河南安阳2MW分布式光伏电站预可研报告.docx

河南安阳2MW分布式光伏电站项目方案福建锐高新能源科技有限公司2016年6月1.并网光伏系统并网型光伏发电系统以电网作为运行平台，通过串并联方阵连接把太阳能电池板发出的直流电能通过并网逆变器转换成为同电网电压频率一致的交流电接入到用户端负载电网中,供各类负载使用缓解电网电能紧张的压力。并网光伏电站主要由光伏阵列、直流配电、并网逆变器、交流配电、数据监控、数据显示、远程监测等组成，包括太阳电池组件、直流电缆及汇流箱、逆变器、交流柜、交流电缆和并网柜等。系统采用分块发电，集中并网方式，太阳能并网发电系统，将光伏系统的并网点选择在并网点的低压配电柜上。逆变器的交流电输出，通过电缆分别接至交流配电柜的交流输入端，同时来自市电网低压配电柜的输入也接入交流配电柜，实现光伏系统及市电电网共同向用户负载供电。逆变器的性质相当于电流源，电网相当于电压源，所以光伏系统会优先满足负载用电，当光伏系统发电小于负载用电时，从电网抽取不足的电量，当光伏系统发电大于负载用电时，满足负载用电后剩余部分所发电量送上电网。光伏阵列将太阳能转换为直流电能，通过汇流箱（直流配电箱）传送到与之相连接的逆变器的直流输入端；逆变器采用MPPT（最大功率跟踪）技术使光伏阵列保持最佳输出状态，同时将直流电转换成为与电网频率和相位均相同的交流电，符合电网并网发电的要求；逆变器发出的交流电输出为220/380V交流电，通过低压并网交流柜连接到电站所在建筑物的电源配电柜低压母线端。1.1屋顶建筑屋顶太阳能光伏并网电站主要有以下几点好处：（1） 光伏系统所产生的清洁能源,能够直接供用户使用,节省用户电费成本。（2） 屋顶光伏系统根据季节可实现隔热降温和保暖功能,特别是夏季时可降低室内温度约在2-3度。（3） 屋顶光伏系统可提高建筑整洁美观性，区域内具有一定的示范作用。（4） 光伏发电属于清洁能源，低碳环保无任何污染产生，是目前国家能源局重点部署规划方向，将替代火电、水电等常规能源成为下一阶段主要的电力利用来源。1.2属地太阳能资源安阳位于河南省的最北部，地处山西、河北、河南三省的交汇点。西倚巍峨险峻的太行山，东联一望无际的华北平原。地理坐标介于东经113°37至114°58、北纬35°12至36°22之间，地处晋、冀、豫三省交汇处，西依太行山脉与山西接壤，北隔漳河与河北省邯郸市相望，东与濮阳市毗邻，南与鹤壁、新乡连接。安阳的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，气候温和，四季分明，日照充足，雨量适中，春季温暖，夏季炎热多雨，秋季凉爽，冬季寒冷干燥，历年平均气温12.7一13.7。极端最高气温43.2，极端最低气温-21.7。全年平均气压1001.5毫巴。全年降雨量为606.1毫米。1.3设计依据：IEC 61215-2005 地面用晶体硅光伏组件.设计鉴定和定型;GB/T20046-2006 光伏（PV）系统电网接口特性；GB/T18479-2001 地面用光伏（PV）发电系统概述和导则；GB/Z19964-2005 光伏发电站接入电力系统技术规定；GB/T19939-2005 光伏系统并网技术要求；GB/T12325-2003 电能质量 供电电压允许偏差；GB/T14549-1993 电能质量 公用电网谐波；GB/T15543-1995 电能质量 三相电压允许不平衡度；GB/T15945-1995 电能质量 电力系统频率允许偏差；GB22971989 太阳光伏能源系统术语；GB64971986 地面用太阳能电池标定的一般规定；IEEE 1262-1995 光伏组件的测试认证规范；GB/T 14007-92 陆地用太阳能电池组件总规范；GB/T 1400992 太阳能电池组件参数测量方法；GB 9535 陆地用太阳能电池组件环境试验方法；SJ/T11127-1997 光伏（PV）发电系统过电压保护导则；GB/T9535-1998 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型；GB/T18210-2000 晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量；GB/T19064-2003 家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法；GB/T61727：1995 光伏（PV）系统电网接口特性；GB/T4942.2-1993 低压电器外壳防护等级；Q/3201GYDY01-2002 逆变电源；Q/3201GYDY02-2002 太阳能电源控制器；GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范；JGJ81-91 建筑钢结构焊接规程；JGJ82-91 钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程；DBJ08-216-95 钢结构制作工艺规程；GBJ18-87 冷弯薄壁型钢结构技术规范；YBJ216-88 压型金属板设计施工规程；GBJ16-87 建筑设计防火规范；2.预计装机容量 根据业主方提供的平面屋顶面积数据，28000平米预计可安装光伏组件共计2MW，采用单片260W的多晶硅太阳能电池组件7393块。每22片组件串成一串，每六串组串并入一台30KW逆变器。 3.发电量预测建成后的首年发电量为252.2万度，第二十五年发电量为198.1万度。按照光伏电站寿命期25年，衰减率按标准1%计算，本项目25年运行期的总发电量为5603.3万度，年均发电量为224.1万度，基本能够全部被业消耗掉，除特殊情况基本没有富余电量上网。4.系统接线方案屋顶光伏电站共安装7393块260Wp组件，成阵列平行布置于屋顶，组件阵列质检预留检修通道。采用串联的方式，并入66台30KW的小型并网逆变器，经过逆变器由直流电转化成220V/380V交流电，接入用户配电箱内。并入电网端设计方案由电力公司负责出具接入方案。5.系统防雷接地装置为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击、浪涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生，系统的防雷接地装置必不可少。太阳能光伏电站为三级防雷建筑物，防雷和接地涉及到以下的方面：1）地线是避雷、防雷的关键。防止雷电感应：控制机房内的全部金属物包括设备、机架、金属管道、电缆的金属外皮都要可靠接地，每件金属物品都要单独接到接地干线，不允许串联后再接到接地干线上。接地系统的要求：所有接地都要连接在一个接地体上，接地电阻满足其中的最小值，不允许设备串联后再接到接地干线上。光伏电站对接地电阻值的要求较严格，因此要实测数据，建议采用复合接地体，接地极的根数以满足实测接地电阻为准。电气设备的接地电阻R4欧姆，满足屏蔽接地和工作接地的要求。在中性点直接接地的系统中，要重复接地，R10欧姆。防雷接地应该独立设置，要求R30欧姆，且和主接地装置在地下的距离保持在3m以上。根据实际情况安装电涌保护器。2）直流侧防雷措施组件支架应保证良好的接地，光伏组件阵列连接电缆直接接入逆变器，逆变器含高压防雷保护装置。光伏组件金属外框就近与楼顶避雷带做可靠连接，楼顶避雷带与整栋大楼的防雷接地系统连接为一可靠整体。3）交流侧防雷措施并网逆变器交流输出线在建筑物内，不存在雷电流侵入通道。建筑物本身具备完善的防雷保护系统，因此不需要额外采取防雷措施。并网计量箱的输出端直接与用户电源输入端相连，与入户电表箱的防雷接地系统共同组成完整的系统。6. 主要设备选型6.1组件选型晶硅电池组件是由高转换效率的单片太阳能电池、EVA、低铁钢化玻璃和由氟塑料、涤纶等复合而成的TPT背板组成。利用可靠的焊接技术、高真空加热层压工艺及配备经防水防腐蚀处理的铝合金边框、接线盒等组成结构合理，抗紫外、抗老化、抗风强度高达2400Mpa的太阳能能电池板。多晶硅太阳能电池组件示意图本项目设计采用260Wp多晶硅组件，该系列组件转化效率较高，足功率，正公差，电池片转化效率达到17.8%，五年内衰减少于5%。晶体硅太阳能电池组件主要特点：a. 采用156mm*156mm的高效率晶硅太阳能电池片。b. 旁路二极管减少由于阴影引起的功率衰减。c. 面板采用绒面封装减少光的反射，背场结构能提高电池片的转换效率。d. 最大系统电压大于1000VDC。e. 通过ISO19001：20g00质量管理体系。f. 通过CE、UL、TUV认证。g. 使用寿命可达25年以上，衰减小。组件技术参数表6.2 光伏系统支架选型美观性与建筑结合，美观大方。在不改变原有建筑风格和外观的前提下，设计安装太阳能光伏阵列的结构和布局。高效性光伏系统在考虑美观的前提下，在给定的安装面积内，尽可能高的提高光伏组件的利用效率，达到充分利用太阳能，提供最大发电量的目的。安全性设计的光伏系统应安全可靠，不能给建筑物内的其他用电设备带来安全隐患，尽可能的减少运行中的维护维修工作，同时应考虑到方便施工和利于维护。太阳能工程必须保证建筑物的安全。太阳能系统不仅仅要保证自身系统的安全可靠，同时要确保建筑的安全可靠。必须考虑安装条件、安装方式和安装强度。光伏发电系统设计必须要求其高可靠性能，保证在较恶劣条件下的正常使用；同时要求系统的易操作和易维护性，便于用户的操作和日常维护。此次关于太阳能工程保证建筑物的安全由业主单位自行负责。整套光伏发电系统设计、制造和施工的低成本，设备的标准化、模块化设计，提高备件的通用互换性，要求系统预留扩展接口便于以后规模容量的扩大。具体实施时，太阳光伏发电组件板要用适当的方位角和倾斜角安装，确保太阳电池组件得到最优化的性能；安装地点的选择应能够满足组件在当地一年中光照时间最少天内，太阳光从上午9：00到下午3：00能够照射到组件。组件安装结构要经得住风雪等环境应力，安装孔位要能保证容易安装和机械的受力，推荐使用正确的安装结构材料可以使得组件框架、安装结构和材料的腐蚀减至最小。支架设计，在抗风压、雪压及抗腐蚀方面，采取以下措施：1）所有支架采用国标型钢，多点结合：增加钢支架与屋面结构的连接点，将受力点均匀分布在承重结构，按抗12级台风进行力学设计计算，各连接点选用特制型钢和不锈钢螺栓连接。2）所有支架都采用热镀锌，局部外裸部分喷涂氟碳涂料来有效防腐。彩钢板屋顶阵列安装示意图6.3 光伏并网逆变器选型光伏并网逆变器是光伏发电系统中的关键设备，对于提高光伏系统的效率和可靠性具有举足轻重的作用。本项目逆变器的选用，严格参照国家金太阳示范工程关键设备基本要求来设计。并网逆变器主要性能如下:光伏并网逆变器输出电压在电网公共连接点（PCC）处的允许偏差符合GB12325-1990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%；光伏并网逆变器与并网同步运行，电网额定频率为50Hz，光伏并网逆变器输出允许偏差符合（GB/T 15945-1995）的规定，即偏差值允许±0.5Hz；光伏并网逆变器工作时不会造成电网电压波形过度的畸变，不会导致注入电网过度的谐波电流。光伏并网逆变器额定输出时，电流总谐波畸变率限值为5%，各次谐波电流含有率限值为4%；光伏并网逆变器的输出大于其额定输出50%时，平均功率因数大于0.98（超前或滞后）；逆变器的效率大于98%，同时每台逆变器都具有MPPT最大点跟踪技术；光伏并网逆变器具有齐全保护功能，如极性反接保护，电网故障自诊断功能，系统故障自诊断功能，同时具有可靠的防“孤岛效应”功能；光伏并网逆变器配有先进的通讯接口，同时提供太阳辐射数据采集接口、光伏方阵温度采集接口，大气气流采集接口。保护功能，包括过电流保护，当逆变器工作电流超过额定值150时，逆变器能自动保护，当电流恢复正常后，设备能正常工作；短路保护，当逆变器输出短路时，具有短路保护措施。短路排除后设备能正常工作；极性反接保护，输入直流极性相反时，设备能自动保护。待极性正接后， 设备能正常工作。本项目拟采用30KW小型智能光伏逆变器，就近安装在组件阵列边，可有效减少发电系统传输线路损耗，提高发电稳定性。具体尺寸和参数可参见下图：逆变器外观界面图逆变器主要参数表6.4通讯监控装置 逆变器共有三个通讯端子，COM1-COM3都是RS485通讯端口，COM1为4芯端子，用来连接公司配套棒式WIFI或GPRS产品进行无线通讯。COM2/COM3为RJ45端子，用于逆变器相互连接以及通过有线的方式进行数据监控。监控示意如下图：7.系统报价本项目设计安装光伏组件2MW，经以下设计方案精确合计，工程总造价为1300万元。本系统所选用设备都是采用国内主流厂商产品，产品的保固性和可靠性方面均有保障。系统主要配置清单序号名称型号规格数量单价(元瓦)生产厂家1晶体硅组件260W73933.0Ruico solar2光伏支架热镀锌防腐支架1套0.6清源科技3光伏并网逆变器SPI30K-B2(6路)660.5Kelong 4直流配电柜含有防反功能，和逆变器集成11.0基业电力5交流配电柜4进1出配电柜1基业电力6监控设备、软件实时传输数据1Kelong7计量、进线柜1基业电力8二次防孤岛装置1国电南瑞9直流光伏电缆线0.510交流光伏电缆线11施工、设计费0.812管理费0.213小计6.58.收益分析本分析基于光伏所发的电力被业主全部消耗，没有剩余电力上网。根据省内电力公司对于工业用电的峰谷平收费方式，依据电力公司提供的电价销售标准：峰时段（0.95983元/度）：8:00-12:00平时段（0.62920元/度）：  13:00-18:00工业用电均价计算方式：4*0. 95983+5*0.62920/9h=0.7761元光伏发电有效时间段内的电网电价平均为0.7761元/度。具体详见下表分析：年份年发电量（度）年上网电量（度）年售电收入（元）年发电补贴(元)年节约电费（元）发电总收益（元）利润分析（叠加）1252200000 1059240 1957324 3016564 -9983436 2249678000 1048648 1937751 2986399 -6997037 32471812.200 1038161 1918373 2956535 -4040503 42447094.100 1027780 1899190 2926969 -1113533 52422623.100 1017502 1880198 2897700 1784166 62398396.900 1007327 1861396 2868723 4652889 72374412.900 997253 1842782 2840035 7492924 82350668.800 987281 1824354 2811635 10304559 92327162.100 977408 1806111 2783519 13088078 102303890.500 967634 1788049 2755683 15843761 112280851.600 957958 1770169 2728127 18571888 122258043.100 948378 1752467 2700845 21272733 132235462.600 938894 1734943 2673837 23946570 142213108.000 929505 1717593 2647099 26593668 152190976.900 920210 1700417 2620628 29214296 162169067.200 911008 1683413 2594421 31808717 172147376.500 901898 1666579 2568477 34377194 182125902.700 892879 1649913 2542792 36919986 192104643.700 883950 1633414 2517364 39437351 202083597.300 875111 1617080 2492191 41929541 212062761.300 866360 1600909 2467269 44396810 222042133.700 857696 1584900 2442596 46839406 232021712.300 849119 1569051 2418170 49257576 242001495.200 840628 1553360 2393988 51651565 251981480.300 832222 1537827 2370049 54021613 合计56033453 0023534050 43487563 67021613 备注年节约电费按照业主全部消耗计算。从利润表可知，系统在第5年可回收成本。