屋顶光伏电站可行性研究报告.pdf

株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站 可行性研究报告 申请单位 : 湖南兰天武陵能源科技有限公司 编制单位 : 河北能源工程设计有限公司 二零一三年八月 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 编制人员 项目负责人： 技术负责人： 经济负责人： 参编人员： 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 I 目录 1 综合说明.1 1.1 概述.1 1.2 太阳能资源.4 1.3 建设条件.4 1.4 项目主要内容和规模.5 1.5 光伏系统总体方案设计及发电量计算.5 1.6 电气设计.5 1.8 消防设计.7 1.9 施工组织设计.7 1.10 工程管理设计.7 1.11 环境保护与水土保持设计.8 1.12 劳动安全与工业卫生.8 1.13 节能分析.9 1.14 工程设计概算.9 1.15 财务评价与社会效果分析.9 1.16 结论及建议.10 1.17 附表.10 2 太阳能资源概况.13 2.1 我国太阳能资源概况.13 2.2 区域太阳能资源概况、分析.15 2.3 气象数据.18 2.4 气象条件影响分析.18 3 屋面条件.20 3.1 工程概况.20 3.2 屋面承载力复核.21 3.3 结论与建议.21 4 工程任务和规模.22 4.1 工程任务.22 4.2 工程规模.29 4.3 工程建设必要性.30 5 系统总体方案设计及发电量计算.33 5.1 光伏组件选择.33 5.2 光伏阵列运行方式选择.38 5.3 逆变器的选择.39 5.4 光伏子方阵设计.43 5.5 光伏方阵设计.44 5.6 方阵接线方案设计.45 5.7 辅助技术方案.46 5.8 光伏发电工程年上网电量估算.47 5.9 附表、附图.48 6 电气.49 6.1 电气一次.49 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 II 6.2 电气二次.60 6.3 通信.63 6.4 附表、附图.64 7 土建工程.66 7.1 设计安全标准.66 7.2 基本资料和设计依据.66 7.3 光伏阵列基础、逆变器室等建筑设计.68 7.4 场内集电线路设计.69 7.5 附表.69 8 工程消防设计.70 8.1 工程消防总体设计.70 8.2 工程消防设计.71 8.3 施工消防设计.73 9 施工组织设计.77 9.1 编制依据及原则.77 9.2.施工总布置.82 9.3 工程建设用地.84 9.4 主体工程施工.85 9.5 施工总进度.88 10 工程管理设计.93 10.1 工程管理机构.93 10.2 主要管理设施.95 10.3 电站运行维护、回收及拆除.95 11 环境保护设计.100 11.1 设计依据.100 11.2 环境影响.100 11.3 结论建议.106 12 劳动安全与工业卫生.107 12.1 总则.107 12.2 建设项目概况.109 12.3 主要危险、有害因素的分析.109 12.4 工业卫生设计.110 12.5 工程运行期安全管理及相关设备、设施设计.111 12.6 劳动安全与工业卫生工程量和专项投资概算.114 12.7 安预评价报告建议措施采纳情况.114 12.8 主要结论建议.115 13 节能降耗. 116 13.1 设计依据.116 13.2 施工期能耗种类和数量分析和能耗指标.116 13.3 运行期能耗种类和数量分析和能耗指标.117 13.4 主要节能降耗措施.117 13.5 项目节能效果分析.120 13.6 结论及建议.120 14 工程设计概算.121 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 III 14.1 编制说明.121 14.2 设计概算表.126 15 财务评价与社会效果分析.129 15.1 概述.129 15.2 财务评价.129 15.3 社会效果评价.133 15.4 财务评价附表.133 16 风险及结论.134 16.1 市场风险分析.134 16.2 技术风险分析.134 16.3 工程风险分析.135 16.4 社会影响分析.135 16.5 本工程的建设是可行的.136 16.6 本工程的建设经济上是合理的.136 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 iv 附表目录 序号名称备注 1 总概算表1 张 2 投资计划与资金筹措表1 张 3 总成本费用估算表1 张 4 利润与利润分配表1 张 5 销售收入及销售税金附加表1 张 6 固定资产折旧费、无形资产及其他资产摊销估算表1 张 7 项目投资现金流量表1 张 8 资本金财务现金流量表1 张 9 财务计划现金流量表1 张 10 资产负债表1 张 11 财务指标汇总表1 张 附图目录 1、彩钢瓦屋面组件布置图（例）附图一 2、厂区总平面图附图二 3、电站主接线图附图三 4、彩钢瓦支架形式图附图四 附件： 1、 投资公司营业执照、运营管理公司营业执照 2、 湘价电 2011187号。 3、 屋面光伏电站增加复核情况说明 4、 银行资金证明 5、 投资公司 2012 年财务审计报告 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 1 1 综合说明 1.1 概述 1.1.1 项目名称 株洲兰天武陵 30MWp 金太阳示范光伏电站 1.1.2 项目投资与执行单位 本项目由湖南兰天武陵能源科技有限公司投资，并作为申报企业及该项目投产 后运营管理公司。 1.1.3 项目建设规模及地址 株洲兰天武陵 30MWp 金太阳示范光伏电站项目拟建设于湖南株洲石峰区中国 南车股份有限公司南车株洲电力机车有限公司（以下简称株洲南车） 及其周边大型 企业的厂房屋顶。 株洲是贯穿南北、连接东西的重要通道。铁路方面，株洲是中国南方重要的铁 路枢纽，京广、湘黔、浙赣铁路在这里交汇，衡茶吉铁路也在正在加紧建设。而京 广高速铁路也已建成通车， 到北京只要 4 个小时，到广州 2 个小时。沪昆高速铁路 在株洲醴陵境内设醴陵北站 （为引入湖南的第一站） ，株洲火车站平均每3 分钟接 发一趟列车，是全国客货运输特级站之一。公路方面，106 国道、 107 国道、320 国道、京港澳高速、沪昆高速、长株高速以及连接闽南、赣南、湘南的“ 三南” 公路 都在境内穿过。随着正在建设的岳汝高速的竣工通车，株洲的交通优势更加明显。 航运方面，穿城而过的湘江，是长江第二大支流，四季通航，千吨级船舶可通江达 海。空运方面，距黄花国际机场仅30多公里、 25 分钟车程，交通便利。 中国南车株洲电力机车有限公司创建于1936 年，国家特大型一类企业。公司 主营业务为干线铁路电力机车、电动车组和城市轨道交通装备及其零部件的研发、 制造、维修、销售与售后服务。 公司已发展为中国轨道电力牵引装备主要研制生产 基地和城轨交通设备国产化定点企业，享有“ 中国电力机车之都 ” 的美誉。 株洲南车公司本部占地面积2.25 平方公里，总资产160余亿元。现有拥有员 工 10000余人， 1 位中国工程院院士、 49 位教授级高级工程师、 近 2000名工程技 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 2 术人员。建有国家级轨道电力牵引技术中心、机车检测试验站、 企业博士后科研工 作站。 新中国建国以来，公司连续60 余年盈利， 2009至今已连续 4 年实现年销售规 模过百亿元人民币，企业跨入了一个更高、更新的发展阶段。2015 年将达到 400 亿元，成为国内领先、世界一流的轨道交通装备研制企业。 公司致力于改善公众旅行条件，创造与自然和谐发展的运输方式。一直以来， 公司坚持自主创新， 追求稳步持续健康发展， 不断取得竞争优势， 产品档次在国内 处于领先水平，并进入国际一流行列。 株洲南车本部占地2.25 平方公里，本项目总计利用厂区内15 栋厂房，利用钢 结构屋顶面积 43万平方米， 本期电站全部采用多晶硅250Wp 组件，本项目建设规 模为 30MWp，实际安装容量为 30080kWp，钢结构屋面采用沿屋面平铺方式安装。 1.1.4 项目可行性报告范围 项目总规模 30MWp 并网型太阳能光伏发电系统，计划于2013 年实施。 河北能源工程设计有限公司受湖南兰天武陵能源科技有限公司委托，承担该项 目项目可行性研究报告编制工作。 该项目本阶段的主要研究范围包括： （1）确定项目任务和规模，并论证项目开发的必要性及可行性； （2）对光伏发电工程太阳能资源进行分析评价，提出太阳能资源评价结论； （3）分析光伏发电工程依托建筑条件，提出相应的评价意见和结论； （4）确定光伏组件、逆变器的形式及主要技术参数，确定光伏组件支架形式 和最佳倾角、光伏阵列设计及布置方案，并计算光伏发电工程年上网电量。 （5）分析提出光伏发电工程接入系统技术要求的实施方案。比较确定电气主 接线及光伏发电工程集电线路方案，并进行光伏发电工程及接入电气设计。 （6） 论述工程总平面规划布置，支架结构形式、布置和主要尺寸，拟定土建 工程方案和工程量； （7）论述电厂建成后对周围环境的影响及环境治理措施、落实劳动安全与工 业卫生防治措施； （8）对本期的生产与辅助生产等系统进行全面而初步的工程设想；为工程建 设的合理性奠定初步的工作基础； 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 3 （9） 论述节约与合理利用能源措施、编制电厂定员、提出项目实施的条件和 轮廓进度； （10） 对本工程进行投资估算和经济效益分析，提出影响造价的主要因素， 论述造价水平的合理性， 对本工程做出论据充分、 科学合理、实事求是的经济评价； （11） 进行财务评价与社会效果评价。 1.1.5 报告编制原则与依据 1.1.5.1编制原则： （1）认真贯彻国家能源相关的方针和政策，符合国家的有关法规、规范和标 准； （2）对光伏组件进行合理布局，做到安全、经济、可靠； （3）充分体现社会效益、环境效益和经济效益的和谐统一。 （4）严格执行国家和地方的劳动安全、职业卫生、消防和抗震等有关法规、 标准和规范，做到清洁生产、安全生产、文明生产。 （5）厂址规划、厂区布置和施工布置处理等，应紧密结合本工程特点，进行 方案优化和比选。 1.1.5.2编制依据： （1）长沙兰天武陵30MWp 金太阳示范工程申请报告委托书； （2）关于建设项目进行可行性研究的试行管理办法 （3）中华人民共和国节约能源法 （4）19962010 年新能源和可再生能源发展纲要 （5） 国家电网光伏电站接入电网技术规定DGW 617-2011； （6） 太阳能光伏发电及各专业相关的设计规程规定。 1.1.6 项目简述 本项目为 2012年第二批金太阳示范工程项目，2012年 11 月，为促进国内 光 伏发电应用，财政部、科技部、住房城乡建设部、国家能源局联合发布了关于 组织申报金太阳和光电建筑应用示范项目的通知，湖南兰天武陵能源科技有限 公司为响应国家新能源建设号召，加快国内光伏发电规模化应用。拟建设30MWp 的并网型光伏电站，位于湖南株洲中国南车株洲电力机车有限公司厂房屋顶。本 项目总计利用株洲南车厂区15栋厂房，利用钢结构屋顶面积43万平方米，本期 电站全部采用多晶硅250Wp组件，本项目建设规模为30MWp，实际安装容量为 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 4 30080kWp，钢结构屋面采用沿屋面平铺方式安装。本工程属既有建筑屋顶新增光 伏电站，包括太阳能光伏发电系统及相应的配套设施。 本工程所有光伏装机量均接入株洲南车厂区110kV 变电站各厂房10kV 变电 站 0.4kV 低压侧；光伏电站部分均采用多晶硅光伏组件BYD 250P6-30 ，组件尺寸 长*宽*厚=1640*992*50mm，组件效率为15.36% ，满足金太阳示范工程组件转换效 率的要求。 该项目可以充分利用当地的太阳能资源，改善长沙市能源结构，节约有限的 煤炭、石油资源以及宝贵的水资源，间接保护水土环境。 湖南兰天武陵能源科技有限公司按金太阳工程的相关要求编制了项目实施方 案，并经严格审核后上报财政部、科技部、国家能源局进行评审，经过专家评审 被确定为“2012 年第二批金太阳示范工程项目”。 1.2 太阳能资源 项目所在地无太阳辐射量观测，距离湖南长沙仅34 公里，故本项目参考湖南 长沙辐射量做为本阶段研究数据。湖南长沙水平面年总辐射量约在4418.3 （MJ/m 2.a） ， 相当于 1227.3( kWh/m2.a)， 日照时间长，辐射强，年日照时数近 1295.9 小时。 通过分析计算， 本项目所在地区太阳能资源丰富，年平均太阳辐射量比较稳定， 属于太阳能辐射资源丰富区域，能够为光伏电站提供充足的光照资源，实现社会、 环境和经济效益。 1.3 建设条件 本项目拟建设 30MWp 的并网型光伏电站， 位于湖南株洲中国南车株洲电力机 车有限公司厂房屋顶。本项目总计利用株洲南车厂区15 栋厂房，利用钢结构屋顶 面积 43万平方米。 新建光伏电站选用的彩钢板屋面，需按照新增荷载标准值为0.15KN/m2(按水 平投影面 )。 根据厂房竣工图，光伏电站设计单位结构设计人员根据光伏系统增加荷载对 该厂房结构构件承载能力计算复核，复核时已考虑屋面光伏电站系统对原建筑在 风荷载、雪荷载等方面产生的不利影响，复核结果为钢结构厂房的屋面檩条、钢 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 5 架、柱及连接节点等主体结构的承载力满足屋面光伏电站系统以及施工和后期使 用、维护过程中的荷载等各项要求。 1.4 项目主要内容和规模 拟建设 30MWp 的并网型光伏电站， 位于湖南株洲中国南车株洲电力机车有限 公司厂房屋顶。 本项目总计利用株洲南车厂区15 栋厂房，利用钢结构屋顶面积43 万平方米，本期电站全部采用多晶硅250Wp 组件，本项目建设规模为30MWp， 实际安装容量为 30080kWp，钢结构屋面采用沿屋面平铺方式安装。本工程属既有 建筑屋顶新增光伏电站，包括太阳能光伏发电系统及相应的配套设施。 本工程所有光伏装机量均接入株洲南车厂区110kV 变电站各厂房 10kV 变电 站 0.4kV 低压侧；光伏电站部分均采用多晶硅光伏组件BYD 250P6-30 ，组件尺寸 长*宽*厚=1640*992*50mm，组件效率为15.36% ，满足金太阳示范工程组件转换效 率的要求。 工程静态总投资18529.86 万元，工程动态总投资18569.86 万元，单位千瓦 静态投资 9234.69 元/kW ，单位千瓦动态投资9254.62 元/kW 。 1.5 光伏系统总体方案设计及发电量计算 1.5.1 光伏系统总体方案设计 本工程所建设的光伏发电系统采用直接并网模式，所产生的电能就近消耗， 余电上网。拟选用晶体硅太阳能电池， 采用固定式支架运行。 建设规模为 30MWp， 由于屋面较多，系统方案采取分散逆变、分散并网的方式。 1.5.2 发电量预测 项目地点水平面上年总辐射量为4418.3 （MJ/m2.a），相当于 1279 ( kWh/m2.a)。 本项目大部分屋面为彩钢瓦屋面，考虑电池组件全部采用平铺。考虑系统效率计算 可得， 本工程 25 年总发电量约为 70247.5万 kWh， 25 年平均发电量约 2809.9万 kWh， 年均等效利用小时数为934.14h。 1.6 电气设计 本项目采用分块发电， 分散逆变并网方案， 分为多个单元通过多回380V 线路 分散接入邻近配电站380V 母线。 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 6 本项目根据该工程实际情况，根据屋面容量选取逆变器功率配置，逆变器均 带隔离变压器，本项目采用用户侧0.4kV 低压并网，并网点均位于各厂房内10kV 变电站 0.4kV 侧，因本项目所在地光照条件有限，且本项目采用沿屋面平铺的方 式，故系统效率约为装机量的80%，因本项目所利用厂房面积较大，单栋建筑装 机容量较大，故本项目主要采用单台500kW 的隔离型逆变器， 部分采用 250kW 的 隔离型逆变器，通过低压交流并网配电柜就近接入各厂房原有0.4kV 侧。 本工程设计为 30MWp 的光伏并网发电系统， 初步设计共使用 56 台 500kW 逆 变器及 2 台 250kW 逆变器，均带隔离变压器。 该公司属于 110kV专线大工业用电， 本电站所发电量以自用为主，余电上网为辅。（接入系统方案最终以电网公司接 入系统设计时确定）。 1.7 土建工程 本工程为屋面光伏电站， 无新建建筑工程。 其主要土建工程为光伏支架基础。 光伏支架的形式：由热镀锌角钢（Q235B）组成钢支架，角钢之间用普通C级螺栓 （4.6级，热镀锌）连接，钢支架上设置热镀锌水平横梁（Q235B），横梁上敷设 光伏组件。 彩钢屋面 按抗基本风压为 0.55KN/的要求进行力学设计计算， 根据101#屋面彩钢板形 式特制夹具，夹具须满足相关力学要求，并提供有效第三方认证的夹具拉拔实验 报告，横梁采用 U型横梁（ Q235）和不锈钢螺栓连接。所有支架都采用热镀锌， 局部外露部分做好有效防腐。 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 7 1.8 消防设计 本工程贯彻 “ 预防为主、防消结合 ” 的消防工作方针， 加强火灾监测报警的基础 上，对重要设备采用相应的消防措施，做到防患于未然。本工程消防总体设计采 用综合消防技术措施，从防火、监测、报警、控制、灭火、排烟、逃生等各方面 入手，力争减少火灾发生的可能性，一旦发生也能在短时间内予以扑灭，使损失 减少到最低，同时确保火灾时人员的安全疏散；根据生产重要性和火灾危险性程 度配置消防设施和器材，本光伏电站按规范可不设置消防给水。其消防主要采用 消防沙箱、手提式灭火器；建筑结构材料、装饰材料等均须满足防火要求； 根据建筑灭火器配置设计规范及电力设备典型消防规程的规定，本 工程灭火器配置场所危险等级为中危险级，局部为严重危险级，可能的火灾种类 为 A 类、E 类火灾，因此在新建配电房、改造逆变器室均采用磷铵干粉灭火器； 箱式升压变旁配置推车式干粉灭火器和沙箱及消防铲。 1.9 施工组织设计 依据光伏电站建设、资源、技术和经济条件，编制一个基本轮廓的施工组织 设计，对光伏电站主要工程的施工建设、临时用地、施工用水电等主要问题，做 出原则性的安排，为工程的施工招标提供依据，为单位工程施工方案指定基本方 向。具体内容见下文施工组织设计中论述。 1.10 工程管理设计 本着精干、统一、高效的原则，根据光伏试验电站生产经营的需要，且体现 现代化电厂运行特点，设置光伏电站的管理机构，实行企业管理。本期工程按少 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 8 人值班、多人维护的原则进行设计，本期工程拟定定员标准为6 人，主要负责光 伏电站的建设、经营、管理和运行期的维护。 1.11 环境保护与水土保持设计 光伏发电是将太阳能直接转化为电能的过程，生产过程不产生有害物质及噪 声，因此示范电站的建设和运行对周围环境无不利影响。 环评报表认为：本项目符合国家产业政策，用地符合当地总体规划，选址及 平面布局合理，无制约本项目建设的重大环境因素，同时还需确保各项污染治理 措施“ 三同时 ” 和外排污染物达标。 1.12 劳动安全与工业卫生 为了保护劳动者在我国电力建设中的安全和健康，改善劳动条件，电站设计 必须贯彻执行中华人民共和国劳动法、建设项目（工程）劳动安全卫生监 察规定、安全生产监督规定等国家及部颁现行的有关劳动安全和工业卫生 的法令、标准及规定，以提高劳动安全和工业卫生的设计水平。 在电站劳动安全和工业卫生的设计中，应贯彻“ 安全第一，预防为主 ” 的原则， 重视安全运行，加强劳动保护，改善劳动条件。劳动安全与工业卫生防范措施和 防护设施与本期工程同时设计、同时施工、同时投产，并应安全可靠，保障劳动 者在劳动过程中的安全与健康。 工业卫生设计应充分考虑电站在生产过程中对人体健康不利因素，并根据设 计规范和劳保有关规定，采取相应的防范措施。 1） 本工程所有防暑降温和防潮防寒设计都应遵循工业企业设计卫生标准 （GBZ1-2002）、采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）等电力标 准、规范。 2） 生产操作人员一般在单元控制室或值班室内工作，根据当地气象条件， 集控室、值班室设置均设置冬季采暖设备防寒，以保护运行人员身体，提高工作 效率。 3）在配电间设置通风设施。 4）电站运营人员值班室条件需要考虑冷暖空调、供水、供电等问题。 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 9 1.13 节能分析 本太阳能光伏发电站工程建成后装机容量30080kWp ，经测算 25年年平均发电 量为 2809.9万 kWh，同燃煤火电站相比，按标煤煤耗为325g/kWh 计，每年可为 国家节约标准煤 9132t。相应每年可减少多种有害气体和废气排放，其中减少SO2 排放量约为 843t， NOx （以 NO2计）排放量约为 421t。本工程的建设每年可减少 温室气体 CO2的排放量约为 2.8 万 t。 本项目逆变器、变压器等电气设备均采用高效节能产品，降低整个系统损耗。 通过合理的外部环境设计，采用保温材料减少建筑围护结构的能量损失。 光伏电站是将太阳能转化成电能的过程，在整个工艺流程中，不产生大气、 液体、固体废弃物等方面的污染物，也不会产生大的噪声污染。从节约资源和环 境保护角度来分析，本电场的建设具有较为明显的经济效益、社会效益及环境效 益。 1.14 工程设计概算 工程估算依据国家、部门及当地现行的有关规定、定额、费率标准等，并结 合光伏并网工程建设的特点进行编制。 工程静态总投资23426.73万元，工程动态总投资23576.73万元，单位千瓦静 态投资 7788.14元/kW，单位千瓦动态投资7838.01元/kW。 本工程资金来源： 光伏电场投资资本金7076.73万元，约占总投资的 30%，申 请金太阳补贴 16500万元。 1.15 财务评价与社会效果分析 财务评价是在国家现行财税制度和价格体系的基础上，对项目进行财务效益 分析，考察项目的盈利能力、清偿能力等财务状况，以判断其在财务上的可行性。 在自发自用电价为0.7225元/kWh(含增值税 )条件下测算，投资回收期为9.13 年，全部投资财务内部收益率为10.84。 株洲兰天武陵30MWp 金太阳示范光伏电站可行性研究报告 10 1.16 结论及建议 （1） 该地区年平均日照近1295.9h， 多年平均太阳辐射量约4418.3 （MJ/m2.a） ， 属我国第三类太阳能资源区域，适合建设大型太阳能光伏并网电站。 （2）符合 “ 十二五 ” 时期国民经济和社会发展规划纲要中提出的：调整能源结 构。积极推进清洁能源区建设，合理引导、调控能源需求，构建稳定、经济、清 洁、安全的能源供应体系等一系列低碳