宁夏花芦村屋顶光伏发电扶贫工程初步可行性研究报告.docx

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宁夏花芦村屋顶光伏发电扶贫工程初步可行性研究报告

宁夏发电集团光伏发电扶贫工程

初步可行性研究报告

1.概述

1.1工程概况

1.1.1工程背景

为贯彻落实《可再生能源法》，落实国务院节能减排战略部署，加强政策支持，加快推进太阳能光电技术的应用及产业的健康发展，2009年3月23日，财政部颁布了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》、印发了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》两个文件。

根据文件中关于积极推动太阳能屋顶技术应用、光伏送电下乡、优先支持并网式光伏送电的精神，并结合党的十七大提出要加快建设社会主义新农村精神，落实科学发展观和建设社会主义和谐社会的重大战略部署，宁夏发电集团研究决定，要尽快开展彭阳县花芦村的开发扶贫工程建设——即“光伏发电扶贫工程”，目的是解决全村农民脱贫致富问题，加快彭阳县花芦村的社会主义新农村建设的进程。

本工程同时符合自治区人民政府关于《宁夏塞上农民新居五年建设计划》宁政发（2005）16号文件的要求，即实现“生产发展、生活富裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的社会主义新农村的总体目标。

本工程的实施，为宁夏地区全面贯彻落实科学发展观，创新宁夏扶贫模式，增加农户收入，提升农村生活品质，推动环境友好型、资源节约型的新型社会主义新农村建设，坚持走生产发展、生活富裕、生态良好的可持续发展道路具有重要的示范意义。

同时能够成为自治区扶贫示范项目，对全地区扶贫具有广泛的示范意义。

1.1.2工程任务、规模与收益

这项工程拟分步实施。

在花芦村三个自然村分别进行，每个自然村村安装16.8kWp屋顶并网光伏发电系统，三个自然村共安装50.4kWp屋顶并网光伏发电系统。

每年可发86517.5kWh的电量。

屋顶光伏发电系统所发电量除为学校提供用电外，多出电量部分可售给电网部门，取得售电收入。

按照目前城乡居民生活用电电价0.4486元/kWh计算，50.4kWp系统每年可减负或增收38811.8元。

按照光伏发电系统使用20年计算，可减负或增收776235元。

1.1.3地理及人文情况

彭阳县位于宁夏回族自治区东南部边缘，六盘山东麓。

西连宁夏原州区，东、南、北环临甘肃省镇原县、平凉市和环县。

位于东经106o32'─106o58'、北纬35o41'─36o17'之间。

土地总面积2528.65平方公里，其中耕地面积174.6万亩。

建制人口　彭阳县现辖3镇9乡，156个行政村，808个村民小组。

2005年底，全县总人口25.2万人，其中：

农业人口23.2万人，占92%；回族人口7.3万人，占29%；人口密度为100人/平方公里。

自然特征　彭阳县地处黄土高原中部丘陵沟壑区，地貌类型复杂多样，区域性气候差异明显，为温带半干旱地区，海拔1248─2418米，年平均气温7.4—8.5℃，无霜期140─170天，降水量350─550毫米。

花芦村位于彭阳县城西北方向，西接原州区河川乡，北接交岔乡。

全村有花芦、大堡、马河三个自然村，258户1161人，其中回族132户590人。

全村土地面积17.5平方公里，耕地388公顷，基本农田2200亩，海拔较高，相对温差大，干旱少雨，无霜期短。

1.1.4光能资源

宁夏太阳能资源丰富，是我国太阳辐射的高能区之一，平均太阳能资源5781MJ/m2.a，中部干旱带尤为丰富，达6100MJ/m2.a以上。

在全国31个省会城市太阳能可利用状况综合排序中，银川排序第三，年日照时间在3017小时以上，仅次于拉萨和呼和浩特。

宁夏地区常年干旱少雨，地势平缓，光资源开发条件优越。

彭阳县太阳辐射强，日照充足。

年平均日照为2882.1-2958.6小时，平均年辐照量为2044kWh/m2/year，适宜发展太阳能光伏发电工程。

1.1.5电价测算

投资25.2万元，按14年收回投资计算，电价1=0.218元/kWh。

投资50.4万元，按14年收回投资计算，电价2=0.437元/kWh。

1.1.6社会效果分析

装机总容量为50.4kWp，每年可为电网提供电量86517.5kWh，与同容量燃煤发电厂相比，以发电标煤煤耗350g/kWh计，每年可节约标煤约30.3吨，相应相应可减排燃煤所产生的SO2约0.64吨，减排NOx约0.15吨，减排温室效应气体CO2约100吨，减排烟尘约7.4吨。

1.2编制依据

1、《中华人民共和国可再生能源法》2005年2月28日颁布；

2、《关于进一步促进宁夏经济社会发展的若干意见》国发〔2008〕29号；

3、《可再生能源中长期发展规划》发改能源〔2007〕2174号；

4、《可再生能源“十一五”规划》发改能源〔2008〕610号；

5、《全国农村经济社会发展“十一五”规划》发改农经〔2007〕1253号；

6、《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》财建〔2009〕128号；

7、《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》财建〔2009〕129号；

8、《宁夏回族自治区村庄建设规划编制导则（试行）》（2006）

9、GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》

10、GB/T19964-2005《中华人民共和国国家标准化指导性技术文件光伏发电站接入电力系统技术规定》

11、GB/T20046-2006《光伏PV系统电网接口特性》

12、GB/T20513-2006《光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则》

13、GB50217《电力工程电缆设计规范》；

14、GB50052《供配电系统设计规范》；

15、DL/T621-97《交流电气装置的接地》；

16、DL/T5137-2001《电测量及电能计算装置设计技术规程》；

17、DL/T614-97《多功能电度表》；

18、GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》；

1.3建设单位

宁夏发电集团

1.4设计范围

与建设单位协议，本报告包括以下内容：

1）工程必要性、电力系统分析及系统连接要求、光资源分析、装机容量的确定、光伏太阳能板阵选择及发电量估算及有关建筑；

2）工程投资估算和经济分析；

属本工程的以下部分，由建设单位另行委托有关部门完成。

1）环境影响评价。

1.5主要设计原则

根据国家制定的鼓励新能源项目的建设方针，本可行性研究将遵循以下原则：

（1）大力推广使用清洁能源、节约传统能源、“以需定电”、改善环境污染状况。

（2）选择最适合的方案、降低工程造价、缩短建设周期，力求较高的经济效益和社会效益。

根据以上原则，在本可行性研究中，采取了以下具体措施：

（1）根据“以需定电”的原则，我们对现有用电负荷及其发展趋势进行了分析。

确保该工程实施后有良好运行条件和经济效益。

（2）在满足系统安全、经济、可靠的运行条件下，系统方案和安装布置进行优化设计。

（3）为提高整个系统的经济性，系统采用太阳能发电并网技术。

1.6建设规模及规划容量

根据“以需定电”的原则，对宁夏地区农户现有用电负荷的分析计算，以及对未来发展的预测和经济分析比较，确定总装机容量为50.4kWp屋顶光伏并网发电系统。

2.重要意义与必要性

2.1国家对太阳能光电建筑应用的政策支持

为贯彻实施《可再生能源法》，落实国务院节能减排战略部署，加强政策扶持，加快推进太阳能光电技术在城乡建筑领域的应用，2009年3月26日，财政部与建设部共同出台了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》和《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》。

其重要意义在于：

1、推动光电建筑应用是促进建筑节能的重要内容；

随着我国工业化和城镇化的加快和人民生活水平提高，建筑用能迅速增加。

我国太阳能资源丰富，开发利用太阳能是提高可再生能源应用比重，调整能源结构的重要抓手。

城乡建设领域是太阳能光电技术应用的主要领域，利用太阳能光电转换技术，解决建筑物、城市广场、道路及偏远地区的照明、景观等用能需求，对替代常规能源，促进建筑节能具有重要意义。

 2、推动光电建筑应用是促进我国光电产业健康发展的现实需要。

近年来，我国光电产业呈现快速增长态势，目前已经成为世界第一大太阳能电池生产国，有一批具有国际竞争力和国际知名度的光电生产企业，已形成具有规模化、国际化、专业化的产业链条。

但目前国内市场需求不足，过度依赖国际市场，加大了市场风险，在一定程度上影响了产业发展。

推动光电建筑应用，拓展国内应用市场，将创造稳定的市场需求，促进我国光电产业健康发展。

3、推动光电建筑应用是落实扩内需、调结构、保增长的重要着力点。

推动光电在城乡建设领域的规模化、专业化应用，可以有效带动高新技术及节能环保领域的资金投入，可以促进建材、化工、冶金、装备制造、电气、建筑安装、咨询服务等多个产业实现调整升级，对于实现产业结构调整，促进经济增长方式转变，扩大就业，具有十分重要的现实意义。

2.2宁夏发电集团光伏发电扶贫工程的必要性

1、宁夏经济社会发展及全面贯彻落实科学发展观的需要；

积极推动太阳能屋顶、光伏送电下乡的精神，结合宁夏地区的实际，开展政府有关部门主导、宁夏发电集团具体实施的“宁夏发电集团光伏发电扶贫工程”，是宁夏经济社会发展及全面贯彻落实科学发展观的需要。

这项工程的实施，为宁夏地区全面贯彻落实科学发展观，创新宁夏扶贫模式，增加农户收入，提升农村生活品质，推动环境友好型、资源节约型的新型社会主义新农村建设，坚持走生产发展、生活富裕、生态良好的可持续发展道路具有重要的示范意义，也能够成为自治区扩内需、调结构、保增长的一个着力点。

2、开发宁夏丰富的太阳能资源的需要；

宁夏地区光资源丰富，是我国太阳辐射的高能区之一，为开展宁夏发电集团光伏发电扶贫工程，实施“太阳能屋顶计划”提供了天然的有力条件。

宁夏太阳能资源在全国31个省会城市太阳能可利用状况综合排序中，银川太阳能可利用状况在全国排序占第三位，仅次于拉萨和呼和浩特，这表明宁夏太阳能资源丰富，有着得天独厚的优越条件，太阳能开发利用潜力巨大。

花芦村水平年平均日辐照量4.53kWh/m2/day，相当于5952.4MJ/m2。

年平均最佳倾角为34.2度，最佳年平均日辐照量为5.6kWh/m2/day。

平均年辐照量为2044kWh/m2/year。

通过分析计算可以看出花芦村太阳能资源丰富，年平均太阳辐射量比较稳定，能够为光伏电站提供充足的光照资源，实现社会、环境和经济效益。

3、创新宁夏农村经济发展模式，为农民增收减负，走可持续发展道路的需要；

宁夏自治区大力实施新农村建设，制定了《宁夏回族自治区村庄建设规划编制导则（试行）》，统一村镇规划与建设，花芦村位于彭阳县城西北方向，西接原州区河川乡，北接交岔乡。

全村有花芦、大堡、马河三个自然村，258户1161人，其中回族132户590人。

大部分地区非常适合“屋顶光伏发电工程”的实施。

根据调查，目前宁夏地区农村户平均生活用电500kWh/年左右，电费是其主要支出之一，在一定程度上影响了贫困群众脱贫奔小康计划实施，制约了十一五期间农村社会事业发展规划目标的实现，阻碍了家电下乡政策的落实。

在宁夏地区开展农村屋顶光伏发电工程，为地区经济和社会发展创造了非常难得的机遇和条件。

不仅充分利用该地区清洁、丰富的太阳能资源，而且把太阳能资源的开发建设作为今后经济发展的产业之一，以电力发展带动地区市场。

同时以电力发展带动矿产资源开发，促进农民物质文化生活水平的提高，增加农民收入，推动农村经济以及各项事业的发展，摆脱地区经济落后的局面。

如在花芦村每个自然村安装16.8kWp，三个自然村共安装50.4kWp屋顶并网光伏发电系统。

每年可发86517.5kWh的电量。

屋顶光伏发电系统所发电量除为学校提供用电外，多出电量部分可售给电网部门，取得售电收入。

按照目前城乡居民生活用电电价0.4486元/kWh计算，50.4kWp系统每年可减负或增收38811.8元。

按照光伏发电系统使用20年计算，可减负或增收776235元。

因此实施宁夏发电集团光伏发电扶贫工程，是实现创新宁夏农村经济发展模式，为农民增收减负，走可持续发展道路的重要措施。

4、节能减排的需要；

目前国家已将节能减排指标分解到各省、自治区，地方政府面临着节能减排的实际需要。

宁夏发电集团光伏发电扶贫工程，装机总容量为50.4kWp，每年可为电网提供电量86517.5kWh，与同容量燃煤发电厂相比，以发电标煤煤耗350g/kWh计，每年可节约标煤约30.3吨，相应相应可减排燃煤所产生的SO2约0.64吨，减排NOx约0.15吨，减排温室效应气体CO2约100吨，减排烟尘约7.4吨。

此项目的建成可为宁夏自治区的减排指标做出一定的贡献。

5、扩内需、调结构、保增长的需要；

截至2007年底，宁夏全口径发电总装机容量为815.774万千瓦，其中火电743.1万千瓦；水电42.854万千瓦；风电29.82万千瓦。

火电、水电、风电比重分别为91.09%、5.25%、3.66%，电网以火电为主。

火电装机比重过大，每年耗用大量燃煤，CO2、SO2等排放量造成生态环境的破坏和严重的环境污染。

宁夏回族自治区的再生能源中，水能资源的开发利用程度已较高。

除水电外，相对于其他再生能源，风电开发已日趋成熟，宁夏发电集团在宁夏回族自治区已建成多个风力发电场。

但相对宁夏所具有的丰富的太阳能资源却远未得到利用，综合考虑经济性和社会效益等因素，积极推进“农村屋顶光伏发电工程”、大力研究太阳能并网发电技术，是推动太阳能发电实现产业化，改善宁夏的能源结构，增加再生能源的比例的一项措施，具有扩内需、调结构、保增长的长远意义。

6、推动宁夏太阳能产业发展的需要；

太阳能光伏产业链中最重要的是多晶硅原料的生产，多晶硅原料成本约占太阳能电池最终价格的56%，是影响太阳能电池价格的主要因素。

作为太阳能光伏电池的主要原料，我国95%的高纯多晶硅材料依赖进口，而且技术基本上被国外垄断，目前世界上掌握多晶硅材料技术的只有不到10个国家，并且核心技术也一直都掌握在几家公司手中，具有相当的垄断性。

与这种技术瓶颈很不相称的是，我国是石英砂矿的出产大国，在世界冶金级硅的产量中我国就占了三分之一，而这些原始的硅材料却大部分低价出口到了国外。

多晶硅原料提纯技术是整个光伏产业链中最核心的技术，如果能够解决此技术问题，则将极大地降低光伏发电的成本，推动光伏产业的发展，同时为多晶硅生产者创造巨大的利润空间。

基于这种认识，宁夏发电集团在2006年决定进入多晶硅原料生产行业，经过二年的试验，目前生产的多晶硅原料纯度正在稳步提升，多晶硅纯度已达到太阳能级的要求，并应用该材料建设和330KW太阳能并网电站。

为落实自治区太阳能发展战略及节能减排指标，宁夏发电集团在太阳能产业方面，计划：

（1）多晶硅生产能力达到3000吨/年的生产能力；

（2）单晶硅达到每年500吨以上的生产能力；

（3）2010年在其上游太阳能级多晶硅形成产业规模后，建设太阳能光伏电池组件生产线，达到年产40MWp的生产能力；

（4）计划在“十一五”末建成10MWp并网光伏示范电站。

（5）计划在“十一五”末建成多个50kWp与建筑结合的并网光伏示范项目。

（6）计划建成1万个农村屋顶光伏发电系统。

3电力系统

3.1电力系统现状

宁夏电网已覆盖宁夏全区。

宁夏电力公司下设银川、银南、石嘴山、固原、中卫、宁东供电局。

截至2007年底，宁夏电网拥有330kV变电站8座，拥有220kV公用变电站24座，拥有110kV变电站95座。

宁夏电网主要以火电为主，截至2007年底，宁夏全口径发电总装机容量为8157.74MW，其中火电7431MW，占91.09%；水电428.54MW，占5.25%；风电298.2MW，占3.66%。

电网口径发电总装机容量为7757.74MW，其中火电7031MW，占90.64%；水电428.54MW，占5.52%；风电298.2MW，占3.84%。

统调口径发电总装机容量为7632.5MW，较2003年底增长132.54％，其中火电6912MW，占90.56%；水电422.3MW，占5.53%；风电298.2MW，占3.91%。

2007年宁夏电网全年全社会用电量达到439.78亿kW.h，同比增长16.39%，2007年全网累计统调用电量441.38亿kW.h，同比增长14.59%。

2007年宁夏电网统调最大用电负荷6020MW，较上年提高660MW，同比增长12.31%；最大峰谷差940MW。

宁东地区位于宁夏东部，是宁夏重要的能源基地，宁东电网供电区域包括盐池县及灵武市部分地区，截至2007年底，宁东供电局电网最高运行电压为330kV，拥有330kV变电站2座，主变2台，总容量为480MVA,线路6条，总长65.08公里；220kV变电所1座，主变压器2台，总容量为180MVA，220kV线路3条，总长133.83公里；110kV变电所8座，主变压器15台，总变电容量为556.5MVA，110kV线路17条，总长383.62公里。

2007年宁东供电局全年共完成售电量约14.394亿kW.h，2008年售电量达到17.4亿kW.h。

2008年新投产银川东~盐池变330kV输变电工程，主变容量240MVA；110kV双庙变63MVA。

3.2电站与系统连接方案设想

“宁夏发电集团光伏发电扶贫工程”装机容量52.5kWp。

计划一年内建成。

本报告先提出宁夏发电集团光伏发电扶贫工程中的发电系统接入设计设想，便于系统进行总布置，下阶段接入系统设计及审查批准后，以批准的接入系统方案为准。

接入系统设想：

由于单套系统建于学校屋顶或靠近村配电柜的建筑屋顶上，且并网逆变电压为交流380V或220V，因此根据发电系统装机容量，宜接入村配电柜中并网。

设置双计量表，便于核算用电量与售电量。

3.3花芦村用电负荷现状与未来预测

根据调查，目前农村户平均生活用电500kWh/年左右。

宁夏第十一个五年规划纲要中指出经济社会发展的重点和任务是高度重视能源和电网建设。

要求进一步加快农村、城市电网建设和改造步伐。

根据农村负荷发展需要，规划布局合理的电源保障，在加强配电网络的同时，提高配电网的电缆化率，提供更高的供电质量和供电可靠性，满足用户对电能的高质量需求。

“十一五”期间，农电负荷将保持每年增长10—15%的水平，2010年总用电负荷24.45万KW，年用电量4.77亿kWh。

改造部分农村电网10KV线路，形成新的网架结构。

规划新增1—2个变电站，变电站总数达4—5个，新的变电站设在开发区农村东部和中部，使各变电站的供电半径更合理。

由此可见随着地区经济的快速发展，用电负荷也将有较大的增长。

居民生活用电也是近年来地区用的电重要增长点，比重也在逐年增加。

预计到2010年，农村户平均生活用电有望达到1000kWh/年，到2020年，有望达到2000kWh/年，为此电力生产行业有较大潜力。

4.宁夏光能资源

4.1区域光资源概况

4.1.1宁夏太阳辐射总量及时空分布

宁夏太阳能资源丰富，是我国太阳辐射的高能区之一。

据1961-2004年宁夏太阳辐射资料统计表明,全区平均5781MJ/m2.a（见图3-1-1）,其空间分布特征是北部多于南部，南北相差约1000MJ/m2.a，灵武、同心最大，达6100MJ/m2.a以上。

且太阳辐射能直接辐射多、散射辐射少，对于太阳能利用十分有利。

全年平均总云量低于5成，晴天多，阴天少，日照时数多达2835h，年日照百分率达64%，北部石嘴山地区年日照时数高达3100h。

在全国31个省会城市太阳能可利用状况综合排序中，银川太阳能可利用状况在全国排序占第三位，仅次于拉萨和呼和浩特，固原排序占第十二位。

表明宁夏太阳能资源丰富，有着得天独厚的优越条件，太阳能开发利用潜力巨大。

宁夏太阳能随季节变化较大，以夏季最多，春秋两季次之，冬季最少。

其地理分布特点与年总量的分布特点一致，各季节都是北多南少，各季节都是南部变化幅度大，中北部分布较均匀。

年内各月太阳辐射量的变化，取决于太阳高度角的升降变化。

每年春季随着太阳高度角的抬升，太阳辐射也随之增大。

到夏至日（6月21日），北半球太阳高度角最高，银川地区中午太阳高度角为75度，是一年太阳高度的最高点，因而6月份也是宁夏各地月总辐射的最大月份，为620～729MJ/M2.月。

6月份之后，太阳高度角逐渐降低，月太阳辐射量也随之减少，到冬至日（12月23日），太阳高度角达最低，银川中午太阳高度角仅有28度，所以12月份是全区月辐射量最少的月份，仅有274～～314MJ/M2.月，是6月份的40%左右。

图4-1-1宁夏太阳辐射年总量分布图

图4-1-2宁夏6月太阳能分布图图4-1-3宁夏12月太阳能分布图

4.1.2宁夏太阳能日照时数分布

宁夏年日照时数在空间分布上呈现南少北多的趋势，从南部的2270h增加到北部的3112h，同心、盐池以北地区在2900h以上，固原以南地区少于2500h。

宁夏日照时数随季节变化也较大，以夏季最多，春秋两季次之，冬季最少。

其地理分布特点与年日照时数的分布特点一致，各季节都是北多南少，其中，夏季的日照时数分布呈现南北两端变化幅度较大、中部分布均匀的形式，其余各季节都是南部变化幅度大，中北部分布较均匀。

4.2花芦村光资源资料

花芦村日照强度数据

面向赤道的倾斜表面-月平均辐射量（kWh/m2/day）

Lat37.4

Lon106.05

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

年平均值

水平面

3.09

3.93

4.76

5.79

6.05

6.08

5.80

5.14

4.34

3.67

3.07

2.69

4.53

漫射

0.60

0.88

1.39

1.80

2.23

2.42

2.37

2.12

1.72

1.22

0.77

0.58

1.51

直射

6.57

6.67

6.19

6.45

5.83

5.52

5.20

4.75

4.56

5.03

5.75

5.90

5.69

Tilt0

3.06

3.82

4.71

5.76

6.02

6.03

5.76

5.12

4.28

3.64

3.03

2.67

4.49

Tilt22

4.67

5.09

5.52

6.09

5.95

5.82

5.62

5.22

4.73

4.54

4.35

4.21

5.15

Tilt37

5.45

5.61

5.72

5.92

5.55

5.34

5.20

4.98

4.74

4.86

4.95

4.96

5.27

Tilt52

5.89

5.80

5.60

5.46

4.88

4.61

4.54

4.51

4.52

4.91

5.26

5.42

5.11

Tilt90

5.39

4.79

4.03

3.26

2.60

2.36

2.38

2.62

3.05

3.89

4.66

5.07

3.67

最佳值

5.98

5.80

5.72

6.09

6.07

6.04

5.78

5.24

4.77

4.92

5.30

5.54

5.60

最佳角

63.0

53.0

39.0

22.0

9.00

4.00

6.00

15.0

31.0

48.0

60.0

65.0

34.2

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