光伏农业科技园区并网发电项目工艺技术与设备方案.doc

光伏农业科技园区并网发电项目工艺技术与设备方案1.1 工艺技术方案1.1.1 工艺技术方案确定原则根据国家节能减排、环境保护及可持续发展战略，本项目工艺技术方案比选原则如下：（1）选用成熟工艺技术，综合考虑投资和效益的关系，做到选用技术先进可靠、工艺方案切实可行、设备操作简单、运行费用低；（2）贯彻执行国家关于节能环保的方针政策，执行国家及河南省有关法规、规范和标准，确定项目工艺技术路线；（3）设备选型综合考虑设备性能和价格等因素，以节能、环保、运行可靠、操作管理方便、占地面积小和性价比高为原则；（4）因地制宜，合理布局，有效利用占地空间；（5）项目建设贯彻“三同时”的原则，注重环境保护、职业安全卫生、消防及节能等各项措施的落实。1.1.2 关键工艺技术方案（1）光伏农业技术方案1）食用菌栽培技术流程及说明栽培料配制装袋发菌管理冷却接种灭菌出菇管理采收锯末、玉米芯等菌种选择图7-1 食用菌栽培技术流程（a）菌种选择目前，辉县市栽培食用菌品种主要以常见的平菇、双孢菇、木耳、鸡腿菇、金针菇为主，然而在在食用菌种类上仍待丰富。杏鲍菇不但营养丰富，味如杏仁及鲍鱼，而且产量较高。一般纯棉籽皮或棉籽皮与木屑混合料，生物效率可达80%左右。杏鲍菇属低温性品种，出菇温度为13-18。该品种在国内外市场极为畅销，目前该品种盐渍菇市场价8000元/吨。如进行工厂化生产，周年供货，鲜菇价格在10000元/吨左右。杏鲍菇生产技术较成熟，已在其他地区开展过生产示范，因此，本项目选择杏鲍菇作为栽培。（b）栽培料配制栽培食用菌的培养料必须具备营养性、透气性和持水性。要求秸秆等原料未霉变和不含任何有害物质。将各种原材料按比例称取后，放入搅拌机进行搅拌，边搅拌边加入适量的水，直到含水量达到6570%。（c）装袋栽培袋应符合GB96881988食品包装用聚丙烯成型品卫生标准，采用机械装袋效率高、质量好。（d）灭菌利用大型高压蒸汽灭菌柜灭菌，蒸汽温度高于100，可以在较短时间内达到灭菌目的，即使是抗热能力很强的芽胞，在121，1kgcm2压力下，经2030min，也可全部失活，从而达到迅速彻底灭菌目的。（e）接种在无菌条件下，利用自动接种机将菌种接入灭好菌的栽培包中。（f）发菌管理将接好种的栽培袋放入培养室中，给予适宜的温度和湿度进行发菌培养。（g）出菇管理掌握温度、光照和水分的合理调配，以达到高产优质的目的。（h）废弃物循环利用食用菌菌包材料主要是农作物秸秆、棉籽壳、麦麸、玉米芯等，出菇后菌包经过乳酸发酵，可作为养猪的优质饲料，猪粪又作为沼气发酵的原材料，沼气发酵的沼液又是优质有机肥，可用以生产绿色有机蔬菜等优质农产品。所以本项目食用菌生产过程无污物、无废气，并且不需要任何化学肥料、化学农药和化学激素等有害化学成分，形成体现“点草成金、变废为宝、化害为利、无废生产”可持续发展的循环经济农业链条。食用菌生产主要工艺参数如表7-1所示。表7-1 主要工艺参数表名 称参 数备 注拌料搅拌时间30分钟装袋重量1.0千克装袋高度18厘米压实高压灭菌压力0.16Mpa或常压冷空气放干净高压灭菌时间高压3.5小时，常压12小时冷空气放干净菌丝培养温度20-25度出菇温度5-15度（2）光伏发电技术方案比选目前国内外光伏发电系统的主要技术方案分为以下三种：一是薄膜电池技术。即包括硅基薄膜电池、CIGS电池、CdTe电池技术。具有制造成本低、适宜大规模自动化生产等优点。缺点是转化效率低，目前薄膜的转化效率只有10%-12%上下。但是它的提升空间非常大，在10%的水平上就能实现晶体硅在17%-18%转化效率时所实现的成本，因此薄膜技术未来发展空间很大。在光伏农业应用上，薄膜太阳能电池组件具有分光作用，可有效阻止过多的热量进入大棚，能抑制夏季和中午大棚内的温度大幅上升。在冬季和夜晚的时候，则能阻止大棚内的光向外辐射，避免温室内热能的流失，并降低晚上温度下降的速度，可有效起到冬季和夜晚保温的作用。其次，利用薄膜太阳能电池组件阻挡紫外线的特性，可打乱昆虫生长环境，起到物理防虫效果，抑制重大病虫害，实现绿色有机作物种植。二是晶体硅电池技术。包括单晶硅和多晶硅电池技术，是目前应用最广泛的太阳能电池，具有高稳定性、容易制造、容易安装、高可靠性、高转化效率（15%-25%）、高环境耐受性等优点；缺点是生产成本高、材料很脆且易碎。主要应用于高效率光伏发电工程。三是高效低耗太阳能电池。包括宽频谱多结硅基薄膜太阳能电池，非晶/单晶异质结（HIT）太阳能电池和硅基III-V 族太阳能电池等薄膜电池。这些太阳能电池技术主要采用非真空技术，例如印刷技术、纳米量子技术、有机电子技术和多级串并联太阳能薄膜电池的设计和工艺技术，制备低成本和高效率的太阳能电池。它是未来太阳能电池发展的方向，目前还处于研发阶段。通过以上方案比选，综合考虑技术成熟性、可靠性、经济性和先进性、代表性，本项目同时选择薄膜太阳能电池技术和多晶硅太阳能电池技术作为光伏农业园区的核心技术。1.1.3 工艺计算（1）生产能力计算1）清洁电力生产能力：本项目规模为装机容量120.67MW，系统总效率将在0.8-0.85之间，本次计算按效率0.83计取，光伏电站年利用小时数按1300小时计算，年发电量计算如下：120670kW0.831300=1.3108kWh。2）食用菌生产能力：本项目共计建设120个光伏温室，温室规格为110m10m，每个温室年生产食用菌按60吨计，年产食用菌计算如下：12060吨=7200吨。（2） 原料、燃料、动力、人工需求量计算地面光伏电站建成投产后只需要少量的清洁维护，基本不产生废水、废气、废渣，是一种绿色可再生能源，食用菌生产用的原料主要包括食用菌栽培基料和菌种，所需燃料包括燃油和煤，所需动力包括水和电，各部分需求量计算如下：1）原料计算本项目所需原料包括棉籽壳、玉米芯、麦麸、菌种等，原料配比及价格如表7-2所示。表7-2 原材料消耗明细表序号项 目配比单价（元/吨）金额（元）1棉籽壳0.2512003002玉米芯0.45002003麦麸0.214002804玉米面0.021700345锯末0.12300366碳酸氢钙0.01500107菌种1.5元/瓶165合计11025合计每吨原料1025元，一般每吨原料可生产菌包2200袋，可生产食用菌0.5吨，根据项目产品方案，本项目年生产食用菌7200吨，则需原料量：7200吨/0.5=1.44万吨2）燃料动力计算本项目燃料消耗包括燃油和生物质成型燃料。燃油主要用于食用菌生产原料及产品运输，本项目燃油消耗量每年约为4万升。生物质成型燃料主要用于园区冬季办公设施供暖和日常生活，供暖总面积约3000平方米，配置功率为300kW的生物质锅炉，每天用生物质成型燃料约1.56吨，按全年供暖4个月计算，全年供暖耗生物质成型燃料约187吨；日常生活用生物质成型燃料按每天0.5吨计算，每年工作300天，全年用生物质成型燃料150吨。园区每年总用生物质成型燃料为337吨。本项目动力消耗包括电和水。食用菌生产过程中电主要用于高温灭菌以及搅拌装袋等设备运转，全部采用市电供应食用菌生产。食用菌生产设备总装机功率约为395kW，按每天工作16小时（两班倒），每年工作300天计算，同时考虑到设备的工作效率，年耗电151万kWh。本项目水耗主要来源于食用菌原料制备、灭菌以及出菇期间保持菇房空气湿度等生产用水和少量生活用水，生产用水按栽培100平方米食用菌耗水4.5吨计算，光伏电池板清洁用水按每平方米0.5升计算。该项目每年生产用水量为：110米10米120/1004.5吨+0.5升883200块1.43平方米4次=8465.9吨。生活用水量标准是0.15吨/（人工作日），按159人计算，每年以300天计算，则园区每年需要生活用水量为：0.15吨/（人工作日）159人300天=7155吨。3）人工计算食用菌生产定员144人，其中管理人员12人，技术人员12人，雇佣工人120人。光伏电站人工定员15人，其中管理人员2人，技术人员3人，工人10人。1.2 设备方案1.2.1 选型原则（1）设备技术先进，自动化程度高；（2） 设备生产能力与生产规模相适应，并留有一定的生产负荷；（3）设备的性能与产品工艺要求相适应，并能保证产品质量；（4）能源和原材料消耗低，节能高效，环境污染小。1.2.2 主要生产设备选型（1）光伏农业生产设备项目所选生产设备具有自动化程度高、加工效率高、能耗低、结构紧凑、操作方便等特点。项目所需的仪器、设备均通过考核、论证、比较，最后确定选型方案，并在实际工作中本着经济实用、可靠的原则，对设备选型方案作进一步比较，从优选择。光伏农业食用菌生产主要仪器、设备见表7-3。表7-3 食用菌生产设备一览表序号设备名称规格型号单位数量1菌袋生产设备1.1制冷设备5-30P台601.2搅拌机QZW500台51.3装袋机S2d台51.4自动装瓶机ZX-6000台51.5自动接种机JZJ-D1台51.6高压灭菌柜RTA-2500台51.7包装机SJ-250B台51.8粉碎机fsz230台51.9液体发酵罐500L台102光伏温室设备2.1运输车9.6米辆32.2发菌房控温通风设备套1202.3装载机5吨辆12.4床架台1203其他公用辅助设备3.1供电系统套13.2污水处理设备套13.3消防设备套13.4避雷系统套13.5锅炉及供暖系统套13.6给、排水设备套13.7地磅100吨台1（2）光伏并网发电设备光伏并网发电系统由太阳电池组件、方阵防雷接线箱、直流配电柜、光伏并网逆变器、配电保护系统、电力变压器和系统的通讯监控装置组成。光伏并网发电所需设备如表7-4所示。表7-4 光伏发电并网主要设备一览表序号项目名称规格型号单位数量1太阳电池组件高效非晶微晶双结薄膜电池组件 130Wp块360960高效非晶微晶双结薄膜BIPV组件 95Wp (15%透光)块54000高纯度多晶硅组件LA60-6-250P块2744672太阳电池组件支架镀锌角钢套6354273方阵汇流盒4汇1喷塑密封台42004方阵汇流盒5汇1喷塑密封台15005方阵防雷接线箱16汇1喷塑密封台12706直流配电柜500Kw台2427光伏并网逆变器500Kw台2428升压变压器台121重要零部件选型:1）太阳电池组件选型光伏农业并网发电工程采用的光伏组件型号应考虑到能够与温室房顶完好结合，因此选择型号为GC-SL95的高效非晶微晶双结薄膜电池BIPV组件；地面光伏电站并网发电工程主要从满足在适合斜面上安装运行等特点，选用型号为GC-ST130的高效非晶微晶双结薄膜电池组件和型号为LA60-6-250P的高纯度多晶硅组件。各组件的技术参数如表7-5、表7-6和表7-7所示。 表7-5 高效非晶微晶双结薄膜电池组件参数表项目规格组件名GC-ST130电学性能最大输出功率130W额定公差+5W最大功率点电压57V最大功率点电流2.28A开路电压74V短路电流2.66A温度性能最大功率系数-0.29%/最大输出电压温度系数-0.36%/最大输出电流温度系数+0.07%/开路电压温度系数-0.33%/短路电流温度系数+0.07%/通常运行电池温度40运行温度-40-85系统设计属性最大系统电压1000V(TUV)600V(UL)最大保险丝熔断电流8A旁路二级管电流8A组件结构参数尺寸1300*1100mm（公差：2mm）厚度6.80.4mm重量24KG边框无边框组件结构玻璃/EVA/玻璃电池类型非晶硅/微晶硅前板玻璃（低铁浮法玻璃）3.20.2mm封装EVA背板玻璃（钢化玻璃）3.20.2mm接线盒IP65/67电缆保护Negative:875mm(+30mm/-0mm)Positive:565mm(+30mm/-0mm)电缆尺寸2.5mm2接线器类型MC4兼容负载2400Pa应用等级A防火等级C图7-3高效非晶微晶双结薄膜电池组件及I-V曲线表7-6高效非晶微晶双结薄膜BIPV组件规格参数表GC-SL95组件结构参数项目规格长*宽*厚1300*1100*15（T）mm重量53kg前板玻璃5mm（低铁浮法钢化玻璃）中间层3.2mm（低铁浮法玻璃）+PVB边框无框电池类型双结硅层（非晶硅/微晶硅）接线盒安全保护等级，有旁路二极管保护电缆长度：590mm；线缆直径：2.5mm连接器类型与MC兼容最大负载>5400Pa应用等级A防火等级C电学性能项目单位数值标称下最大功率W95功率范围W95-100最大功率点电压V105.3最大功率点电流A0.91开路电压V140.1短路电流A1.09组件效率%6.64透光率%15温度性能参数单位数值通常运行电池温度433运行温度-40+85最大功率温度系数%/-0.29最大输出电流温度系数%/0.07最大输出电压温度系数%/-0.36开路电压温度系数%/-0.33短路电流温度系数%/+0.07系统设计属性参数单位数值最大系统电压V1000(TUV)/600(UL)最大保险丝熔断电流A8旁路二极管电流A8 图7-4 高效非晶微晶双结薄膜BIPV组件及I-V曲线表7-7 高纯度多晶硅组件LA60-6-250P规格参数表参数单 位数值 峰值功率Wp250 开路电压 VocV31.7 短路电流 IscA8.68 工作电压 VmpptV30.9 工作电流 ImpptA8.09 10 年功率衰降%10 25 年功率衰降%20 外形尺寸mm1640*980 重量kg192）升压变及高低压配电装置升压变选择用免维护的干式变压器。高压开关柜选用中压环网柜，配负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器，低压开关柜选用GCS低压抽出式开关柜。具体如表7-8所示。表7-8升压变规格参数表序 号参数单 位数 值1 台数台1212 容量MVA13）逆变器并网型逆变器选型时除应考虑具有过/欠电压、过/欠频率、防孤岛效应、短路保护、逆向功率保护等保护功能外，同时应考虑其电压（电流）总谐波畸变率较小，以尽可能减少对电网的干扰。整个光伏系统采用若干组逆变器，每个逆变器具有自动检测功能，并能够随着太阳能组件接受的功率，以最经济的方式自动识别并投入运行。本工程推荐选用容量单台为500kW 的逆变器。考虑SMA500 和SG500KTL的500kW 逆变器，两者的电气参数基本接近，而且初选的电池组件也能与这两种逆变器良好匹配。但SMA 的500kW 逆变器价格相对较高，因此本工程选用国产SG500KTL 500kW 逆变器，各项性能指标，具体如表7-9所示。表7-9 逆变器规格参数表序 号参数单 位数 值1 输出额定功率kW5002 最大交流侧功率kW5503 最大交流电流A10704 最高转换效率%98.75 欧洲效率%98.56 输入直流侧电压范围V DC8807 最大功率跟踪(MPPT)范围V DC4508208 最大直流输入电流A12009 交流输出电压范围V27010 输出频率范围Hz4751.511 功率因数>0.9912 宽高厚mm2800218085013 重量kg180014 工作环境温度范围-25+5515 数量台242