MW太阳能光伏发电技术方案定稿版.docx
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MW太阳能光伏发电技术方案定稿版
HUAsystemofficeroom【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
MW太阳能光伏发电技术方案
青海省共和县30MWP并网光伏电站工程
技术方案报告
批准：
审核：
校核：
编制：
1综合说明5
1.1项目概况5
1.1.1项目名称5
1.1.2项目设计单位5
1.1.3建设地点5
1.2报告编制原则及依据5
1.2.1编制原则5
1.2.2编制依据5
1.3编制范围5
1.4项目主要内容5
1.5项目实施的总体目标7
1.6项目提出的背景8
1.6.1目前我国的能源形势8
1.6.2我国电力供需现状及预测8
1.6.3世界光伏技术发展趋势9
1.6.4聚光组件介绍11
1.6.5并网逆变器产业状况12
1.7项目的必要性13
1.7.1能源和环境可持续发展的需要13
1.7.2合理开发利用光能资源，符合我国能源产业发展方向14
1.7.3满足未来电力需求15
1.7.4改善生态、保护环境的需要16
1.8工程任务及规模17
1.9场址选择及布置17
1.9.1选址原则17
1.9.2场址描述18
1.9.3所选场址条件18
1.9.4场址选择综合评价19
2太阳能资源分析20
2.1区域光资源概况20
2.2多年气象资料统计21
2.2.1基本气象资料21
2.2.22008年全年辐射数据分析21
2.2.3多年日照辐射量分析27
2.3DNI太阳直射辐射量32
3总体技术方案及发电量估算34
3.1设备选型34
3.1.1太阳能电池组件的选型34
3.1.2逆变器选型37
3.1.3控制系统及支架40
3.1.4汇流箱41
3.1.5发电系统主设备清单42
3.2光伏系统设计42
3.3上网电量估算43
3.3.1全年发电量计算43
3.3.2上网电量计算44
4电气45
4.1电气一次45
4.1.1.接入电力系统方式45
4.1.2.电气主接线方案45
4.1.3.光伏电站厂用电45
4.1.5.配电室和控制室主要电气设备的布置形式46
4.2电气二次47
4.2.1电厂监控系统47
4.2.2计量及同期47
4.2.3元件保护48
4.2.4直流系统48
4.2.5并网光伏电站过电压保护及接地保护48
5土建工程50
5.1建设规模及设计依据50
5.2土建工程采用的主要设计技术数据50
5.3主要建筑材料51
5.4.场区道路、绿化设计51
5.5.场区照明及景观设计51
5.6.场区给排水设计51
5.7电站房屋建设51
5.7.1房屋规划51
5.7.2房屋供暖及太阳能利用52
5.7.3场区围栏52
5.7.4供电52
5.8主要建筑设施及结构体系及结构选型52
5.8.1主控制室及110KV配电室52
5.8.2逆变器基础52
5.8.3综合办公楼53
5.8.4.阵列基础设计53
5.9光伏发电厂接地网及电缆沟53
6.施工组织设计64
6.1施工组织实施方案64
6.1.1电站土建工程64
6.1.2设备生产、采购及运输65
6.1.3安装、测试、试运行及现场培训65
6.2施工进度安排66
6.3设备及材料进场计划66
6.3.1土建部分67
6.3.2太阳能光伏发电设备部分67
6.4劳动定员和人员培训67
6.4.1劳动定员68
6.4.2人员培训68
6.5质量管理及安全措施70
6.5.1质量管理70
6.5.2安全措施70
6.5.3管理措施71
6.6光伏电站拆除方案71
7.工程投资72
7.1概述72
7.2编制依据72
7.3项目总投资72
7.3.1建设投资72
7.3.2建设期利息73
7.3.3流动资金73
7.4资金筹措73
附表:
光伏电站特性表75
1综合说明
1.1项目概况
1.1.1项目名称
青海省共和县30MWP并网光伏电站项目
1.1.2项目设计单位
北京远东科能国际电气工程有限公司
1.1.3建设地点
青海省共和县
1.2报告编制原则及依据
1.2.1编制原则
（1）认真贯彻国家能源相关的方针和政策，符合国家的有关法规、规范和标准。
（2）对厂址进行合理布局，做到安全、经济、可靠。
（4）充分体现社会效益、环境效益和经济效益的和谐统一。
1.2.2编制依据
（1）青海共和30MWP光伏并网发电特许权项目招标文件。
（2）太阳能光伏发电及各专业相关的设计规程规定。
1.3编制范围
远东科能国际电气有限公司承担青海省共和县30MWP并网光伏电站项目的可行性研究工作。
在经过与业主充分沟通，青海省水利水电勘测设计研究院收集整理出大量可靠资料，参考国家相关规范，完成了本报告的编制工作。
报告主要工作内容包括光能资源分析，工程地质，光伏电池组件选型和优化布置，发电量估算，电气工程，土建、暖通、给排水工程，施工组织，工程管理设计，环境保护和水土保持综合评价，劳动安全与工业卫生和电站建成后效益分析，工程投资概算，财务评价等。
1.4项目主要内容
共和县30MWp并网光伏电站工程项目位于青海省海南州共和县境内，距县6.5公里处。
建设规模为30MWp，拟设置电站场区加上升压变电站，占地面积为0.818平方公里，该场址地形总体地势平坦、开阔，起伏不大，工程地质条件良好。
接入方便、交通便利，G214国道从场址边经过，外部建设条件良好。
光伏电站的具体位置详见图1-1。
图1-1光伏电站项目在共和县的具体位置示意图
项目场址位置坐标位于1#（N36°11′35.9″、E100°31′25.92″），2#（N36°11′11.6″、E100°31′14.6″），3#（N36°11′35.9″、E100°30′35.1″），4#（N36°11′11.6″、E100°30′35.1″）。
工程场区地貌类型为荒漠戈壁滩，属地质构造较稳定区。
场地为中等复杂场地，地基等级为中等复杂地基。
该地区的太阳能总辐射年总量在6381.6MJ/m2—6705.1MJ/m2之间，属于太能丰富的地区，非常适合建设大型太阳能光伏电站。
本项目建设规模为30MWp，项目所发电量经场内的110kV升压站升压后，以一回110kV线路送往共和县110kV变电所。
本项目占地面积为0.818km2，均为荒漠土地。
土建工程主要包括场区道路、太能阵列基础、场内升压站。
其中，机房及办公生活用房采用太阳能采暖房。
本电站建设从项目立项到最终并网投运验收的建设周期拟分为二个阶段，即第一年完成全部土建工程及配套附属设施建设，50%的设备采购运输以及10MW并网，第二年完成50%的设备采购运输以及20MW并网，总工期拟控制为24个月。
1.5项目实施的总体目标
开发青海地区丰富的太阳能资源，建设共和县新能源规划范围内的首座高压并网光伏电站，积极积累经验，探索高效率低成本的太阳能光伏电站发展模式，为将来全国大规模发展高效率低成本的太阳能电站奠定基础。
1.6项目提出的背景
1.6.1目前我国的能源形势
我国是世界上最大的能源消费国之一，同时也是世界能源生产的大国。
随着国民经济的快速增长，2006年能源消费总量增至24.6亿tce（吨标准煤），比2005年增长了9.3%。
2006年各种一次能源比例为：
煤炭占69.7%、石油占20.3%、天然气占3.0%、水电占6.0%、核电占0.8%。
2006年，中国的原油进口达到1.5亿t，大约是中国原油总需求的50%。
图2－1-1是中国的一次能源消费构成。
图2-1-12006年中国一次能源消费构成
预计到2020年，中国一次能源需求量为33亿tce，煤炭供应量为29亿t，石油为6.1亿t；然而，到2020年我国煤炭生产的最大可能约为22亿t左右，石油的最高产量也只有2.0亿t，供需缺口分别为7亿t和4.1亿t。
显然，要满足未来社会经济发展对于能源的需求，完全依靠煤炭、石油等常规能源是不现实的。
我国能源供应状况为煤炭比重过大，环境压力沉重；人均能耗远低于世界平均水平，能源技术落后，系统效率低，产品能耗高，资源浪费大。
我国能源供应面临严峻挑战：
一是能源决策国际环境复杂化，对国外石油资源依存度快速加大，二是化石能源可持续供应能力遭遇严重挑战。
长远来看，能源资源及其供应能力将对我国能源系统的可持续性构成严重威胁。
显然，从能源资源、环境保护的角度，如此高的能源需量，如果继续维持目前的能源构架是绝对不可行的。
因此，在大力提高能效的同时，积极开发和利用可再生能源，特别是资源量最大，分布最普遍的太阳能将是我国的必由之路。
1.6.2我国电力供需现状及预测
2005年，全国发电装机容量达到5.0841亿千瓦，同比增长14.9%。
其中，水电达到1.1652亿千瓦，约占总容量22.9%；火电达到3.8413亿千瓦，约占总容量75.6%；全国发电量达到24747亿千瓦时，同比增加2804亿千瓦时，增速12.8%。
2006年，全国发电装机容量达到6.22亿千瓦，同比增长20.3%。
其中，水电达到1.4亿千瓦，约占总容量22.5%；火电达到4.7252亿千瓦，约占总容量75.97%；2006年全国发电量达到28344亿千瓦时，同比增长14.5%。
根据专家预计2007年至2010年全社会用电量的年均增速在12%左右，2010～2020年增速在8%左右。
根据以上预测结果，到2020年，中国电力装机容量将突破12亿千瓦，发电量将超过6万亿千瓦时，在现有基础上翻一番多。
我国的一次能源储量远远低于世界平均水平，大约只有世界总储量的10%，必须慎重地控制煤电、核电和天然气发电的发展；煤电的发展不仅仅受煤炭资源的制约，还受运输能力和水资源条件的制约；核电的发展同样受核原料和安全性的制约，核废料处理的问题更为严重，其成本是十分高昂的；我国的环境问题日益显现，发展煤电和大水电必须要考虑环境的可持续发展，必须计入外部成本。
因此大力发展可再生能源发电是我国解决能源危机和保证可持续发展的重要举措，而太阳能发电将在未来中国能源供应中占据主要地位。
图1-6-1是我国各种一次能源储采比与世界比较表。
图2-2-1我国各种一次能源储采比与世界比较表
1.6.3世界光伏技术发展趋势
技术进步是降低成本、促进发展的根本原因。
几十年来围绕着降低成本的各项研究开发工作取得了辉煌的成就，表现在电池效率的不断提高，硅片厚度的持续降低和产业化技术不断改进等方面，对降低光伏发电成本起到了决定性的作用。
（1）电池效率的不断提高
单晶硅电池的实验室最高效率已经从50年代的6%提高到目前的24.7%，多晶硅电池的实验室最高效率也达到了20.3%。
薄膜电池的研究工作也获得了很大成功，非晶硅薄膜电池、碲化镉（CdTe）、铜铟硒（CIS）的实验室效率也分别达到了13%、16.4%和19.5%。
其它新型电池，如多晶硅薄膜电池、燃料敏化电池、有机电池等不断取得进展，更高效率的新概念电池受到广泛重视被列入研究开发计划。
随着试验室效率的不断提高，商品化电池的效率也得到不断提升。
目前单晶硅电池的效率可达到16%～20%，多晶硅电池可达到14%～16%；与此同时，光伏产业技术和光伏系统集成技术与时俱进，共同促使光伏发电成本不断降低和光伏市场及产业的持续扩大发展。
（2）商业化电池厚度持续降低
降低硅片厚度是减少硅材料消耗、降低晶体硅太阳电池成本的有效技术措施，是光伏技术进步的重要方面。
30多年来，太阳电池硅片厚度从20世纪70年代的450～500μm降低到目前的180～280μm,降低了一半以上，硅材料用量大大减少，对太阳电池成本降低起到了重要作用，是技术进步促进降低成本的重要范例之一。
预计2010年硅片厚度将降至150～200μm，2020年将降低到80～100μm，届时成本将相应大幅降低。
（3）生产规模不断扩大
生产规模不断扩大和自动化程度持续提高是太阳电池生产成本降低的另一个重要方面，太阳电池单厂生产规模已经从20世纪80年代的1～5MWp/a发展到90年代的5～30MWp/a和目前的50～500MWp/a。
生产规模与成本降低的关系体现在学习曲线率LR（LearningCurveRate）上，即生产规模扩大1倍，生产成本降低的百分比，对于太阳电池来说，LR=20%（含技术进步在内），即生产规模扩大1倍，生产成本降低20%。
预计，在未来的两年之内，单厂年生产能力达到1GWp的企业将会出现。
（4）太阳电池组件成本大幅度降低
光伏组件成本30年来降低2个数量级。
2003年世界重要厂商的成本为2-2.3美元/Wp，售价2.5～3美元/Wp，最近因材料紧缺有所回升。
当供求关系越过平衡点后，成本会比前一个供求关系对应点更低，这也是30年来经验曲线中曾经出现过的现象。
（5）晶体硅电池技术持续进步，薄膜电池技术快速发展
图1-6-2是2006年各种电池技术的市场份额，其中多晶体硅46.5%，单晶体硅43.4%，带硅电池2.6%，薄膜电池约7.6%。
多晶体硅电池自1998年开始超过单晶体硅后一直持续增长，各种薄膜电池市场份额近年来也在稳定增长，反映出技术进步的推动力量。
图1-6-22006年各种光伏电池市场份额
1.6.4聚光组件介绍
聚光光伏组件的原理是利用聚光光学系统把辐照到光学元件表面的太阳光进行汇聚，而光伏电池位于太阳光汇聚焦点上，光伏电池把汇聚后的太阳光转换为电能进行输出。
三安光电聚光光伏组件中所用的光伏电池是三结太阳电池（GaInP/GaAs/Ge），以三种带隙宽度不同的半导体材料构成级联三结太阳电池，用各级子电池去吸收利用与其带隙宽度最相匹配的那部分太阳光谱，从而单结电池在光电转换过程中的“电流损失”和“电压损失”，大大的提高光电转换效率，三安光电聚光光伏组件在500倍聚光条件下的光电转换效率大于36%。
防逆流的措施是在封装电池接收器时，在基板上焊接并联一个可通过大电流的二极管。
1.6.5并网逆变器产业状况
我国从上世纪80年代起开始对太阳能发电设备用逆变器进行研究开发，现在已有专门的单位研究开发和生产。
目前我国并网逆变器的生产技术与国外有一定的差距，主要表现在产业规模、产品的可靠性和功能上。
目前国内比较成熟的并网型逆变器规格分别为：
10kW、20kW、30kW、50kW、100kW、500kW，更大容量的并网逆变器还不成熟，主要原因在于并网光伏发电系统规模较小，对大容量并网逆变器需求度不足，生产商研发积极性不高所造成。
目前太阳能发电用逆变器分为以下几种形式:
（1）工频变压器绝缘方式：
用于独立型太阳能发电设备，可靠性高，维护量少，开关频率低，电磁干扰小。
（2）高频变压器绝缘方式：
用于并网型太阳能发电设备，体积小，重量轻，成本低。
要经两级变换，效率问题比较突出，采取措施后，仍可达到90%以上，高频电磁干扰严重，要采用滤波和屏蔽措施。
（3）无变压器非绝缘方式：
为提高效率和降低成本，将逆变器的两级变换变为单级变换。
实际使用中出现一系列问题。
无变压器非绝缘方式逆变器不能使输入的太阳电池与输出电网绝缘隔离，输入的太阳电池矩阵正、负极都不能直接接地。
太阳电池矩阵面积大，对地有很大的等效电容存在，将在工作中产生等效电容充放电电流。
其中低频部分，有可能使供电电路的漏电保护开关误动作。
其中高频部分，将通过配电线对其他用电设备造成电磁干扰，而影响其它用电设备工作。
这样，必须加滤波和保护，达不到降低成本的预期效果。
（4）正激变压器绝缘方式：
是在无变压器非绝缘方式使用效果不佳之后开发出来的，既保留了无变压器非绝缘方式单级变换的主要优点，又消除无绝缘隔离的主要缺点，是到目前为止并网型太阳能发电设备比较理想的逆变器。
1.7项目的必要性
1.7.1能源和环境可持续发展的需要
世界能源问题位列世界十大焦点问题之首，特别是随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源需求量持续增大，根据美国能源信息署（EIA）最新预测结果，随着世界经济、社会的发展，未来世界能源需求量将继续增加。
预计，2010年世界能源需求量将达到105.99亿吨油当量，2020年达到128.89亿吨油当量，2025年达到136.5亿吨油当量，由此导致全球化石能源逐步枯竭、环境污染加重和环保压力加大等问题日趋严重。
中国作为能源消费大国，能源产业支撑着经济的高速发展。
我国能源资源的基本特点是富煤、贫油、少气。
大部分能源在开发和利用方面存在浪费大、利用率低的问题，节能减排压力十分巨大。
我国能源结构以煤炭为主，"十一五"以来，在经济快速增长的拉动下，煤炭消费约占商品能源消费构成的75%，已成为我国大气污染的主要来源。
由于能源消费的快速增长，环境问题日益严峻，尤其是大气污染状况愈发严重，既影响经济发展，也影响人民生活和健康，随着我国经济的高速发展，能耗的大幅度增加，能源和环境对可持续发展的约束将越来越严重。
因此，大力开发太阳能、风能、地热能和海洋能等可再生能源利用技术将成为减少环境污染的重要措施，同时也是保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择。
"十一五"期间我国在能源领域将实行的工作重点和主要任务是首先加快能源结构调整步伐，努力提供清洁能源开发生产能力。
以太阳能发电、风力发电、太阳能热水器、大型沼气工程的重点，以"设备国产化、产业规模化、市场规范化"为目标，加快可再生能源的开发。
可再生能源中，太阳能发电是最具有前景的技术之一。
《可再生能源发展"十一五"规划》明确提出，到2010年，全国太阳能发电装机容量达到30万千瓦，进行兆瓦级并网太阳能光伏发电示范工程的试点工作，带动相关产业配套生产体系的发展，为实现太阳能发电技术的模块化应用奠定技术基础。
"十一五"期间，共和县工业进入高速发展阶段，煤炭资源贫乏，水电开发趋近饱和。
能源发展已经提出以电力电网建设为龙头，以水利综合利用为基础，以新能源研究开发为目标的能源建设发展思路。
因地制宜发展共和县太阳能、风能等新能源，努力构建清洁、高效、安全、稳定、多元的能源供应体系，将实现能源开发与环境保护的和谐发展。
因此加快新能源特别是并网光伏发电产业建设，对促进共和县地区循环经济发展，优化能源结构，实现节能减排目标、促进地方经济可持续发展具有重要意义。
1.7.2合理开发利用光能资源，符合我国能源产业发展方向
我国政府一直非常重视新能源和可再生能源的开发利用。
在党的十四中五中全会上通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标的建议》要求“积极发展新能源，改善能源结构”。
1998年1月1日实施的《中华人民共和国节约能源法》明确提出“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”。
国家计委、国家科委、国家经贸委制定的《1996－2010年新能源和可再生能源发展纲要》则进一步明确，要按照社会主义市场经济的要求，加快新能源和可再生能源的发展和产业建设步伐。
2005年2月28日中国人大通过的自2006年1月1日开始实施的《可再生能源法》要求中国的发电企业必须用可再生能源（主要是太阳能和风能）生产一定比例的电力。
在国家发改委2007年4月所作的《能源发展“十一五”规划中》再次强调了未来五年在可再生能源领域要重点建设实现产业化发展。
2008年3月3日，《可再生能源发展"十一五"规划》中提出到2010年，太阳能发电装机容量达到30万kW，到2020年，达到180万kW装机容量，进行兆瓦级并网太阳能光伏发电示范工程和万千瓦级太阳能热发电试验和试点工作，带动相关产业配套生产体系的发展，为实现太阳能发电技术的规模化应用奠定技术基础。
为了确保上述目标的实现，国家从提高全社会的认识、建立持续稳定的市场需求、改善市场环境条件、制定电价和费用分摊政策、加大财政投入和税收优惠力度、加快技术进步及产业发展等多个方面，支持和保证可再生能源的发展。
因地制宜建设大型并网光伏电站在今后较长时期符合国家大力发展光伏产业的宏观政策导向。
基于我国干旱半干旱地区幅员广阔、太阳能资源丰富、建设条件优越、设备维护便利，在这些地区很适宜建设MW级甚至GW级的并网光伏电站，发展光伏电站潜力巨大。
就青海省而言，依托优势资源，实施资源转换，大力发展循环经济，是经济建设的重要发展战略。
2009年2月27日，青海省人民政府办公厅下发《太阳能产业发展及推广应用规划》，将青海省太阳能产业定位为：
重点支持的新兴支柱产业；国内重要的太阳能光伏产业基地；全国推广应用的试验、示范基地；国内最大的太阳能电力生产基地；清洁能源与循环经济结合的示范区。
共和县大力发展新能源，尤其是并网光伏电站的建设，符合国家能源发展战略和新能源发展规划。
1.7.3满足未来电力需求
目前，我国电力装机总容量已达8亿千瓦，其中水电装机总量1.72亿千瓦，投运核电机组装机容量910万千瓦，已核准建设核电规模2540万千瓦；风电装机容量连续3年实现翻倍，2008年装机总量达到1210万千瓦；太阳能光伏电池年产量200万千瓦；生物质能发电总装机315万千瓦。
根据《海南"十二五"年电网发展规划及2020远景展望》电力负荷预测，海南电网2010年最大负荷212MW，2009～2020年，丰水年电力有盈余，枯水年电力缺口为75～116、63～96、48～75MW,由此可见，2009～3014年，枯水年海南电网电力缺口较大，需要大网供电，随着海南州矿产资源的进一步开发，其中主要以铜峪沟大型铜矿、赛什塘中型铜矿，穆合沟中型汞矿、沙尔诺中型汞矿、什多龙中型铜矿、日龙沟中型锡—多金属矿以及吾口中型铜矿见着。
等一大批资源开发项目的实施和建成，共和县地区用电负荷有大幅度增长，即使考虑规划电源点的建设，也难以满足共和县电力发展需求。
而共和县市的煤炭、石油等能源相对匮乏，但是共和县的太阳能资源是青海省最丰富的地区之一，通过对现场的太阳能资料分析，该项目具有很高的开发价值。
共和县地处青藏高原腹地，属大陆性高原气候。
年均日照时数为2916.892h，年太阳总辐射量为6389.8~6705.1MJ/m，太阳能资源丰富。
非常适合建设光伏电站项目。
该太阳能光伏电站建成后，与当地电网联网运行，可有效缓解地方电网的供需矛盾，促进地区经济可持续发展。
近年来光伏发电技术快速发展，成为具有大规模开发和商业化发展前景的新能源发电方式，近年来，世界光伏发电装机以年均30%以上的速度增长，光伏电池组件光电转换效率逐年提高及系统集成技术日趋成熟，电机容量不断增加，发电成本逐步降低，已成为公认的未来替代能源之一，开发大规模并网光伏发电项目是实现能源可持续发展的重要举措。
本项目充分利用当地电力系统的能源结构，实现电力供应的多元化，提高电网中可再生能源发电的比例，优化电源结构，推动社会和经济的可持续发展。
随着国家加大对中西部地区的扶持力度，尤其是"西部大开发"战略的实施，为共和县市的经济和社会发展创造了非常难得的机遇和条件。
充分利用该地区清洁、丰富的太阳能资源，把太阳能资源的开发建设作为今后经济发展的产业之一，以电力发展带动农业生产和矿产资源开发，促进本地经济健康、持续发展。
因此，加快并网光伏发电产业园区建设，以满足共和县今后发展强劲的用电需求，促进共和县社会经济可持续发展。
1.7.
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