设计与技术说明书中规定之规范出现差异或矛盾时，采用较为严格的规范。
2.设计依据
本项目各部分的设计严格遵循和参考以下规范、标准：
配电系统设计遵循标准：
《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》GB/T9535
《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》GB/T18479
《低压配电设计规范》GB50054
《低压直流电源设备的特性和安全要求》GB17478
《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》GB50171
《光伏器件》GB6495
《电磁兼容试验和测量技术》GB/T17626
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620
《交流电气装置的接地》DL/T621
《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232－82
《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2005版）
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
并网接口参考标准：
《光伏并网系统技术要求》GB/T19939-2005
《光伏发电接入电力系统技术规定》GB/Z19964-2005
《光伏系统电网接口特性》GB/T20046-2006
《地面用光伏（PV）发电系统》GB/T18479-2001
《太阳能光伏系统术语》GB/T2297-1989
《电能质量供电电压允许偏差》GB/T12325-2003
《安全标志（neqISO3864:
1984）》GB/T2894-1996
《电能质量公用电网谐波》GB/T14549-1993
《电能质量三相电压允许不平衡度》GB/T15543-1995
《电能质量电力系统频率允许偏差》GB/T15945-1995
《安全标志使用导则》GB/T16179-19956
《地面光伏系统概述和导则》GB/T18479-2001
《光伏发电系统的过电压保护—导则》SJ/T11127-1997
3.项目设计原则
本工程设计在遵循技术先进、科学合理、安全可靠、经济实用的指导思想和设计原则下，着重考虑以下设计原则：
Ø先进性原则
随着太阳能技术的发展，太阳能电源设计必须考虑先进性，使系统在一定的时期内保持技术领先性，以保证系统具有较长的生命周期。
Ø安全可靠原则
针对本工程的特点，公司选用的结构充分考虑了风荷载、温度应力对组件的影响，设计安全系数保证满足国家规定及本工程的要求。
Ø结构轻巧而稳定原则
结构稳定可以保证结构的安全，同时也会产生一种结构稳定所特有的美感，失稳的结构会给人带来危机感，造成人的紧张，使人很不愉快。
但过于保守、粗放的设计则又显得笨拙、累赘，缺乏灵气，也会使人不愉快。
Ø环保节能原则
太阳能电池发电不会排放二氧化碳或产生对温室效应有害的气体，也无噪音，是一种洁净能源，与环境有很好的相容性。
其对于整个建筑的环保节能性能的影响，已经到了至关重要的地步。
Ø经济性原则
保证资金投向合理，在确保满足国家规范的基础上，合理地使用材料至关重要，只有巧妙地、合理地发挥各种材料的特性，才能产生极佳的经济效益。
二、技术方案与主要设备
1.光伏并网发电系统简介
光伏并网发电系统主要由光伏组件、并网逆变器、计量装置及配电系统组成（如下图1所示），太阳能能量通过光伏组件转化为直流电力，再通过并网逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，一部分给当地负荷供电，剩余电力溃入电网。
2.系统的主要构成
太阳能光伏并网发电系统的主要构成如下：
1）太阳电池组件；
2）太阳电池支架；
3）直流侧防雷配电单元；
4）光伏并网逆变器；
5）交流防雷配电单元；
6）监测和发电计量单元；
7）整个系统的连接线以及防雷接地装置等。
3.系统的容量配置及接入方式
3．1系统的容量配置
项目建设的总体规模:
5894KW
太阳能组件的功率：
270W
方阵总功率：
270W*21840=5896.8kW
逆变器的型号：
60kW逆变器数量：
91台
逆变器采用组串式并网逆变器，整个系统以400V并入电网,并网点以电网批复为准。
3．2系统的电网接入方式
电网电压接入范围是8KW以下以220V电压接入、8KW-500KW以380V电压接入，本项目采用多回路将分布式光伏接入公共电网配电箱或线路、配电室、或箱变400V母线。
4.主要产品、部件的选型及性能参数
4.1多晶硅电池组件
4.1.1选择依据
对于大型电站电池组件选型遵循以下原则：
Ø在兼顾易于搬运条件下，选择大尺寸，高效的电池组件；
Ø选择易于接线的电池组件；
Ø组件各部分抗强紫外线（符合GB/T18950-2003橡胶和塑料管静态紫外线心能测定）；
Ø遵循以上原则选择多晶硅电池组件270W。
4.1.2组件性能参数
270W技术参数：
◆抗风力：
2400Pa
◆绝缘强度：
DC3500V,1min漏电流≤50μA
◆峰值电压：
31.7V
◆最高系统电压：
1000V
◆峰值电流：
8.52A
◆重量：
18.5kg
◆开路电压：
38.8V
◆外形尺寸：
1650mm×990mm×35mm
◆短路电流：
9.09A
◆功率误差：
+3%
◆填充因子：
74%
◆功率温度系数：
-0.45%/K
◆工作温度：
46+/-2℃
◆电流温度系数：
+0.06%/K
◆电压温度系数：
-0.37%/K
4.1.4组件特点
铝边框组件产品性能描述
1）多晶硅电池组件弱光性好；
2）太阳电池绒面表面处理和减反射层减少对阳光的反射；
3）电池片采用全自动焊接，有良好的接触可靠性；
4）低铁超白钢化玻璃覆盖在表面，有很好的机械强度并保证好的透光性；
5）后面的背板防止被磨损，撕裂和刺破，起到密封防水和绝缘的作用；
6）铝边框上有四个安装孔，2个接地孔，便于安装和接地；
7）接线盒达到IP65的防护等级，接线方便，安全并有保护作用；
8）在接线盒内，设有旁路二极管，可有效减少阴影带来的组件输出功率损失；
9）组件的功率是从接线盒内由接线端子输出的。
端子的材料是表面附银浆的H59，具有优良的耐候、抗腐蚀性能，可确保在产品在寿命期内的可靠输出；
10）在接线盒上用O型圈，保证其密封性良好；
11）接线盒用优质硅胶固定，保证有良好的耐腐蚀性、密封性；
12）产品一致性好。
4.2光伏组件支架
4.2.1设计标准
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
《钢结构质量工程验收规范》（GB50205-2001）
《铝合金建筑型材》GB/T5237-2000
《碳素结构钢》GB/T700-1988
《优质碳素结构钢》GB/T699-1999
4.2.2材料选取的依据
◆根据风压和雪压的计算结果，再根据太阳能布置进行材料的选择，完全满足抗风不低于25m/s的要求。
◆根据材料力学的弯曲变形公式，计算出连接部件的最优截面，确定选择的材料及结构方式
◆选择支架的防锈处理方法
Ø热浸锌
当构件的材料厚度小于5毫米以下，镀层的厚度不得小于65微米。
当构件的材料厚度大于5毫米以上，镀层的厚度大于86微米。
使钢结构的防腐蚀年限达到20年以上。
Ø涂层法
图层一般做4-5遍。
干漆膜总厚度室外工程为150微米，室内工程为125微米，允许误差25微米。
在海边或海上或是在有强烈腐蚀性的大气中，干漆膜总厚度为200——220微米。
◆太阳能方阵固定螺栓的选择
根据风压和雪压的计算结果，再加上支架和太阳能电池板的分布，进行受力分析，根据力矩的平衡方程，计算出螺栓的上拔力，并选择螺栓的大小和水泥带的宽和厚度。
◆钢结构支架符合钢结构支架的要求
方阵紧固螺栓连接符合现行国家标准《紧固件机机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098规定。
4.3并网逆变器的选型及技术参数
4.3.1选型依据
根据《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/Z19964-2005
《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005
《光伏（PV）系统电网接口特性》GB/T20046-2006
根据以上规范要求，逆变器的选型必须符合以下要求：
Ø电能质量：
光伏系统向当地交流负载提供电能和向电网发送电能的质量应受控，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。
出现偏离标准的越限状况，系统应能检测到这些偏差并将光伏系统与电网安全断开。
Ø电压偏差：
为了使当地交流负载的工作，光伏系统中逆变器的输出电压应与电网相匹配。
正常运行时，光伏系统和电网接口处的电压允许偏差应符合GB/T12325的规定。
三相电压的允许偏差为额定电压的±7%，单相电压的允许偏差为额定电压的+7%、-10%。
Ø频率：
光伏系统并网时应与电网同步运行。
电网额定频率为50Hz,光伏系统并网后的频率允许偏差应符合GB/T15945的规定，即偏差值允许±0.5Hz。
Ø谐波和波形畸变：
低的电流和电压的谐波水平是所希望的；较高的谐波增加了对所连接的设备产生有害影响的可能性。
光伏系统的输出应有较低的电流畸变，以确保对连接到电网的其他设备不造成不利影响。
Ø电压不平衡度：
光伏系统并网运行（仅对三相输出）时，电网接口处的三相电压不平衡度不应超过GB/T15543规定的数值，允许值为2%，短时不超过4%。
Ø过/欠电压：
当电网接口处电压超出3.3规定的电压范围时，光伏系统应停止向电网送电，此要求适用于多相系统中的任何中的任何一相。
Ø安全与保护：
光伏系统和电网异常或故障时，为保证设备和人身安全，应具有相应的并网保护功能。
Ø过/欠频率：
当电网接口处频率超过2.4规定的频率范围时，过/欠频率保护应在0.2S内动作，将光伏系统与电网断开。
Ø防孤岛效应:
当电网断电时，逆变器立即停止并网发电。
Ø在考虑易于搬运条件下，尽量选择小尺寸并网逆变器；
Ø选择高效率的；
Ø根据电站容量尽量不要选择过少的逆变器，避免因逆变器的故障而造成大面积停电；
4.3.2并网逆变器电路结构、拓扑图及等效电路原理图
4.3.3并网逆器的效率曲线
4.3.4最大功率点原理
运用优化模糊控制策略，配合预测控制算法，使得太阳电池的MPPT效率高达99％，从而最大限度地利用宝贵的太阳能资源，进一步提高系统的综合效率。
这种跟踪控制方式优点:
快速、准确、稳定
。
4.3.5并网逆变器效率保证
并网逆变器的最大效率达98.6%，采用以下几种方法可保证逆变器的效率：
采用“零矢量”调制的无差拍电流跟踪控制。
采用空间矢量SVPWM调节方式，提高了电压的利用率，降低了电路损耗。
采用经过特殊设计的，使用特殊优质材料制作的高效隔离变压器。
采用了MPPT跟踪技术。
4.3.6孤岛效应及仿真结果分析
防止孤岛效应的基本点和关键点是电网断电的检测。
并网逆变器采用了两种“孤岛效应”检测方法：
被动式和主动式防孤岛保护方案。
被动式检测方法：
指实时检测电网电压的幅值、频率和相位。
当电网失电时，会在电网电压的幅值、频率和相位参数上，产生跳变信号，通过检测跳变信号来判断电网是否失电。
由于被动式方案的检测范围有限，因此为了满足逆变器防孤岛保护安全标准的要求，必须采用主动式方案。
主动式方案通过有意地引入扰动信号来监控系统中电压、频率以及阻抗变化，从而判断是否出现了电网失电情况。
主动式检测方法：
指对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电。
本产品中采用的一种方法就是通过在并网电流中注入很小的失真电流，通过测量逆变器输出的电流的相位和频率，采用正反馈的方案，加大注入量。
当电网有电时，该扰动对电网电压和频率没有任何影响，当电网失电时，该扰动将会引起电网电压和频率发生较大的相应变化，以确定电网的存在与否。
三相逆变器孤岛效应保护波形
CH1:
电网电压波形（A相）
CH2:
并网电流波形（A相）
4.4线缆的选型设计
我公司在工程中使用符合技术文件要求的电缆，在方阵与方阵之间的电缆采用耐压等级高，绝缘性能好，机械强度大，抗紫外线的光伏专用电缆；在直流汇流箱输出到配电室以及交流输出侧使用铜芯耐火、阻燃电力电缆。
电缆的选择参照标准：
●GB50054-95《低压配电设计规范》
●Gb12706-91《聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆》
●BS6346-1007《电力系统聚氯乙烯绝缘铠装电缆规范》
选择导线截面，应符合下列要求：
Ø线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电压的要求；
Ø按敷设方式确定的导体载流量，不应小于计算电流；
Ø导体应满足动稳定与热稳定的要求；
4.4.1光伏专用电缆
电缆的绝缘性能：
绝缘：
XLP（E18）；护套：
XLP（EM8）；
Ø电缆的耐热阻燃性能：
阻燃：
单根垂直燃烧（IEC60332-1）；
Ø电缆的防潮、防火：
耐气候性：
UV（UVISO4892-2A）；耐臭氧：
（IEC60811-2-1）；
Ø电缆的敷设方式：
空气中；
Ø电缆芯的类型（铜芯、铝芯）：
铜芯；
光伏专用电缆主要技术参数：
名称
参数
导体
标称截面2mm
4
导体
导体结构No./mm
56/0.3
导体
外径mm
2.9
绝缘厚度mm
0.65
护套厚度mm
0.88
最大导体直流电阻Ω/Km，20℃
5.09
耐压强度AC.V15min
3000
电流外径mm
6.2~6.6
参考载流量A
40
电缆重量Kg/100m
7.5
4.4.2电力电缆
电力电缆宜使用阻燃铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆
阻燃铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆的技术指标：
额定电压：
0.6/1KV
电线长期允许工作温度不超过90℃
短路时（最长持续时间不超过5S）导体最高温度不超过250℃
电缆敷设时环境温度应不低于0℃
电缆弯曲半径：
不小于电缆外径的15倍
注：
因交流侧电缆选择与建筑内电缆设计并无差别，所以电缆的类型选择可与建筑内其它电力电缆类型相同。
交流电源导线应根据最大负荷和电力电缆的安全载流量（即导线最大容许持续负荷）选择截面。
选择导线截面，应符合下列要求：
线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电压的要求；
按敷设方式确定的导体载流量，不应小于计算电流；
导体应满足动稳定与热稳定的要求；
沿不同冷却条件的路径敷设绝缘导线和电缆时，当冷却条件最坏段的
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