光伏发电项目方案设计-完整版

1项目概况本项目计划在AA市XX绿色能源工业园内建设大型的建筑一体化并网光伏电站。系统安装在院内三个大型厂房的屋顶，系统总装机容量达到9.31MW，安装面积70000m2，预计项目总投资为33516万元。1.1AAXX光伏科技有限公司简介XX集团介绍（硅料-电池-组件完整产业链）XX光伏介绍（公司资金、生产规模、公司以往项目。可以重点强调XX为广东最早、最大的太阳电池生产企业，以及XX以前做的光伏建筑一体化项目。1.2项目意义1.2.1推动行业发展近年来，光伏产业迅速发展，世界太阳电池年产量在最近十年内保持了30%以上的增速，2007年年增长率达到了50%，2008年年增长率甚至达到了100%，年产量达到6.85GW。太阳电池产量迅速增加的动力来自于世界对太阳能等清洁能源持续增长的需求。2008年世界光伏系统新装机容量达到5.95GW，比2007年增长了110%。按照目前光伏组件4.5$/W的价格计算，世界光伏市场规模接近三百亿美元。借着世界光伏产业迅速发展的机遇，一批国内光伏企业经过努力，获得了世界瞩目的发展。2008年，中国太阳电池产量占全球产量的44%，达到3.0GW。但是，国内光伏企业面临着市场完全依赖国外的困境，要保持国内光伏企业长期健康的发展，必须尽快打开国内市场。09年3月，国家颁发了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》以及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，计划以财政补助的方式推动光电建筑应用示范项目的实施。国内光伏建筑一体化市场有望在近期得到快速的发展。但是，目前国内市场缺少高质量的光伏建筑一体化示范性项目作为指引和参考，国内关于光伏建筑一体化方面的国家标准仍然没有出台。这两点不利于国内光伏市场的发展。本项目计划在AA市XX绿色能源工业园建设9.31MW的光伏应用系统。本项目的实施将有利于：A.落实国家开拓国内光伏市场的政策，促进光伏系统特别是与建筑一体化的光伏系统在国内的应用；B.为日后的光伏建筑一体化项目提高参考和借鉴；C.积累建筑一体化光伏系统设计、施工和使用的经验，为制定相关国家标准提供参考。1.2.2提高城市形象本项目的实施将使XX绿色能源产业园建设成为集太阳电池生产和应用的绿色能源示范基地，反映AA市近年来对绿色能源发展的重视，反映AA市坚持环境与经济和谐发展的城市文化理念。1.2.3扩大内需本项目预计总投资3.35亿元，除了购买光伏组件外，还需要购置大量的安装支架、电缆电线、逆变器以及电力电子控制设备，此外还需要雇请相关施工、监测人员，这些方面的投资预算接近2亿元。本项目的实施将有利于带动相关下游产业的发展，并为AA地区提供大量的就业岗位。1.2.3保护环境本项目有利于促进节能减排政策的落实，以及市民环保节能意识的提高。长期以来，我国的能量消耗巨大。我国巨大的能量需求多数以燃烧化石能源来满足，煤炭占了我国能源消费总量的70%。大量燃烧煤炭导致了严重的大气污染，造成人们生活环境的恶化。我国能源消耗中，建筑能耗占了1/4的份额。与建筑结合的光伏发电系统是一种主动的节能方式应当受到重视。本项目安装光伏发电系统总量达到9.31MWp，首年年发电量为828.59万度，可以减少排放二氧化碳8401.9吨、二氧化硫77.6吨，氮氧化合物22.6吨。光伏系统的设计寿命为25年，25年内共发电18,843万度，共减少排放二氧化碳191,000吨、二氧化硫1,764吨、氮氧化合物514吨。此外，本项目的实施反映AA市落实节能减排政策的决心，有利于提高市民的环保节能意识。1.3项目特色规模大本项目的总装机容量达到9.31MW，是目前已建成的国内最大光伏建筑一体化项目——崇明岛1MW光伏发电项目系统规模的9倍。设计质量高本项目以XX光伏科技有限公司为依靠，联合XX太阳能系统研究所进行项目的考察和设计。项目设计充分体现光伏建筑一体化示范项目的美观性、先进性、稳定性以及展现性。2项目可行性2.2.1AA市日照资源AA市现辖区域在东经113°31′至114°15′、北纬22°39′至23°09′之间，年平均日照1940小时，日照资源丰富。AA各月的气候情况如表2.1所示。AA各月平均气温都在27°C以下，夏季辐照充足，非常适合光伏发电的应用。表2.1AA市标准气象数据月份空气温度°C相对湿度%水平辐射量kWh/m2/d气压kPa海拔10米风速m/s地面温度°C112.166.1%2.4999.83.7112.6213.671.2%2.2999.63.5814.3316.775.0%2.4399.43.5017.7420.781.9%2.9199.03.1821.7523.783.4%3.5398.62.9124.7625.785.2%3.8998.33.0026.6726.384.6%4.3298.32.9227.2826.382.5%4.0998.32.8027.0924.679.4%3.9098.73.0125.11022.365.9%3.7199.23.8922.71118.259.6%3.3799.64.0718.81212.860.0%2.9499.93.8914.1年均20.474.7%3.3299.03.3721.12.2.2技术可行性目前，光伏发电已经在国内外得到许多成功的应用，光伏建筑一体化并网发电系统的技术已经成熟。图2.2和图2.3展示了国内、外两个光伏建筑一体化项目的成功例子。图2.2柏林中央火车站BIPV光伏系统图2.3青岛火车站BIPV项目2.2.3经济可行性考虑国家国家补贴为20元/瓦，AAXX光伏建筑一体化并网发电项目初始投资为14896万元。系统首年发电量828.59万度，在考虑衰减的情况下，系统在25年的生命周期内共发电18843万度，平均每年753.72万度。假设能源成本为1元/度，则该项目每年能节约能源成本753.72万元。项目投资回收期为14年。此外，使用太阳能光伏发电将减少火力发电所导致的环境污染，从而减少国家治理污染的支出，具有难以估量的间接收益。综上所述，本项目在经济上是可行的。3项目建设条件本项目的实施地在AA市XX绿色能源工业园，光伏发电系统计划安装在园内三个大型厂房的屋顶。厂房的外观如图3.1所示。A、B、C三个厂房屋顶的面积分别为xxx，均是南偏东20度走向，屋顶为人字形斜面结构，倾角为3度，屋顶等距分布有0.5米宽的采光带。图3.1XX绿色能源工业园厂房外观厂房采用钢结构，屋顶铺设彩钢板，建筑承重为xxxkg/m2，光伏组件及导轨的重量为XXkg/m2，因此该屋顶可以承受光伏组件的重量。各厂房屋顶表面平整，没有任何障碍物，非常适合安装光伏系统。每个厂房楼顶中央安装有5米高的矩形排气口，形状规则，除此之外没有其它遮挡物。排气口只有在辐照强度很低的清晨和黄昏对附近的小面积造成阴影，系统设计时沿排气口预留一定的距离可以避免阴影对光伏系统的影响。此外，C区厂房现有的烟囱位于厂房北方，不会对光伏系统造成遮挡。除此之外，厂房附近没有其它高大建筑，因而不会对光伏系统造成遮挡。综上所述，XX绿色能源工业园适合建设光伏发电系统。6项目方案设计6.1系统构成XX绿色能源工业园并网型光伏系统主要由光伏组件方阵、直流汇线盒、直流配电柜、逆变器、交流配电柜以及与市电并网切换装置等部分构成。光伏阵列由太阳能电池组件构成，光伏阵列安装在厂房屋顶上。同时，光伏阵列按照合理的组串方式接入汇线盒，然后接入直流配电柜，汇线盒和直流配电柜中包括防雷保护装置以及短路保护等功能。经过直流部分的汇流调整之后，直流输出接入逆变器。下图6.4是各个子系统中光伏组件与并网型逆变器间的连接图。图6.4光伏系统基本结构图6.2光伏组件选型XX厂房屋顶光伏系统选用XX光伏科技有限公司生产的CSG170S1-35型单晶硅光伏组件，该组件基本性能参数如下：表4.3NY160M5-24组件基本性能参数峰值功率（Pmax）170Wp开路电压（Voc）43.8V短路电流（Isc）5.21A最大功率点电压（Vmp）36.0V最大功率点电流（Imp）4.83A外形尺寸（mm）1589×807×50重量（kg）16.2电流受温度影响率（0.065±0.0015）%/℃电压受温度影响率-0.3%/℃功率受温度影响率-（0.5±0.05）%/℃操作温度-40~+8℃0℃最大系统电压1000VDC组件的IV曲线图如下所示：图4.10CSG170S1-35组件的IV曲线图图4.11组件外观尺寸示意图本项目共使用XX光伏科技有限公司生产的CSG170S1-35型号单晶硅光伏组件54758块组件，系统安装总功率为9.31MWp，安装光伏组件面积约为m2。6.3光伏组件布置方案综合考虑系统的美观性和发电性能，本项目计划把光伏组件平铺安装在厂房原有屋顶之上。光伏组件的排布如图6.1所示。图6.1光伏组件安装位置光伏组件平行于建筑物走向平铺布置在原有屋顶之上，倾角为3度。这样一方面有利于光伏系统排水自洁；另一方面使光伏系统与原有建筑和谐结合，保证了建筑整体美观性。此外，由于建筑走向为南偏东20度，所以东侧组件安装方位角为110度，西侧组件安装方位角为70度。这样使光伏组件与建筑平行安装，保持建筑的美观性。光伏组件采用铝合金或镀锌铁导轨进行固定，导轨由屋顶钢结构连接、固定。组件与屋顶之间留出30厘米高的空间，以利于通风，降低组件工作时的温度。由于光伏组件为平铺安装，组件之间不会造成阴影遮挡，所以本系统采用紧密排布的方式进行安装。每4排组件之间留出0.5米宽的过道，以便于系统的维护。此外，为了不影响建筑的采光，屋顶采光带附近约1米范围不安装光伏组件。为了避免排气口造成的阴影遮挡，排气口附件5米范围不安装光伏组件。光伏组件的具体排布见附件。本系统选用XX光伏科技有限公司生产的CSG170S1-35型单晶硅光伏组件，该组件的性能参数见4.5。整个系统由45926个光伏组件组成，总装机容量为9.31MWp。各屋顶不同方向安装光伏组件的数量如表6.1所示。表6.1各屋顶不同方向安装光伏组件的数量光伏组件数量容量kWpA区东130562220西130562220总计261124440B区东104961784西104961784总计209923568C区东1764300西3324565合计5088865D区东1283218西1283218合计2566436合计5475893096.4逆变器选型XX是大型的生产型企业，对用电的安全，质量、可靠性等都有很高的要求，而逆变器作为其中重要的电气设备，其质量和稳定性直接影响光伏发电系统的发电质量和系统稳定性，所以，建议采用拥有国际先进光伏逆变技术的生产厂家的成熟产品。该光伏系统选择使用SMA公司生产的高性能SunnyCentral系列并网光伏逆变器，该逆变器为三相集中式逆变器，其基本参数如下：型号SC100SC150SC200HESC350HE最大直流输入功率（kWp）110175235410最大直流输入电压（V）900880880880MPPT电压范围(V)450-900450V-820V450V-820V450V-820V最大输入电流(A)235354472827额定输出功率(kWp)100150200350并网电压范围(V)400V±10%400V±10%3x270V±10%3x270V±10%并网频率范围(Hz)50Hz/60Hz50Hz/60Hz50Hz/60Hz50Hz/60Hz最大效率（%）97.695.397.397.5表5.2并网光伏逆变器基本参数6.5逆变器配置方案为了减少电能损失，并提高光伏系统的稳定性，本项目把整个系统分为多个子系统，每个系统配置一台逆变器。A区光伏系统分为14个子系统，东西两部分系统完全对称，各分为7个子系统，命名为AE1~7和AW1~7。B区东西两侧对称分为10个子系统，命名为BE1~5和BW1~5。C区分为3个子系统，命名为C1~3；D区分为3个子系统，命名为D1~3。根据各子系统安装光伏组件的数量，配置容量相当的逆变器，如表6.3所示。表6.3逆变器