北京京东屋顶初步设计方案V2

文件编号：北京京东1MW屋顶太阳能光伏项目初步设计方案福建钧石能源有限公司二〇一一年八月北京京东1MW屋顶光伏项目1一、概述1.地理位置北京是中华人民共和国的首都，简称京，位于华北地区，面积1.68万平方公里，东南部为平原，西北部为燕山、太行山山地。北京位于北纬39°56′，东经116°20′；西北毗临山西，内蒙古高原，南与华北大平原相接，东近渤海。市中心海拔43.71米。北温带亚湿润气候。2.当地温度：北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。2010年为例，全年平均气温14.0℃（北京市气象局）。1月-7至-4℃，7月25至26℃。极端最低-27.4℃，极端最高42℃以上。全年无霜期180至200天，西部山区较短。2010年平均降雨量369毫米，为华北地区降雨最多的地区之一。降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月，7、8月有大雨。3.太阳能资源：北京地区开发利用太阳能有着非常有利的自然条件。通过对北京太阳能资源的普查表明北京地区太能资源属于较丰富区，年日照时数达到2600小时左右，年累计太阳能辐射量达到1576.8KWh/m2。并且，北京各地太阳能资源稳定程度很好，属于稳定等级，为北京地区利用太阳能提供了极为有利的自然条件。因此，北京发展太阳能资源的前景良好。北京京东1MW屋顶光伏项目2二、发电量估算1.北京的太阳辐射量依据NASA发布的数据推算出北京地区辐照信息如表1。表1太阳辐照度一览表月份辐射值（KWh/m2/d）月份辐射值（KWh/m2/d）12.7975.1323.6984.6734.7194.2645.75103.6756.17112.8265.72122.47全年1576.82.并网光伏发电系统理论发电量测算根据光伏电场场址和日照情况，建立的本工程太阳能光伏发电场上网电量的计算模型，并确定初步的上网电量。年发电量Ep计算如下：Ep=HA*PAZ*KkW•h其中：HA为多年平均年辐射总量，取1576.8KWH/m2；PAZ为光伏项目的装机容量，取1000KWp；K为综合效率系数。综合效率系数为考虑了各种因素影响后的修正系数，其中包括：组件阵列安装倾角、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；集电线路损耗；升压系统变压器损耗；北京京东1MW屋顶光伏项目3组件表面污染；电池组件转换效率修正系数；其中电池组件转换效率修正系数应考虑：衰减率、工作温度、输出功率偏离峰值等因素。综合效率系数（详见表1.3）。表1.3上网电量修正系数计算方法序号名称系数备注1电池板安装倾角、方位角0.992光伏发电系统可用率0.993光照利用率0.984逆变器效率0.965集电线路损耗0.986升压系统变压器损耗0.987组件表面污染0.958电池组件转换效率修正系数0.939综合效率系数0.782第一年估算发电量Ep为：123.3万KWH，折算成发电效率为：1233KWh/KWp。北京京东1MW屋顶光伏项目4三、电站系统设计太阳能光伏电池方阵支承结构设计北京京东1MW屋顶光伏项目5北京京东1MW屋顶光伏项目6北京京东1MW屋顶光伏项目76、10度倾角支架每个小单元（4片装）的详细材料清单如下表：北京京东1MW屋顶光伏项目87.主要设备选择1）太阳能光伏组件选用采用福建钧石能源有限公司生产非晶硅薄膜太阳能电池组件。福建钧石能源有限公司(GS-SOLAR)专业从事非晶硅薄膜太阳电池及其制造设备的研发和生产，目前一年非晶硅薄膜太阳电池产能已达到400WM。该产品已通过国际EMC、LVD检验，通过了德国TUV认证，提供质量保证期是25年，在质量保证期内效率损耗不大于20%。产品质量达到了国际先进水平。非晶硅薄膜太阳能电池组件其主要技术参数看下表：GS-55系列太阳电池组件性能参数表序号名称单位数值/内容备注1太阳电池种类非晶硅薄膜2太阳电池生产厂家GS-Solar3太阳电池组件生产厂家GS-Solar4太阳电池组件型号GS-555太阳电池组件尺寸结构mm1245*635*7.56太阳电池组件重量kg14.4序号零件名称图号材料单重(Kg)数量表面处理备注110°终端安装钳DZ00-S05016063-T50.0878表面氧化2垫片DZ00-S0502EPDM0.00816310°中间支撑块DZ00-S05036063-T50.2434表面氧化410°中间安装钳DZ00-S05046063-T50.0464表面氧化5锁紧垫片DZ00-S0505Q2350.01424热镀锌6C型支架DZ00-S0506Q2353.833热镀锌7横拉角钢DZ00-S0507Q2351.6822热镀锌8锁紧螺母M8DZ00-S0510Q2350.0236热镀锌9内六角圆柱头螺钉（M8×30）GB70-2000SUS3040.019410内六角圆柱头螺钉（M8×20）GB70-2000SUS3040.0153011C型钢连接件ADZ00-S0512Q2350.155热镀锌可选12C型钢连接件BDZ00-S0513Q2350.226热镀锌可选13电池组件(1245×635×7.5)玻璃14.44可选北京京东1MW屋顶光伏项目97大气质量AM1.5、1000W/m2的辐照度、25℃的电池工作温度下的标称参数(1)峰值功率Wp55(2)开路电压（Voc）V86(3)短路电流（Isc）A1.01(4)工作电压（Vmppt）V67(5)工作电流（Imppt）A0.828太阳电池组件温度系数(1)峰值功率温度系数%/K-0.20(2)开路电压温度系数%/K-0.34(3)短路电流温度系数%/K+0.129最大系统电压V100010工作温度范围℃-40～8511功率误差范围%±52）光伏并网逆变器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，主要负责太阳能电池板所发直流电力变换成同交流电网电能特性一致的交流电能。北京京东1MW屋顶光伏项目10并网逆变器应具有以下功能：系统效率高；MPPT自动跟踪技术；显示功能；通讯接口；具有监控功能；完善的保护功能；宽直流输入电压范围；人性化界面，可通过按键设定各项参数；可实现与多台逆变器并联组合运行等特点。通过对目前国内外技术及商业化比较成熟的大型并网逆变器进行分析，同时考虑系统稳定、高效、灵活运行，以及光伏电池阵列接线排布便捷等因素。本项目采用合肥阳光生产的SG500KTL，主要参数如下：1）长期稳定高效的运行，转换效率可达到98.5%(欧洲效率)；2）在组件功率达到5%时，逆变的转换效率已经可以达到90%以上。3）可以自动启动和关停，并带有故障自检功能；4）采用电池组件最大功率跟踪技术，跟踪范围宽泛（MPPT:450-820V）；5）保护功能全面：交流过压、欠压保护，超频、欠频保护，高温保护、交及直流的过流保护、直流过压保护、防孤岛效应等；6）采用液晶屏显示，便于就地操作。逆变器的工作状态均有延时，逆变器不会随着用户大功率设备的频繁起停而频繁开关机。逆变器的交流输出有软启动功能，不会对电网造成冲击。8.太阳电池方阵设计本方案的光伏方阵，由太阳电池组件经串联、并联组成。将组件串联得到并网逆变器所要求的电压,再将几路串联组件经一级汇流和二级汇流达到逆变器的功率要求。本设计光伏发电系统为1个1MW子系统。1)每路串联的光伏组件数由国内知名品牌的并网逆变器的技术参数可知，其最高输入电压为880V,而组件的开路电压为86V。串联太阳电池组件数为S，最多为SMAX，则有：SMAX=UDCMAX/VOC/St=880/86/（1-（t-25）*0.34%）=9.14片)，选取S=9(片)St为太阳能电池的温度系数；t为薄膜组件工作的最低温度，取-10℃。2)1MWp发电单元光伏方阵的并联路线北京京东1MW屋顶光伏项目11每个太阳能电池组件串包含9片组件；每个太阳能电池组件串容量=55Wp×9=495Wp；需要并联数N=500，000/495=1010.1从逆变器资料中看出，支持最大直流功率输入为550kW，为了布置方便，取并联数为1040。确定1040并太阳能电池串组成一个500kWp的发电单元.其总容量1040*495=514.8kWp550kW。3)500kWp发电单位的汇流箱数量本项目每500kWp发电单位采用Y型汇流电缆套件和防反汇流电缆套件把8串非晶硅太阳能电池组件并联成一路（工作电流约6.56A8A）输入到通用防雷型直流汇流箱，直流汇流箱采用12路输入接口，共需要11个直流汇流箱。4)每两个500kWp发电单元组成一个光伏电站分系统，1MWp光伏共有1个分系统。详见附图系统电气原理图。9.财务收益模型1）资金来源：该项目总投资额约1328.7万元,约合12.90元/Wp。其中申请中央财政补贴664.3万元(占电站总投资额的50%)，自筹资金398.6万元，（占电站总投资额的30%），借款270.4万元（占电站总投资额的20%），借款利率为7.05%。2)主要计算参数：计算期26年（含建设期2月，生产期25年）折旧年限20年修理费0.15％（预测值）平均材料及其他费20元/kWh电厂定员2人年人均工资30000元/人福利费及保险费系数41％企业所得税25％（三免三减半）等等……3）本项目的财务收益模型如下表：北京京东1MW屋顶光伏项目12工程期（年）25年债务条款利率7.05%债务融资￥2,704,236.68债务融资率0%股本任期股本贡献30%股本贡献￥3,986,100.00其他费用0%建设期2系统总成本￥13,287,000.00系统总产能(瓦)1,030,000政府补贴￥6,643,500.00每瓦成本(人民币)￥12.90项目建设期财务费用￥46,836.68(RMB/watt)工程总成本￥6,690,336.68组件及配件(含运费)￥7.00经营成本逆变器￥1.00维修费用（占总投资的％）0.15%支架和土建￥1.50人工￥134,600其他配套设备￥1.80折旧年数20每年安装人员￥0.80材料与其他(RMB/Kw)￥20.00管理等其他费用￥0.80系统保险（占工程成本％）0.25%系统总价￥12.90销售（增值）税及其他成本8.5%中标服务费0%增值税抵扣（系统总成本）90.0%增值税抵扣率8.5%安装商/集成商标价税率1-3年0.0%最终系统成本/瓦￥12.904-6年12.5%系统构成100%7-10年25.0%系统加权平均￥12.9011年+25.0%政府优惠政策0%25年内部回报率15.57%均衡后每千瓦时(上网)成本/年￥1.00债务偿还期12最大优惠年限25费用通胀率／年0.0%累积现金流量OK收入通胀率0.0%电池衰减率／年0.9%还款准备金率15%电池每天峰值日照时数4.32年发电时数1,577上网电量系数78.3%考虑损失后的年日照时数1,235钧石:平衡后的电量成本估算北京京东1MW屋顶光伏项目福建钧石能源有限公司13/20四、附图1．GS-55产品规格书北京京东1MW屋顶光伏项目福建钧石能源有限公司14/202．GS-55产品衰减曲线北京京东1MW屋顶光伏项目福建钧石能源有限公司15/203．GS-55产品I-V曲线北京京东1MW屋顶光伏项目福建钧石能源有限公司16/204．GS-55产品在不同辐照度下I-V曲线北京京东1MW屋顶光伏项目福建钧石能源有限公司17/205.1MW屋顶组件排布图北京京东1MW屋顶光伏项目福建钧石能源有限公司18/206．防反汇流套件图（正极）：北京京东1MW屋顶光伏项目福建钧石能源有限公司19/207、Y型汇流套件图（负极）：