3GW光伏发电可行性研究报告.docx
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3GW光伏发电可行性研究报告
一、总论
1.1项目名称
****厂区分布式光伏发电项目
1.2项目单位
****
1.3拟建地点
本项目拟选场址****厂区厂房屋面,场地由10个生产厂房组成,总面积约3万多平方米,全部是水泥屋顶,可利用面积约为2.5万平方米,,水泥1700㎡厂房屋顶10栋;水泥4000㎡厂房屋顶2栋。
1.4建设内容与规模
****厂区分布式光伏发电项目预计总装机容量约3MWp。
整个光伏发电系统全部采用固定倾角15°安装于新建或原有构筑物和建筑物顶部,系统分部于1个接入点以10kV接入市电配电网络(具体接入方案已电网接入方案为准)。
1.5建设年限
本项目建设年限为1个月。
二、项目建设的必要性和条件分析
2.1建设的必要性
2.1.1符合国家及行业发展规划
《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中多次提到发展太阳能光伏发电,并提出积极发展太阳能,促进分布式能源系统的推广应用。
《可再生能源发展“十二五”规划》中明确提出了可再生能源发展将坚持市场机制与政策扶持相结合、集中开发与分散利用相结合、规模开发与产业升级相结合、国内发展与国际合作相结合的原则。
太阳能发电发展主要方式是就近接入、当地消纳,特别是要发展分布式太阳能发电。
电网企业要为分布式太阳能发电做好并网运行服务,通过发展智能电网等技术为分布式太阳能发电提供支撑。
《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》中提出发展目标为积极推动上网电价政策的制定和落实,并在农业、交通、建筑等行业加强光伏产品的研发和应用力度,支持建立一批分布式光伏电站、离网应用系统、光伏建筑一体化(BIPV)系统、小型光伏系统及以光伏为主的多能互补系统,鼓励大型光伏并网电站的建设与应用,推动完善适应光伏发电特点的技术体系和管理体制。
2.1.2符合国家及地方产业政策
本项目采用晶硅太阳能电池建设太阳能光伏发电站,开发利用太阳能,属于《产业结构调整指导目录(2012年本)》中的鼓励类项目,符合《可再生能源产业发展指导目录》要求。
本项目计划在****厂区建筑顶层建立光伏发电项目,为加快可再生能源的利用,鼓励城乡居民利用屋顶建设光伏发电项目,支持光伏产业的健康平稳发展,起到一定的示范和促进作用。
国家对光伏发电补贴为0.42元/度。
江西省补贴政策,在国家的分布式政策基础上,给予分布式光伏项目按0.2元/W标准给予分布式光伏电站20年电费补助。
****市政府通过市财政补贴资金和开发区专项补贴资金,给予分布式光伏项目按0.1元/W标准给予分布式光伏电站5年电费补助,以此来引导、推动、规范本市分布式光伏发电应用的发展。
2.2.2建设条件分析
****厂区分布式光伏发电项目厂房为混凝土屋面结构和彩钢瓦结构,项目需做光伏系统屋面荷载如下要求:
混凝土屋面结构屋面承载需达到1.2kN/㎡;彩钢瓦结构屋面恒荷载需达到0.2kN/㎡,彩钢瓦厚度不小于0.5mm。
建设光伏发电项目所发电量完全可以被企业自主消纳,具备建设分布式光伏发电项目的条件。
2.2气象资源
****厂区位于****,该地区具有气候温和、日照充足、雨量充沛、无霜期长、严冬较短的特征。
常年平均气温17.7℃,年平均降水量为1595毫米。
夏秋雨水少,多干旱;3月下旬初至5月下旬中为春季,气温回升,雨水增加,冷暖多变,常有低温阴雨天气;冬季则多霜雪天气,常有冻害出现。
2.3太阳能资源
根据****市气象资料,****太阳辐射较丰富,属于太阳能资源利用地区,推广、利用太阳能资源是可行的。
结合本工程特点,依据统计学原理、建筑热环境模拟、建筑能源分析等研究成果,根据meteonorm提供的日照数据可知****年太阳水平总辐射量为1272Wh/㎡。
2.4电网接入方案
根据国家电网公司《国家电网关于做好分布式电源并网服务工作的意见》,本项目符合分布式电源的适用范围,将向国家电网公司申请分布式电源并网接入,初步设计为经变压器升压至10kV后接入市电配电网络并入电网,具体接入系统方案由国家电网公司设计,根据确认后的方案开展项目核准和工程设计等具体接入工作。
三、光伏并网发电系统技术方案
3.1设计依据
依据《中华人民共和国可再生能源法》及其涉及的建筑行业和电力行业法律、标准、规范进行系统的设计及产品设备的采用。
具体参照的设计规范如下:
中华人民共和国《节约能源法》
中华人民共和国建设部《民用建筑节能管理规定》
《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)
《光伏器件第1部分:
光伏电流-电压特性的测量》(GB/T6495.1-1996)
《光伏器件第2部分:
标准太阳电池的要求》(GB/T6495.2-1996)
《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》(GB/T9535-1998)
《家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法》(GB/T19064-2003)
《低压配电设计规范》(GB50054)
《低压直流电源设备的特性和安全要求》(GB17478)
《电磁兼容试验和测量技术》(GB/T17626)
《交流电气装置的过压保护和绝缘配合》(DL/T620)
《交流电气装置的接地》(DL/T621)
《电气装置安装工程施工及验收规范》(GBJ232-82)
《高层民用钢结构技术规范》(JGJ99-98)
《建筑设计防火规范》(GBJ16-872005版)
《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-2001)
《建筑物防雷设计规范》(GB50045-2000)
《建筑抗震设计规范》(GB50045-2001)
《电能计量装置技术管理规程》(DL/T448-2000)
《光伏并网系统技术要求》(GB/T19939-2005)
《光伏发电接入电力系统技术规定》(GB/T19964-2005)
《光伏系统电网接口特性》(GB/T19964-2005)
《太阳能光伏系统术语》(GB/T2297-1989)
《电能质量供电电压允许偏差》(GB/T12325-2003)
《安全标志(neqISO3864:
1984)》(GB/T2894-1996)
《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549-1993)
《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15943-1995)
《电能质量电力系统频率允许偏差》(GB/T15945-1995)
《安全标志使用导则》(GB/T16179-1995)
《地面光伏系统概述和导论》(GB/T18479-2001)
《光伏发电系统的过电压保护—导则》(SJ/T11127-1997)
《地面用光伏(PV)发电系统概述和导则》GB/T18479-2001
《光伏(PV)系统电网接口特性》GB/T20046-2006
《民用建筑电气设计建筑》JGJ/T16-92
《电力电缆工程设计规范》GB50217-2007
《建筑安全玻璃管理规定》(发改运行[2003]2116号)
《民用建筑太阳能光伏系统应用技术规范》(JGJ203-2010)
3.2主要技术参数和设计原则
(1)、光伏发电项目所需设备及材料的产品资料以及气象和自然环境方面的资料。
(2)、运营期为25年,项目建设期30天。
(3)、采用多晶硅电池。
(4)、根据当地多年的太阳能辐射量为计算依据,对多晶硅电池组件年发电量计算。
(5)、系统方阵的倾角设计以最佳倾角为基准。
系统方阵的高度设计考虑便于检修和清洗。
(6)、采用进口或国产一线品牌的逆变器。
(7)、逆变器的工作方式是集中并网。
(8)、并网逆变器输出电压通过箱变升压至10kV并网柜完成。
(9)、光伏发电项目接入系统采用集中式接入方式。
(10)、太阳电池方阵采用固定安装方式。
(11)、优化方阵支架的设计,在满足安全运行前提下尽量考虑方便施工和运营维护。
(12)、逆变器室布置电池方阵近中间的位置以减少电缆的长度。
(13)、对每一串太阳电池组件的电性能参数进行监测,及时发现故障并检修和更换。
(14)、对电站的输出电压﹑频率﹑功率因数和谐波进行监测和记录,以确保电站输出的电能质量符合电网要求。
3.3系统组成
本项目光伏并网发电系统主要组成如下:
a、光伏电池组件;
b、光伏支架;
c、光伏并网逆变器;
d、开关柜;
e、电缆、线管;
f、辅材;
3.4设计方案
****厂区分布式光伏发电项目预计总装机容量3MWp。
由于厂房屋面没有遮挡考虑到项目经济性及达到发电量最大化本系统采用组串型逆变器。
整个光伏发电系统全部采用固定倾角15°支架安装系统分部于厂房屋面系统并1个接入点并以10kV接入厂区配电室(具体接入系统方案已国家电网公司设计为准)。
3.5倾斜角设计
本项目组件采取15°固定角安装厂房屋面上。
经PVSYST软件测算本工程全年范围内倾斜面上的总辐射量约为1329kWh/m2。
3.6电池组件选型
光伏电站由很多小系统(光伏发电单元系统)叠加面成的,通过对光伏发电单元系统的优化设计,可达到整个光伏电站系统的优化设计。
光伏发电单元系统是指一台逆变器与对应的N组光伏电池组串所构成的最小光伏发电单元,它可以实现“太阳能-光伏组件(光生伏特)-直流电能-逆变器(直流变交流)-交流电能-用户或升压并网”的完整发电过程。
根据本工程的特点,光伏组件采用255Wp多晶硅太阳能组件。
LDK-255Wp多晶组件
3.7光伏子阵间距设计
本项目光伏子阵与子阵之间间距保留1.44M间隔避免光伏子阵的阴影遮挡,方便施工安装与运营检修。
3.8、支架设计
根据项目现场实际情况,本项目水泥屋面采用固定角度支架安装形式,彩钢瓦屋面采用平铺支架安装形式。
一、设计标准:
GB50017-2003钢结构设计规范
GB50009-2001建筑结构载荷规范《金属覆盖层——钢铁制品热浸镀锌技术层技术要求》GB/T13912-92
二.光伏阵列支架设计使用年限为25年。
三.设计荷载:
1.组件重量:
0.18kN/m2
2.基本风压(25年一遇):
0.26kN/m2
3.雪荷载(25年一遇):
0.33kN/m2
四.水泥屋面固定式方案
支架结构设计竖装两块并排阵列前后立柱的方案。
组件与地面成15度。
支撑件全部采用钢材,整个支撑结构简单牢固。
采用专用的单双侧压块安装,安装简单快捷,大大提高了整个系统的安装效率,从而降低了安装成本。
效果图
五.彩钢瓦屋面支架方案
根据彩钢瓦屋顶情况,支架设计采用彩钢瓦瓦型的光伏支架,本支架主要零件由导轨(檩条)、彩钢瓦专用夹具、光伏组件压块等组成,主材料为铝型材或镀锌钢材,光伏组件支架依附于彩钢瓦屋顶安装,结构设计满足国家标准及行业规定。
效果图
3.9温度和通风设计
太阳能支架采用热镀锌角钢和铝合金型材材料制成,与太阳能板框架具有相同的膨胀系数,其品质符合相关国际品质标准。
支架的零配件如螺丝、垫片等,采用不锈钢材料,具有良好的耐腐蚀能力。
支架能灵活地进行现场拆装,无需专用工具和材料,同时满足太阳能模块之间的电气与机械的可互换性。
方阵的支撑结构保证组件与支架的连接可靠,设计的高度可以方便电池板的更换及电气连线,可以抗张家港地区最大风速、同时具有抗冰雹、积雪等能力。
方阵支架的安装以最简单、快捷、安全为原则。
设计时已考虑当地最大风速情况下强度满足要求。
太阳电池组件效率与温度具有反比关系,一般情况温度每上升1℃,电池效率下降约0.4%,因此在系统设计中考虑太阳电池的通风问题,以避免太阳电池温度过高造成发电效率降低具有重要意义。
本项目太阳电池组件背面与屋面或墙面留有足够的通风空间,有助于通风散热,有效降低了温度对太阳电池效率的影响。
本项目由众多分散光伏组件阵列组合而成的系统,在风荷载方面具有较高要求,钢结构的设计完全符合规范要求。
同时在防雷系统的设计方面,光伏阵列防雷接地系统与建筑物的防雷接地系统相结合,保证光伏系统运行的安全可靠。
3.10组件排布设计
目前初步确定****厂区分布式光伏发电项目预计总装机容量3MWp。
组件安装区域分布图
3.11逆变器选型
逆变器不仅具有直交流变换功能,还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。
主要功能有自动运行和停机功能、防孤岛运行功能、自动电压调整功能、直流检测功能、直流接地检测功能。
本项目光伏系统采用组串型逆变器。
3.12太阳能串联
本工程选用组串型逆变器。
逆变器最大功率跟踪电压为380~850V,最大直流输入电压为1000V。
根据该电压值,与串联回路在连接18~22只组件后工作电压的计算值进行比较;电池组件的工作电压和开路电压随温度变化的区间为-15ºC~85ºC;在满足太阳能组件能当地的温度环境工作的前提下,根据太阳能组件的峰值功率电压、开路电压以及温度系数等性能指标,可得出不同串联回路的工作电压如下表所示:
表5-5不同串联回路的工作电压(-15ºC至85ºC电池温度下)
序号
串联回路
组件数量
逆变器输入端
工作电压(V)
逆变器输入端
开路电压(V)
1
18
425.8~546.6
541.4~764.1
2
19
449.5~634.5
571.4~806.5
3
20
473.2~667.9
601.5~849.0
4
21
496.8~701.3
631.6~891.5
5
22
520.5~734.7
661.7~933.9
本项目太阳能组件的串联数按22块设计,可使组串的工作电压维持在逆变器的MPPT输入电压范围内,符合****地区最佳太阳能组件的组串数,提升发电效率。
四、电气一次
并网太阳能光伏发电系统是由光伏电池方阵、光伏支架、并网逆变器、变压器、开关柜组成,通过并网开头柜直接将电能输入用户或公共电网,具体接入系统方案由国家电网公司设计。
电气一次示意图如下:
该系统是利用太阳能电池将太阳能直接转化为交流电能再通过升压变升压并入****厂区的配电网络实现并网,适应于城市单位、企业供电。
该系统具有灵活方面、性能稳定、可靠性高、操作简单、无污染等优点;最大的特点是可以与用户侧电网并网,实现自发自用,余电上网,以确保再生能源的最大化利用。
五、发电量测算
5.1系统25年发电量测算
在计算光伏电场实际每年上网电量时,需考虑多晶硅太阳电池组件的衰减情况。
下表为多晶硅太阳电池组件的衰减参数表。
多晶硅太阳电池组件的衰减参数表
第1年功率衰降率(%)
2%
第2年功率衰降率(%)
2%
不高于2%
第5年功率衰降率(%)
4%
第10年功率衰降率(%)
8%
不高于10%
第25年功率衰降率(%)
20%
不高于20%
根据上述衰减参数,由于多晶硅电池组件25年后保证衰减率为20%,取25年内加权平均值,估算每年衰减率为0.8%。
根据上述参数,计算得出运行期内25年的上网电量估算值见下表。
二、年发电量汇总
年
发电量(度)
年
发电量(度)
1
3,205,764
14
2,841,589
2
3,141,649
15
2,816,584
3
3,116,644
16
2,791,579
4
3,091,639
17
2,766,574
5
3,066,634
18
2,741,569
6
3,041,629
19
2,716,564
7
3,016,624
20
2,691,559
8
2,991,619
21
2,666,554
9
2,966,614
22
2,641,550
10
2,941,609
23
2,616,545
11
2,916,604
24
2,591,540
12
2,891,599
25
2,566,535
13
2,866,594
总计
71703957.5
3MWp分布式光伏发电项目第一年发电量约为:
3,205,764kWh;
3MWp分布式光伏发电项目25年累计发电量约为:
71703957.5kWh(考虑每年组件的衰减);
3MWp分布式光伏发电项目年平均发电量约为:
2868158.3kWh。
六、建设进度及工期
由于本项目太阳能组件基本上是标准件,土建部分工作量相对小,所以施工周期相对较短。
整个工程周期大约为1个月。
七、质保、服务及培训
7.1质量保证
1、在光伏发电系统设计、施工组织设计、设备采购保管、施工、安装、调试、测试、试运行直至通过验收全过程执行GB/T19000.1-2008质量管理和质量保证标准(我方持有GB/T19000.1-2008证书和企业质量手册,可供采购人必要时查验)。
2、工程设备订货满足国家、相关规程和本技术要求的要求。
在设备采购协议中,设备供货商直接向采购人承诺提供售后服务、现场培训。
在设备采购协议签订后,向采购人提供所有备品备件清单。
3、我方负责卸货,负责查验材料的数量、材质、规格,负责查验设备外观合格、出厂报告和合格证齐全,负责查验设备规格、数量、随机资料与装箱单一致并在开箱前通知采购人到场。
4、我方设置临时仓库,并指定专人保管验收合格的设备与材料,保管条件应满足设备、材料对存储环境和安全的需要,不因保管原因产生质量问题或丢失影响工程进度。
5、工程设备必须是全新、技术先进、性能可靠、经运行验证的合格产品。
使用寿命不小于25年。
6、设备(包括附件、零部件)从整体上满足工程需要,即使在本技术要求书中没有明显地提出,也应满足作为完整产品所能满足的全部要求,在安装、调试、验收、试运行中发现不足、损坏、丢失,由我方免费在72小时内补齐。
7、工程质保期为竣工验收合格后的三年。
保质期内由于我方的原因(选材不当、设计错误、施工与安装不良、调试缺项或仪器仪表不合格等)致使光伏发电系统及其设备出现缺陷和损坏时,在接到采购人通知(书面或电话)1小时内给予答复,48小时内派出专业人员到达现场免费修理或更换。
8、质保期满后,无论何种原因造成的光伏发电系统故障或设备缺陷、部件损坏,在接到采购人通知(书面或电话)1小时内给予答复,48小时内派出专业人员到达现场,先处理问题,后区分责任,确属采购人原因的,由采购人按照成本价支付费用。
9、维护用工器具和质保期内备品备件,由我方免费提供。
10、我方对其提供的设备应提供稳定的技术支持,支持时间应不小于10年。
支持期内的备品备件和服务费用收取不高于成本价。
7.2现场服务
1、我方指定负责本工程的项目经理。
项目经理负责工程全过程的各项工作,如工程进度、设计、图纸文件、设备和材料采购保管、现场施工、设备安装、调试验收等。
2、我方现场技术人员有对采购人技术人员详细解释技术文件、图纸、运行和维护手册、设备特性、分析方法和有关的注意事项的义务并对技术指导正确性负责,如因错误指导而引起设备和材料的损坏,我方免费修理、更换。
3、如因我方原因造成设计、施工安装、调试工作拖期,采购人有权要求我方增加人力资源,费用由我方自理。
7.3培训
1、我方提供培训计划表,培训内容至少包括:
1)太阳能光伏发电系统的发电原理及系统构成。
2)主要设备的性能、安装步骤和质量控制标准。
3)光伏组件、逆变器、配电设备和光伏发电系统主要调试项目,调试方法和合格标准。
4)光伏发电系统的运行操作流程、安全注意事项和常见故障的处理方法。
5)光伏发电系统的维护周期选择和定期点检的建议。
2、培训由有培训资格的专业工程技术人员担任。
3、理论培训在采购人指定地点进行,模拟实际操作在子项目所在地进行。
培训小时数根据培训效果确定。
4、要求通过培训,采购人的受训人员能够了解光伏发电原理和系统构成,能够安全、正确、熟练操作光伏发电系统设备,能够判别系统故障原因并会对简单缺陷进行处理。
5、电站建成后,采购人可根据自身需要与我方签订长期运营维护协议,我方负责对电站的发电运行管理和维护检修工作。
八、财务效益初步分析
8.1基础数据
8.1.1投资总额及资金筹措
本项目静态总投资为2250万元,单位瓦投资7.5元/Wp。
项目发电自发自用,余电上网方式,厂区用电负高,光伏所发电量将全部实现自发自用,自用电价按业主用电0.746元/度,国家光伏发电补贴0.42元/度,省补0.2元/度,市补0.1,计算期25年。
8.1.2成本数据
(一)发电成本
本项目发电成本主要包括修理费、职工工资及福利费、材料费、保险费、其它费用、利息支出、折旧费和摊销费,各项成本计算如下:
折旧费=(固定资产价值-项目残值)/折旧年限
固定资产价值=项目固定资产投资+建设期利息-无形资产价值本项目固定资产价值的项目残值按照不可回收计算。
发电经营成本指不包括折旧费和摊销费的全部费用。
(二)发电收入和销售税金及附加的估算
(1)发电的销售收入
根据项目的电价按全部投资的内部收益率(税后)为8%反测,按电价自用电价按业主大工业用电0.746元/度,国家光伏发电补贴0.42元/度,省补0.2元/度20年,市补0.1元/度5年,本项目全部投资的内部收益率为14.87%(税前),具体参见盈利能力分析。
发电收入=上网电量×上网电价
上网电量是指在设计电量中扣除各项损耗之后的电量。
(2)销售税金
电力销售税金包括增值税、销售税金附加和所得税。
(三)经营成本
经营成本=总成本费用-折旧费-摊销费
8.2项目财务评价
8.2.1盈利能力分析
本项目设定的财务基准收益率为:
8%。
(1)所得税后财务盈利能力指标:
财务内部收益率(全部投资):
12.07%(税后)14.87%(税前)
投资回收期:
8.09年(税后)6.95年(税前)
全部投资财务净现值:
1419.73万元(税后)2093.71万(税前)
(2)总投资收益率、投资利税率、资本金利润率:
总投资收益率:
11.40%
投资利税率:
9.85%
资本金利润率:
38.60%
本项目发电利润总额为10000万元。
从以上财务评价指标来看,全部投资财务净现值和资本金财务净现值均大于零。
表明本项目除能满足行业的最低要求外,还有盈余。
说明该项目在财务上是可行的。
8.2.2财务清偿能力分析
本项目建设期投资为2250万元,根据以上财务分析,项目资金回收期限为6.09年。
从上述财务盈利能力分析、财务清偿能力分析中可以看出,该项目经济效益为保本收益。
虽然项目对投资和电量的增减较敏感,但可采取一些可靠的技术措施进行控制。
各项效益指标合理,在财务上是可行的。
九、结论
在全球能源形势紧张、全球气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天,世界各地都在寻求新的能源替代战略,以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。
我国政府已将光伏产业发展作为新能源领域的一个重要发面,并纳入了国家能源发展的基本政策之中。
本项目采用光伏发电技术开发利用太阳能资源,符合能源产业政策发展方向。
本工程选用性价比较高的多晶硅电池组件,这也与国外的太阳能光伏电池使用情况的发展趋势相符合。
本工程从光伏系统、电气、土建、水工、消防等方面均具备可行方案,各项风险较小,无不良经济和社会影响。
综上所述,本项目的建设是可行的。
综上所述,本项目的建设,符合我国21世纪可持续发展能源战略规划,也是发展循环经济模式,建设和谐社会的具体体现。
同时,对推进太阳能利用及光伏发电产业的发展进程具有非常大的意义,预期有
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