陕西省富平县薛镇5MW分布式农光互补光伏电站可行性报告.docx
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陕西省富平县薛镇5MW分布式农光互补光伏电站可行性报告
省富平县薛镇5MW分布式农光互补光伏电站
可
行
性
报
告
2018年2月5号
一、综合说明
1.1项目概况..................................1
1.2场址概况..................................1
1.3电站设备概况..............................2
二、太阳能资源和当地气象地理条件
2.1我国太阳能资源分析........................3
2.2项目所在地太阳能资源分析及结论............4
三、项目技术分析
3.1安装式..................................7
3.2电池板和逆变器选型........................8
3.3光伏阵设计..............................9
四、投资收益分析..........................10
五、项目建设的必要性....................12
六、项目建设的可行性....................12
七、社会效益................................13
八、设计依据...............................13
一、综合说明
1.1项目概况
应关于可建设以太阳能电站为基础,积极响再生能源发展的政策,达到生态、经济和社会三大效益的有机统一。
发展生态农业,加大科技支农力度,调整和优化农村经济结构,创建农业生产示基地,坚持走持续发展的道路,实现农业生产和农民收入持续稳定增长,使之成为集太阳能发电、农业综合开发、生产经营等功能于一体的光伏电站生态农业示园。
本项目利用农业大棚进行绿色能源开发,对带动区域电力结构改善有良好的示作用。
富平县位于省中部,关中平原和陕北高原的过渡地带,属渭北黄土高原沟壑区,总土地面积1233平公里。
地处东经108°57′—109°26′,北纬34°42′—35°06′之间,全县南北长48公里,东西宽35公里,东邻蒲城、,南接市临潼区、闫良区,西连耀县、三原,北依市,地理位置优越。
境有西包、西禹高速公路和106省道,咸铜、西两条铁路通过。
富平县位于中纬度陆地带,又受岭山脉影响,故属大陆性温带半干旱、半湿润气候区,四季干湿冷暖分明。
冬季气候寒冷,干燥少雨雪;春季温度回升快,气候日差较大,易出现大风、浮尘等寒潮降温天气,常有春旱发生;夏季气温高,雨量集中,但降水时空分布不匀,常有伏旱发生;秋季较凉爽、湿润,多连阴雨,气温下降较快。
1.2场址概况
(1)项目名称:
省富平县薛镇5mw分布式农光互补光伏示项目。
(2)建设单位:
家通新能源科技有限公司。
(3)建设规模:
建设总容量5mw。
(4)组件类型:
多晶体硅光伏组件。
(5)关键电气设备:
光伏发电并网逆变器。
(6)选址:
省富平县薛镇,建设工程总面积约150亩,约合100km²。
站区地理坐标:
东经109°18′14.52″,北纬34°57′15.22″。
(7)场址鸟瞰图:
该项目位于省富平县,屋顶为彩钢瓦屋面,已测量部分共可安装约5MW。
1.3电站设备概况
本可行性研究报告的编制满足初步设计深度要求,拟建的5000kw光伏并网发电示项目的电站概况见下表:
5000kW系统配置单
序号
名称
型号规格
单位
数量
供应商
1
太阳能组件
ODA265-30-P
块
20000
欧达光电有限公司
2
并网逆变器
GCI-500K-TL
台
10
锦浪新能源科技股份有限公司
3
交流汇流箱
16进1出
个
30
欧达光电有限公司
4
变压器
2500KVA
个
2
5
监控
套
1
6
交流配电柜
套
1
7
支架
热镀锌钢/不锈钢
套
现场
8
光伏线缆
PV1-F4.0mm2
米
现场
9
交流线缆
ZC-YJV3*35+1*16mm2
现场
ZC-YJV3*240+1*120mm2
现场
10
接地系统
套
1
11
预放电避雷针
LDY-A6000
套
1
LERDN
二、太阳能资源和当地气象地理条件
2.1我国太阳能资源分析
地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。
资源丰度一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。
就全球而言,美国西南部、非洲、澳大利亚、中国、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大,为世界太阳能资源最丰富地区。
我国属太阳能资源丰富的之一,全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时。
NREL提供的部分亚洲直接辐射空间分布(kWh/m2/day)
我国将日照辐射强度超过9250MJ/m2的西部地区以外的地区分为五类。
一类地区:
全年日照时数为3200~3300小时,年辐射量在7500~9250MJ/m2。
相当于225~285kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括青藏高原、北部、北部和新疆南部等地。
二类地区:
全年日照时数为3000~3200小时,辐射量在5850~7500MJ/m2,相当于200~225kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括西北部、北部、南部、南部、中部、东部、东南部和新疆南部等地。
此区为我国太阳能资源较丰富区。
三类地区:
全年日照时数为2200~3000小时,辐射量在5000~5850MJ/m2,相当于170~200kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括、、东南部、南部、新疆北部、、、、北部、东南部、南部、南部、中北部和北部等地。
四类地区:
全年日照时数为1400~2200小时,辐射量在4150~5000MJ/m2。
相当于140~170kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要是长江中下游、、和的一部分地区,春夏多阴雨,秋冬季太阳能资源还可以。
五类地区:
全年日照时数约1000~1400小时,辐射量在3350~4190MJ/m2。
相当于115~140kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括、两省。
此区是我国太阳能资源最少的地区。
一、二、三类地区,年日照时数不小于2200h,是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区,面积较大,约占全国总面积的2/3以上,具有利用太阳能的良好条件。
四、五类地区虽然太阳能资源条件较差,但仍有一定的利用价值。
注:
由于我国幅员辽阔,各地的日照资源不尽相当,分区域定电价是有必要的。
将16年3月份的意见稿中的区域四类电价归纳缩小为三类区域电价,便实际操作。
2.2项目所在地太阳能资源分析及结论
本报告中所采用数据来源于中国太阳能资源评估中心和美国宇航局(NASA)全球气象数据库。
该数据库的日照辐射数据来源有两种情况:
1、当地基础气象台;2、若附近无基础气象台,则根据当地经纬度,通过卫星定位测量数据。
测量数据所组成数据库已被全球认同,并广泛应用于工程设计。
气象局风能太阳能资源评估中心提供的中国1978~2007年平均的总辐射年总量空间分布(kWh/m2)
中国太阳能资源评估中心-我国太阳能资源概图
NASA全球气象数据查询
由图表数据得出高值区位于青藏高原、北部、北部、新疆南部等地。
低值区主要位于、等地。
三、项目技术分析
3.1安装式
对普通的多晶硅光伏组件常用的布置式是按当地的最佳倾角,采用固定式安装,这种布置式的优点是支架系统简单,安装便,布置紧凑,节约场地;缺点是不能对太阳能资源充分利用,当光伏发电系统整体造价较高时,不能充分发挥其经济效益。
针对组件固定式布置式存在的缺点,开发研制出逐日跟踪式太阳能光伏发电系统,根据组件阵列面旋转轴的数量又分为单轴和双轴跟踪。
逐日跟踪式光伏发电系统虽然能提高组件对太阳能资源利用效率,但是需要增加机械跟踪设备、感光仪器等,会增加单位工程造价,随着晶体硅电池板价格的不断下降,相对于机械跟踪等设备所增加的成本,总体的经济效益并不理想,因此限制了逐日跟踪式光伏发电系统的推广利用。
本项目中应用固定式布置从技术经济上要优于逐日跟踪式系统;另外逐日跟踪式系统的发电量增加值还与太阳辐射中的直接辐射、散射辐射的比例密切相关,太阳辐射中散射辐射比例越大,逐日跟踪效果越差,从太阳能资源分析来看,项目所在地太阳辐射中散射量的占比要达到30%以上,占比较高,这将直接影响到的逐日跟踪效果,因此本工程组件布置推荐全部采用固定式防漏雨安装。
效果图:
3.2电池板和逆变器选型
光伏电池板均采用国产高效五栅板,提高发电量。
目前,并网逆变器单台容量国产最大可达到630kw,国外则最大容量可达到800kw。
一般情况下,单台逆变器容量越大,单位造价相对较低。
目前国大容量并网逆变器中,100kw~500kw的相对比较成熟,已经投运的数量较多,性能较好,但考虑到光伏发电系统中,线损最大的部分就是直流损耗,如果在本项目中采用较多的小容量逆变器,则会产生相当大的直流损耗,影响投资收益,故建议选用较大容量逆变器,即按500kw并网逆变器配置。
目前国产500kw并网逆变器的性能已趋于成熟,因此本阶段暂推荐采用国产500kw并网逆变器。
质保:
电池板十年,逆变器五年。
电池板功率保证:
第十年不低于90%,第二十年不低于80%
3.3光伏阵设计
本项目总容量为5mwp,总18520块270W多晶硅组件,综合考虑配置的逆变器数量、场损耗以及后续运行维护角度,较多采用按500kw容量的光伏子阵案较优,整个布置阵由10个子阵组成,每个子阵组件安装数量为1852块。
据500kW逆变器跟踪电压、最大直流电压参数及组件电压与温度的关系系数计算得到组件20块串为宜。
固定安装的光伏子阵的单体模块由2排组成,40块组件的单体模块可以组成2并组串,每500kw光伏子阵包含46.3并组串,这46.3并组串通过3台汇流箱(3台16路)接入1台500kw逆变器。
光伏子阵以直流汇流监测箱为中心划分单元有以下优点:
(a)优化了组串与汇流箱之间的接线长度,降低工程造价,减少线路损耗;(b)光伏组件阵列划分清晰,有利于将来的运行管理。
支架形式选择和安装太阳能光伏组件阵列支架形式为三角门型支架,采用碳钢构件,构件表面采用热浸镀锌处理,热浸镀锌要求按相应国标,防腐寿命不低于25年。
固定安装的光伏子阵的单体模块安装位角采用正南向,安装倾角按当地最佳倾角30度设置,以最大限度地利用太阳能。
每500kw组件单列间预留1个2米宽的通道,以便于将来组件运行时表面清洁维护。
前后两排间距为3米,保证全年9~15点(真太阳时)时段前后组件不遮挡。
汇流箱接线式和逆变器接线案:
场汇流箱考虑选用16进1出汇流箱。
每3台16进1出汇流箱接入1台500kVA直流配电柜;直流配电柜再一对一通过直流电缆接到500kw逆变器。
直流电经逆变器逆变后变为交流电,再通过交流电缆接到就地箱变。
本工程共配置10台500kw逆变器。
逆变器体布置及室电气布置:
考虑将逆变器布置在户,逆变器房布置在就地箱变旁。
逆变器房布置有1个500kw逆变器,一台500kw直流配电柜和一台通讯屏。
光伏阵单元接线:
考虑每500kw为一个光伏阵单元;每个光伏阵单元设置一台500kVA就地升压箱变,就地升压箱变采用分裂变,一台升压箱变接一个500kw逆变器,每台500kw逆变器对应一台500kVA直流配电柜;每3台16进1出汇流箱接入1台500kVA直流配电柜。
太阳能板组串后通过4mm²光伏专用线缆接至各个汇流箱。
本项目电网接入采取用户侧高压压并网的式,全额上网。
高压接入案:
四、投资收益分析
按目前已测量的项目计算,预装机容量为5MW,项目按6元/瓦计算,初期投资共3000万元,后期维护费用约10万元/年。
年发电量=装机容量*年峰值小时数*系统效率
系统效率用公式表述为:
η1--光伏组件发电效率,这里取91%;
η2--逆变器转换效率,这里取98.6%;
η3--交直流线路损耗,这里取2%;
η4--并网效率,这里取97.5%;
η5--综合损失,这里取3%。
则:
Q=91%*98.6%*98%*97.5%*97%=83.2%
根据装机容量、倾斜面辐射量、系统效率以及光伏组件标称衰减率等,计算出年发电量为:
组件发电量W=5MW*1403h*83.2%=5836MWh
详情见收益表:
年份
组件衰减率
发电量/KWh
全额上网效益/元
效益累计/万元
第1年
2.50%
5690568.00
4836982.80
473.70
第2年
3.22%
5648545.34
4801263.54
943.82
第3年
3.94%
5606522.69
4765544.28
1410.38
第4年
4.66%
5564500.03
4729825.03
1873.36
第5年
5.38%
5522477.38
4694105.77
2332.77
第6年
6.10%
5480454.72
4658386.51
2788.61
第7年
6.82%
5438432.06
4622667.25
3240.88
第8年
7.54%
5396409.41
4586948.00
3689.57
第9年
8.26%
5354386.75
4551228.74
4134.70
第10年
8.98%
5312364.10
4515509.48
4576.25
第11年
9.70%
5270341.44
4479790.22
5014.23
第12年
10.42%
5228318.78
4444070.97
5448.63
第13年
11.14%
5186296.13
4408351.71
5879.47
第14年
11.86%
5144273.47
4372632.45
6306.73
第15年
12.58%
5102250.82
4336913.19
6730.42
第16年
13.30%
5060228.16
4301193.94
7150.54
第17年
14.02%
5018205.50
4265474.68
7567.09
第18年
14.74%
4976182.85
4229755.42
7980.06
第19年
15.46%
4934160.19
4194036.16
8389.47
第20年
16.18%
4892137.54
4158316.91
8795.30
第21年
16.90%
4850114.88
2014252.71
8986.72
第22年
17.62%
4808092.22
1996800.70
9176.41
第23年
18.34%
4766069.57
1979348.69
9364.34
第24年
19.06%
4724046.91
1961896.68
9550.53
第25年
19.78%
4682024.26
1944444.67
9734.97
总发电量/万kWh
12965.74
年维护费用(万元)
10.000
初期投资(万元)
2750.000
补贴0.75元/度,补贴20年。
若不受恶劣自然灾害影响,系统组件的寿命均在25年以上,基本不需要维修及更换,只需日常的清理维护,组件每年的维护费用在10万元左右,基本在第6年可收回成本。
设备投入运行25年,总发电量预计超过12965万千瓦时,产生直接经济效益约7000万元。
碳排放指标:
25年总发电量/MWh12965
节约标准煤/吨65377
减少CO2排放/吨129261
减少SO2排放/吨3889
减少NOX排放/吨1944
减少粉尘排放/吨35264
五、项目建设的必要性
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,预期有着合理的经济效益和显著的社会效益。
建设本项目的必要性是充分的。
富平县薛镇5MW分布式农光互补光伏示项目作为我市首个分布式规模化示光伏项目,有利于实现“调结构、增效益”的经济工作目标,增强在清洁能源领域投资的竞争力。
该项目同时有利于增加当地电力供应能力,改善当地电网结构,提供清洁能源电力;有利于当地经济和社会发展,对于地区清洁能源项目开发具有良好带动和示作用。
6、项目建设的可行性
(1)本项目采用就地分布并网案,经过经济技术比较分析,均为可行的。
(2)项目所在地属我国第三类太阳能资源区域,具有利用太阳能发电,实施分布式光伏电站建设的客观条件。
由于交通运输等条件较好,并网接入条件优越,可以建设屋顶和地面太阳能光伏电站。
(3)地址区未发现活动断裂通过,在地层构造上基本稳定。
(4)本工程选用性价比较高的多晶硅光伏组件,这也与国外的光伏组件使用情况的发展趋势相符合。
(5)本工程从光伏系统、电气、土建等面均具备可行案,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。
七、社会效益
随着油和煤炭的大量开发,不可再生能源保有储量越来越少,终有枯竭的一天,因而新能源的开发已经提到了战略高度。
2005年2月28日通过的《人民国可再生能源法》己明确提出“鼓励和支持风能、太阳能、水能、生物质能和海洋能等非化能源并网发电”。
光能是清洁的、可再生的能源,开发光能符合环保、节能政策,光伏电场的开发建设可有效减少常规能源尤其是煤炭资源的消耗,保护生态环境,营造出山川秀美的旅游胜地。
可加快能源电力结构调整。
本光伏并网电站所处的地区电网属电网的一部分,随着近几年经济的飞速发展,电力需求不断增加,火电装机比例逐年增加,每年耗用大量燃煤、二氧化碳、二氧化硫等排放量,造成生态环境的破坏和重的污染,且火电燃料运输势必增加发电成本。
要求每个省常规能源和再生能源必须保持一定的比例,除水电外,相对于其它再生能源,光伏发电的开发已日趋成熟,因此,大力发展光伏发电,将改善能源结构,有利于增加再生能源的比例。
八、设计依据
SJ/T11127-1997《光伏(PV)发电系统过电压保护—导则》
GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》
GB/Z19964-2005《光伏发电站接入电力系统的技术规定》
GB/T20046-2006《光伏系统电网接口特性》
GB12326-2000《电能质量电压波动和闪变》
GB12325-2003《电能质量电力系统供电电压允偏差》
GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》
GB50057-2000《建筑物防雷设计标准》
DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》
GB50217-2007《电力工程电缆设计规》
DL/T404-2007《3.6kV~40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》
GB/T15543-1995《电能质量三相电压允不平衡度》
GB/T15945-1995《电能质量电力系统频率允偏差》
GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)
GB/T4942.2-1993低压电器外壳防护等级
DL/T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程
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