光伏发电工程可行性研究报告结构设计.docx

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光伏发电工程可行性研究报告结构设计

光伏发电工程可行性研究报告结构设计

第1章综合说明

1.1概述及申报单位情况

1.1.1项目背景

太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。

开发利用太阳能，对于节约常规能源、保护自然环境、促进经济可持续发展具有极为重要的意义。

近年来我国太阳能产业突飞猛进，其中太阳能光伏发电技术更是备受瞩目，太阳能光伏发电技术产业化及市场发展经过近二十年的努力已经奠定了一个良好的基础，但受国内光伏发电成本制约，我国光伏并网发电产业还没有得到大面积推广。

太阳能光伏发电的关键部件－太阳能电池组件的生产，已在我国形成很大的产能，并重点出口到欧美国家；同时制约太阳能组件生产成本的硅原料，也于2008年在我国形成产能，从而使得硅原料的价格从2008年的最高价500美元/kg直泄到目前价格约70～80美元/kg，并还有下降空间。

据业内人士预测，到2015年，随着硅原料价格的下降，光伏发电成本有望与火电成本相当。

我国是太阳能资源非常丰富的国家，随着光伏发电成本的降低，广泛实施太阳能光伏并网工程将成为未来能源发展的重要战略之一。

1.1.2地理位置

简述项目所在地地理位置（略）

1.1.3建设规模和工作成果

建设规模：

10MWp光伏电站工程。

参照《光伏发电工程可行性研究报告编制办法》，结合本工程项目实际情况，确定本阶段的研究工作范围如下：

1）研究项目所在地区的能源结构，根据国家能源产业政策和环境保护有关法规，论述本项目建设的意义及必要性。

2）调查落实工程建设的场地条件、站址自然条件和周围环境、接入电网的条件等外部建设条件，论证本工程项目实施建设的可行性。

3）根据光伏发电技术的发展现状，结合本工程建设条件，初步拟定适合本工程的主要技术方案，并提出项目实施计划措施和投产后运行管理组织方案。

4）预测工程项目建成投产后对周围环境和劳动场所可能造成的不利影响，提出必要的防范与治理措施。

5）根据初步拟定的工程技术方案和项目实施计划，估算本工程项目建设投资并进行经济评价。

6）进行资源利用与节能分析、风险分析、经济与社会影响分析，为项目决策提供科学依据。

6）综合各项研究成果，对本项目建设的可行性和下一步工作提出结论意见和建议。

1.1.4简要工作过程及主要参加人员

XXX设计院为总体设计单位，负责汇总各外委设计咨询单位的设计结论，编制项目可行性研究总报告和接入系统专题报告。

有关支持性文件和投资方资料由业主单位负责提供。

本工程可行性研究工作自2012年05月开始，先后经过了工作准备、现场踏勘与收资调研、专题研究、综合分析、编写研究报告等阶段。

1.1.5申报单位情况

简述申报单位情况（略）

本工程建设资金来源：

30％为项目资本金，其余70％从银行贷款获得。

1.1.6可研报告编制依据及范围

1.1.6.1本项目申请报告依据下列法规、文件和资料编制：

1）《中华人民共和国可再生能源法》-2006年1月1日实施；

2）《可再生能源发电有关管理规定》-中华人民共和国国家发展和改革委员会2006年1月5日；

3）《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》-2006年1月1日实施；

4）《可再生能源中长期发展规划》-中华人民共和国国家发展和改革委员会2007年9月；

5）电网企业全额收购可再生能源电量监管办法-国家电力监管委员会令第25号自2007年9月1日起施行；

6）《光伏发电工程可行性研究报告编制办法》GD003-2011；

7）本工程可行性研究技术咨询合同；

8）业主提供的原始文件及资料。

1.1.6.2研究范围

参照《光伏发电工程可行性研究报告编制办法》，结合本工程项目实际情况，确定本阶段的研究工作范围如下：

研究项目所在地区的能源结构，根据国家能源产业政策和环境保护有关法规，论述本项目建设的意义及必要性。

调查落实工程建设的场地条件、站址自然条件和周围环境、接入电网的条件等外部建设条件，论证本工程项目实施建设的可行性。

根据光伏发电技术的发展现状，结合本工程建设条件，初步拟定适合本工程的主要技术方案，并提出项目实施计划措施和投产后运行管理组织方案。

预测工程项目建成投产后对周围环境和劳动场所可能造成的不利影响，提出必要的防范与治理措施。

根据初步拟定的工程技术方案和项目实施计划，估算本工程项目建设投资并进行经济评价。

进行资源利用与节能分析、风险分析、经济与社会影响分析，为项目决策提供科学依据。

综合各项研究成果，对本项目建设的可行性和下一步工作提出结论意见和建议。

1.2太阳能资源

简述项目所在地太阳能资料（略）

据有关资料得知，平均日照时数3.73小时。

本阶段采用XX日射站作为太阳能电厂设计依据。

根据我国太阳能资源丰富程度等级表得知，项目所在地太阳能资源丰富程度丰富，可以进行光伏发电项目建设。

1.3建设条件

1.3.1气象条件

简述项目所在地气象条件（略）

各气象要素特征值如下：

（1）气温

年平均气温：

℃；

累年最热月（月）平均最高气温：

℃；

累年最热月（月）平均最低气温：

℃；

累年极端最高气温：

℃，出现日期：

；

累年极端最低气温：

℃，出现日期：

。

（2）气压及湿度

累年平均水汽压（绝对湿度）：

hpa；

累年最小水汽压（绝对湿度）：

hpa；

累年平均相对湿度：

%；

累年最小相对湿度：

%，出现日期：

。

累年平均气压：

hpa

累年最高气压：

hpa，出现日期：

。

累年最低气压：

hpa，出现日期：

。

（3）风

累年最大瞬时风速：

m/s、出现日期：

。

累年平均风速：

m/s；

累年全年主导风向为：

，相应频率为％；

累年冬季主导风向为：

，相应频率为％；

累年夏季主导风向为：

，相应频率为％；

（4）冻土及雷暴

累年最大冻土深度：

cm，出现日期：

；

累年一般冻土深度：

cm。

累年最多雷暴日数：

天，出现年份：

年。

1.3.2站址水文概述

简述项目所在地水文（略）

1.4项目任务与规模项目名称：

10MW太阳能光伏电站项目

建设性质：

新建

生产规模：

该项目建设规模为10MWp，年发电量约为1072.9kWh。

建设地点：

详细地址（略）

1.5光伏电站总体设计及发电量计算

1.5.1设备选型及主要技术参数

现阶段本工程拟采用常州天合光能有限公司生产的TSM-200DC80200W太阳能电池组件进行光伏发电的系统设计和发电量预测。

组件参数

最大额定功率Wp

200

功率公差%

±3

最大功率时电压V

37.80

组件转化效率%

15.64

最大功率时电流A

5.30

开路电压温度系数%/℃

-0.35

开路电压V

45.80

功率温度系数%/℃

-0.45

短路电流A

5.68

短路电流温度系数%/℃

0.05

系统最大电压V

1000

标准组件发电条件℃

46±2

长*宽*厚mm

1581*809*40

1.5.2光伏电站布置方案

本项目建设规模为10MWp，实际布置容量为9.98MWp，共采用TSM-200DC80200W型多晶硅太阳能电池49920片。

本工程的太阳能电池组件的放置形式采用固定式，阵列倾角35°。

组件布置方式为竖置，横向（H1）组件布置16块，竖向（H2）组件布置2块，每排间距（D1）5.44m，每列间距（D2）1m。

共布置20台逆变器，一次升压变压器采用双分裂变压器，每2台逆变器接入一台一次升压变压器，每4台一次升压变压器接入一台馈线柜，整个工程共布置逆变器20台，低压开关柜20台，一次升压变压器10台，10KV馈线柜3台，10KV出线柜一台，10KVPT柜一台，35KV馈线柜一台，35KV出线柜一台，35KVPT柜一台，无功补偿柜一台。

接入电网电压等级为35KV，采用二次升压方式，出线方式为35KV。

二次设备包括电站综合自动化、直流、UPS、无功补偿等设备。

电站综合自动化系统包括微机保护、数据采集、事件记录和故障录波、站控层远程控制、同期功能、数据记录和处理、调度通信等功能。

微机保护功能包括线路保护、变压器保护、电容器保护、低频减载等功能。

1.5.3年上网发电量计算

对发电量进行统计计算，系统的总效率取78.68%，每年衰减0.8%，则25年总发电量约为26685万千瓦时，年平均发电量约为1067.4万千瓦时。

1.6电气部分

共布置20台逆变器，一次升压变压器采用双分裂变压器，每2台逆变器接入一台一次升压变压器，每4台一次升压变压器接入一台馈线柜，整个工程共布置逆变器20台，低压开关柜20台，一次升压变压器10台，10KV馈线柜3台，10KV出线柜一台，10KVPT柜一台，35KV馈线柜一台，35KV出线柜一台，35KVPT柜一台，无功补偿柜一台。

接入电网电压等级为35KV，采用二次升压方式，出线方式为35KV。

1.7土建工程

根据场地条件和太阳能发电工程的特点，支架采用固定式钢结构支架。

另外，站内设置主控室1座，逆变室共10座。

1.8消防设计

消防设计贯彻“预防为主，防消结合”的消防方针，各专业根据工艺流程特点，在设备与器材的选择及布置上充分考虑预防为主的措施。

在建筑物的防火间距及建筑结构设计上采取有效措施，预防火灾的发生与蔓延。

建筑物与构筑物的防火间距满足消防规范要求。

本期工程建（构）物消

防间距执行《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50084-2001。

各建（构）筑物灭火器的配置按《建筑灭火器配置设计规范》的规定执行。

生产楼、变压器等处配置移动式灭火设施。

1.8施工组织

本工程逆变器、电池组件均可选用公路运输方案。

场内道路应紧靠光伏电池组件旁边通过布置，以满足设备一次运输到位、支架及光伏组件安装需要。

电站内运输按指定线路将大件设备按指定地点一次到位，尽量减少二次转运。

施工用水、生活用水、消防用水可考虑在就近管网直接引接。

通讯可从附近的现有通讯网络接入。

建筑材料均由当地供应，可通过公路运至施工现场。

1.9工程管理设计

根据太阳能电场生产经营的需要，本着精干、统一、高效的原则，本期工程拟定定员标准为10人，主要负责电场的建设、经营和管理。

太阳能电场大修可委托外单位进行，以减少电场的定员。

本项目初步运营期25年，建设期12个月。

1.10环境保护

光伏发电是清洁、可再生能源。

光伏电站建设符合国家关于能源建设的发展方向，是国家大力支持的产业。

本光伏电站工程总装机容量10Wp，每年可为电网提供电量约1067.4万kW·h。

与燃煤电厂相比，每年可节约标煤3714t。

相应每年可减少多种大气污染物的排放，还可减少大量灰渣的排放，改善大气环境质量。

光伏电站建设还可成为当地的一个旅游景点，带动当地第三产业的发展，促进当地经济建设。

因此，本工程的建设不仅有较好的经济效益，而且具有明显的社会效益及环境效益。

1.11劳动安全与工业卫生

本工程是利用光伏组件将太阳能转换成电能，属于清洁能源，不产生工业废气，也无工业废水、灰渣产生。

光伏电站作为清洁能源发电技术，在生产过程中无需燃煤、轻柴油、氢气等易燃、易爆的物料，无需盐酸、氢氧化钠等化学处理药剂，无需锅炉、汽轮机、大型风机、泵类、油罐、储氢罐等高速运转或具有爆炸危险的设备，也不产生二氧化硫、烟尘、氮氧化物、一氧化碳等污染性气体，工作人员也无需在高温、高尘、高毒、高噪声、高辐射等恶劣的环境下工作，由此可见，光伏电站劳动安全与职业卫生条件较好。

1.12节能降耗

通过对本项目对外交通运输条件和地形、地貌的实地踏勘与分析，光伏电站内设备运输、施工较为便利。

基于此，并结合项目投资商的意见，太阳能光伏电池组件选用国产高效多晶硅电池组件。

选址按照以下原则设计：

尽量集中布置、尽量减小光伏阵列前后遮挡影响、避开障碍物的遮挡影响、满足光伏组件的运输条件和安装条件、视觉上要尽量美观。

采取上述原则可提高光伏电站发电效益，在同样面积上安装更多的组件；其次，集中布置还能减少电缆长度，降低工程造价，降低场内线损。

1.13工程设计概算

发电工程静态投资为：

11855万元，单位造价为：

11855元/KWp。

建筑工程费：

1303万元，单位千瓦造价：

1303元/kWp；

设备购置费：

9796万元，单位千瓦造价：

9796元/kWp；

安装工程费：

451万元，单位千瓦造价：

451元/kWp；

其他费用：

304万元，单位千瓦造价：

304元/kWp。

1.14财务评价与社会效果分析

1.14.1融资后分析

项目资本金内部收益率：

7.67%

全部投资内部收益率：

7.41%

上网电价（含税）：

1.2元/KWh

项目的财务评价看，各项指标符合行业规定，本项目的建设在经济效益上是可行的。

1.14.2社会效果分析

该项目利用太阳能资源建设地面光伏电站工程，属于国家和省相关产业政策鼓励发展的项目。

1.15结论和建议

从本项目的财务评价看，各项指标符合行业规定，本项目的建设在经济效益上是可行的。

第2章太阳能资源

2.1自然地理概况

简述当地自然地理概况（略）

2.2气候特征

2.2.1气候概述

简述当地气候特征（略）

2.2.2气象代表站分析

简述距离工程所在地最近的气象站位置、观测场海拔高度、气压表感应部分拔海高度、风速感应器距地高度等。

（略）

2.2.3常规气象特征值

根据气象站多年观测资料进行统计计算常规气象特征值如下：

累年平均降水量：

mm；

累年最大年降水量：

mm，发生于年；

累年最小年降水量：

mm，发生于年；

累年1日最大降水量：

mm，发生于；

累年最大1小时降水量：

，发生于；

累年最大10min降水量：

mm，发生于；

累年平均风速：

m/s；

累年最大风速：

m/s，发生于；

累年全年主导风向：

，相应频率：

%；

累年冬季主导风向：

，相应频率：

；

累年夏季主导风向：

，相应频率：

；

累年最大冻土深度：

mm；

累年最大积雪深度：

mm；

累年平均雷暴日数：

天

累年最多雷暴日数：

天，发生于年；

累年平均大风（≥6级）日数：

天；

累年平均大风（≥8级）日数：

天。

2.3太阳能资源

2.3.1我国太阳能资源分布及区划标准

我国是世界上太阳能资源最丰富的地区之一，太阳能资源丰富地区占国土面积96%以上，每年地表吸收的太阳能相当于1.7万亿吨标准煤的能量。

按太阳能总辐射量的空间分布，我国可以划分为四个区域，见表2.4-1。

我国1978～2007年平均的年总辐射量、年总直接辐射量、直射比年平均值和年总日照时数的空间分布情况如图2.3.1-1所示。

表2.3.1-1

我国太阳能资源等级区划表

光伏发电工程以太阳总辐射量为指标，进行太阳能资源丰富程度评估。

我国太阳能资源丰富程度等级表

1978～2007年平均的太阳能资源空间分布

从图中可以看出：

新疆东南边缘、西藏大部、青海中西部、甘肃河西走廊西部、内蒙古阿拉善高原及其以西地区构成了太阳能资源格尔木地区是两个高值中心；新疆大部分地区、西藏东部、云南大部、青海东部、四川盆地以西、甘肃中东部、宁夏全部、陕西北部、山西北部、河北西北部、内蒙古中东部至锡林浩特和赤峰一带，是我国太阳能资源带川盆地为中心，四川省东部、重庆全部、贵州大部、湖南西部等地区属于太阳能资源的一般带。

年总直接辐射量的空间分布特征与总辐射比较一致，在青藏高原以南以及内蒙古东部的部分地区，直射比甚至达到0.7以上。

年总日照时数的空间分布与年总辐射量基本一致，“最丰富带”的年日照时数在3000h左右，“很丰富带”的年日照时数在2400～3000h之间，“较丰富带”的年日照时数在1200～2400h左右，“一般带”的年日照时数在1200h以下。

2.3.2项目所在地太阳能资源分布情况

根据上表及图简述项目所在地太阳能资源（略）

气象资料如下表：

月份

水平面上的平均日辐射

风速

大气压力

月平均温度

（kWh/m²/日）

（米/秒）

（KPa）

（℃）

一月

2.15

2.8

102.15

-4.3

二月

3

2.9

101.98

-1.9

三月

3.94

3.2

101.47

5.1

四月

4.9

3.4

100.81

13.6

五月

5.48

2.9

100.27

20

六月

5.19

2.5

99.86

24.2

七月

4.59

1.9

99.66

25.9

八月

4.38

1.6

100.05

24.6

九月

3.93

1.9

100.78

19.6

十月

3.1

2.1

101.42

12.7

十一月

2.23

2.6

101.88

4.3

十二月

1.82

2.7

102.09

-2.2

年平均

3.73

2.54

101.03

11.8

第3章建设条件

3.1工程气象

3.1.1气候特点概述

描述项目所在地气候特点（略）

累年最热月（月）平均最高气温：

℃；累年最热月（月）平均最低气温：

℃；

累年极端最高气温：

℃，出现日期：

；累年极端最低气温：

℃，出现日期：

；累年平均相对湿度：

％；

累年平均气压：

hpa

累年最大瞬时风速：

m/s，出现年份：

年。

累年平均风速：

m/s；

累年最大冻土深度：

出现年份：

年。

累年一般冻土深度：

cm。

累年最多雷暴日数：

天，出现年份：

年。

3.2区域地质及构造条件（根据地勘报告填写）

3.2.1区域地质概况

3.2.1.1区域地层

3.2.2.1历史地震

3.2.2.2场址地震动参数

3.2.4场地稳定性评价

3.3场地工程地质条件

3.3.1地形地貌

3.3.2地层结构

3.3.3地下水

3.3.4地震效应

3.3.4.1场地土类型

3.3.4.2建筑场地类别

3.3.4.4建筑抗震地段划分

3.3.5地基评价

3.3.7矿产及文物

3.4光伏发电工程站址地质评价

第4章项目任务与规模

4.1工程名称：

10MW太阳能光伏电站项目

4.2工程规模：

本期光伏电站项目工程规模10MWp，占地350亩。

4.3工程建设必要性

4.3.1符合我国能源发展战略的需要

当前，我国的能源结构以常规能源（煤、石油和天然气）为主，由于常规能源的不可再生性，势必使得能源的供需矛盾日益突出。

作为可再生能源的太阳能，实现能源多元化，缓解对有限矿物能源的依赖与约束，是我国能源发展战略和调整电力结构的重要措施之一。

4.3.2优化能源结构，保护环境

一方面资源条件直接影响到当地经济和社会的可持续健康发展；另一方面以煤炭为主的能源结构又使社会经济发展承受着巨大的环境压力。

积极调整优化能源结构、开发利用清洁的和可再生的能源，是保持经济可持续发展的能源战略。

大力发展太阳能发电，替代一部分矿物能源，对于降低的煤炭消耗、缓解环境污染和交通运输压力、改善电源结构等具有非常积极的意义，是发展循环经济、建设节约型社会的具体体现。

本项目在生产全过程中，不产生或排出有害废气、废渣、废液，系无三废工业生产项目，不会造成环境污染，太阳能电站的建设必将会给该地区带来良好的社会效益。

4.3.3符合国民经济发展的需要

在建设太阳能光伏电站，积极开发利用太阳能资源符合国家的能源战略规划，是社会经济可持续发展的需要，太阳能光伏电站作为清洁能源将会对电网供电能力形成有益的补充，符合国民经济的发展需要。

第5章光伏电站总体设计及发电量计算

5.1光伏组件选型

5.1.1太阳电池分类及比较

当前商业应用的太阳能电池分为晶硅电池和薄膜电池。

晶硅电池分为单晶硅和多晶硅电池，目前商业应用的光电转换效率单晶硅已超过18%，多晶硅15～16%。

在光伏电池组件生产方面我国2007年已成为第三大光伏电池组件生产国，生产的组件主要出口到欧美等发达国家。

薄膜电池分为非晶硅薄膜电池、CdTe电池和CIGS电池。

当前商业应用的薄膜电池转化效率较低，非晶硅薄膜电池为5～8%，CdTe电池为11%，CIGS电池为10%。

非晶硅薄膜电池商业化生产技术较为成熟，并已在国内形成产能；CdTe和CIGS电池在国内还没有形成商业化生产。

由于薄膜电池的特有结构，在光伏建筑一体化方面，有很大的应用优势。

目前在MW级光伏电站中应用较多的是晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池。

单晶硅太阳能电池光电转换效率相对较高，但价格相对较高。

多晶硅太阳能电池光电转换效率比单晶硅略低，但是材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低。

非晶硅薄膜太阳能电池光电转换效率相对较低，但它成本低，重量轻，应用更为方便。

从工业化发展来看，太阳能电池的重心已由单晶硅向多晶硅方向发展，主要原因为：

（1）可供应太阳能电池的头尾料愈来愈少；

（2）对太阳能电池来讲，方形基片更合算，通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料；

（3）多晶硅的生产工艺不断取得进展，全自动浇铸炉每生产周期（50小时）可生产200公斤以上的硅锭，晶粒的尺寸达到厘米级；（4）由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快，其中工艺也被应用于多晶硅太阳能电池的生产，例如选择腐蚀发射结、背表面场、腐蚀绒面、表面和体钝化、细金属栅电极，采用丝网印刷技术可使栅电极的宽度降低到50微米，高度达到15微米以上，快速热退火技术用于多晶硅的生产可大大缩短工艺时间，单片热工序时间可在一分钟之内完成，采用该工艺在100平方厘米的多晶硅片上作出的电池转换效率超过14％。

多晶硅太阳能电池组件具有以下特点:

（1）具有稳定高效的光电转换效率；

（2）表面覆深蓝色氮化硅减反膜,颜色均匀美观；

（3）高品质的银和银铝浆料，确保良好的导电性、可靠的附着力和很好的电极可焊性；

（4）高精度的丝网印刷图形和高平整度，使得电池易于自动焊接和激光切割。

综上所述，多晶硅太阳能电池具有其独特的优势，本阶段拟采用多晶硅太阳能电池组件。

5.1.2电池组件的确定

通过对国内外光伏组件的调研和比选，根据光伏并网电站的设计特点及相关政策的规定，初步选定常州天合太阳能有限公司生产的TSM-200DC80200W太阳能电池组件。

（1）本工程太阳能电池组件参数如下表5.1-1。

表5.1-1太阳能电池组件组件参数

组件参数

最大额定功率Wp

200

功率公差%

±3

最大功率时电压V

37.80

组件转化效率%

15.64

最大功率时电流A

5.30

开路电压温度系数%/℃

-0.35

开路电压V

45.80

功率温度系数%/℃

-0.45

短路电流A

5.68

短路电流温度系数%/℃

0.05

系统最大电压V

1000

标准组件发电条件℃

46±2

长*宽*厚mm

1581*809*40

附图I——V曲线

附图：

P——V曲线

5.2光伏阵列运行方式选择

5.2.1太阳能电池组件的放置形式

太阳能电池组件的放置形式有固定安装式和自动跟踪式两种形式。

对于固定式光伏系统，一旦安装完成，太阳能电池组件倾角就无法改变，因此合理的倾角选择对于固定式光伏发电系统就显得尤为重