20MWp光伏发电项目可行性研究报告.docx

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20MWp光伏发电项目可行性研究报告

XXX县20MWp光伏发电项目

可行性研究报告

2018年6月

1　综合说明

1.1概述

1.1.1项目概况

工程名称：

XXX县20MWp光伏发电项目

建设规模：

20MWp

建设地点：

**省**市**县**镇范杖子村

投资方：

****有限公司

工程静态投资：

23786万元

测算上网电价（含税）：

1.0元/kWh

发电设备年平均利用小时数：

1330小时

项目投资内部收益率（所得税后）：

8.38%

能源问题是世界发展的关键。

随着不可再生的煤、石油、天然气等化石能源不断减少，为了要维持国家的可持续发展，迫切需要可再生新能源，如太阳能、风能、生物质能等。

本项目建设地点位于**省**市**县**镇范杖子村，纬度为41.05N、经度为118.18E，厂区水平面年平均辐射量为：

5558.22MJ/m²/a，属于二类地区，该地区太阳能资源很丰富，适合开展大型光伏电站的建设。

项目规划装机容量为100MWp,本期建设20MWp。

本项目光伏组件铺设在甲方提供的用地红线图内，占用面积、铺设的组件数量及容量如下表

表1-1组件敷设数量列表

铺设类型

占地面积（亩）

组件类型

铺设数量（片）

容量（MWp）

固定式39°倾角

900

多晶硅245W

82000

20

光伏组件在光照及常规大气环境中使用会有衰减，按系统25年输出每年衰减0.8%计算发电量。

本工程25年总发电量约为66514.86万kWh，25年年平均发电约2660.59万KWh，年利用小时数为：

1330小时。

本工程采用“分区发电、集中并网”方案：

根据地形及方位不同将光伏发电系统分为20个分系统，每个光伏发电分系统容量约为1MW，每个分系统通过2台500kW逆变器整流逆变输出270V三相交流电后，通过电缆分别连接到1000kVA双分裂变压器的低压侧，通过集电线路送至电控楼内35kV配电装置，再通过主变升压至110kV,然后以110kV电压等级接入电网。

本项目建成后新增装机容量约为20MWp，年平均发电量为2660.59万KWh。

与相同发电量的新建常规燃煤电厂相比，采用《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）限值指标进行计算。

按标煤煤耗为330g/kW·h计，每年可为国家节约标准煤8779.95t。

每年减少排放温室效应气体二氧化碳（CO2）约21888t。

每年减少排放大气污染物SO2约10.14t、NOX约10.14t，减少烟尘排放量3.0t、汞及其化合物3.0t。

1.1.2编制依据

（1）****有限公司“委托书”；

（2）《光伏发电工程可行性研究报告编制办法》（试行）（GD003—2011）；

（3）国家、地方和行业的有关法律、法规、条例以及规程和规范。

1.1.3地理位置

本项目建于**省**县**镇范杖子村，纬度为41.05N、经度为118.18E。

图1-1厂址地理位置图

厂区水平面年平均辐射量为：

5831.28MJ/m²/a，属于二类地区，该地区太阳能资源很丰富，适合开展大型光伏电站的建设。

1.1.4投资主体

本项目由****有限公司独资兴建。

****集团公司（简称****集团）是国内五大发电集团之一，是集电力、煤炭、铝业、铁路、港口各产业于一体的综合性能源集团，在全国惟一同时拥有水电、火电、核电、新能源资产，是国家三大核电开发建设运营商之一。

公司组建于2012年12月29日，注册资本金人民币80亿元。

在党中央、国务院的正确领导下，公司认真贯彻落实科学发展观，秉承“四个坚持”发展总方针，即：

坚持“电为核心、煤为基础、产业一体化协同发展”的发展思路，坚持“电源结构和产业结构调整”的战略核心，坚持“背靠资源，面向市场”的发展原则，坚持“建设国际一流能源集团”的发展目标，坚定实施“三步走”战略，并胜利实现了第一阶段发展目标。

截止到2010年底，公司拥有电力装机容量7072万千瓦，其中水电装机容量1774万千瓦，居五大发电集团第一位，在全部装机容量中清洁能源比重30％，居五大发电集团第一位。

公司拥有煤炭产能7275万吨，居国内涉煤央企第三位，电解铝产能208万吨，居全国第二位，世界第五位。

公司资产总额4403亿元，其中归属于母公司净资产306亿元，居五大发电集团第一位，拥有6家上市公司，员工总数11.68万人。

****有限公司本部设立13个部室，员工52名，公司所属单位19个，其中全资公司4个、控股公司3个、委托管理企业2个、区域及直管项目单位10个。

公司资产总额51.4亿元。

在运8个热电厂,最大单机容量30万千瓦,2个风电场,总装机容量100.9万千瓦。

总工业热负荷614t/h,供热面积2946万平方米,占石家庄市供热总面积的40%,承担着470多家单位的热力供应任务。

1.2附表

表1-2光伏电站工程特性表

一、光伏发电工程站址概况

项目

单位

数量

备注

装机容量

MWp

20

占地面积

亩

900

海拔高度

m

498-516

纬度（北纬）

°

41.05

经度（东经）

°

118.18

年平均水平面太阳总辐射量

MJ/m2

5558.22

年平均日照小时数

h

2590.86

二、主要气象要素

多年平均气温

℃

7.5℃

多年极端最高气温

℃

42.1℃

多年极端最低气温

℃

-31.4℃

多年最大冻土深度

cm

139

多年最大积雪厚度

cm

17

多年平均风速

m/s

1.9

多年极大风速

m/s

25.5

多年平均沙尘暴日数

d

4

多年平均雷暴次数

次

28

三、主要设备

编号

名称

单位

数量

备注

1、光伏组件（型号：

245Wp/多晶硅）

1.1

峰值功率

Wp

245

1.2

开路电压（Voc）

V

37.62

1.3

短路电流（Isc）

A

8.59

1.4

工作电压（Vmppt）

V

29.79

1.5

工作电流（Imppt）

A

8.21

1.6

峰值功率温度系数

%/℃

-0.45

1.7

开路电压温度系数

%/℃

-0.33

1.8

短路电流温度系数

%/℃

0.062

1.9

10年功率衰减

%

9

1.10

25年功率衰减

%

18

1.11

外形尺寸（长×宽×高）

mm

1650×991×40

1.12

重量

kg

19.5

1.13

数量

块

82000

1.14

向日跟踪方式

——

固定式

1.15

固定倾角角度

°

39°

2、逆变器

2.1

输出额定功率

kW

500

2.2

最大直流输入功率

kW

550

2.3

最大阵列开路电压

V

1000

2.4

最高转化效率

%

98.7%

2.5

欧洲效率

%

98.5%

2.6

最大功率跟踪（MPPT）范围

V

500～820

2.7

额定电网电压

V

315

2.8

最大直流输入电流

A

1225

2.9

额定电网频率

Hz

50Hz/60Hz

2.10

功率因数

——

≥0.99

2.11

宽/高/厚

mm

2200×2180×850

2.12

重量

kg

2000

2.13

工作环境温度范围

℃

-30～＋55

2.14

数量

台

40

3、箱式升压变电站

3.1

台数

台

20

3.2

容量

MVA

1

3.3

额定电压

kV

35kV

4、升压主变压器

4.1

台数

台

1

4.2

容量

MVA

50

4.3

额定电压

kV

110

5、升压变电站出线

5.1

出线回数

回

1

5.2

电压等级

kV

110

四、土建施工

编号

名称

单位

数量

备注

1

光伏电池设备基础（∮76mm钢桩）材量

根

45100

2

支架钢材

套

2100

3

土石方开挖

m3

800

4

土石方回填

m3

275.8

5

基础混凝土C30

m3

155.8

6

垫层混凝土C10

m3

14

7

钢筋

t

7.48

8

施工总工期

月

5.5

五、概算指标

编号

名称

单位

数量

备注

1

静态总投资

万元

2

动态总投资

万元

3

单位千瓦静态投资

元/kWp

4

单位千瓦动态投资

元/kWp

5

设备及安装工程

万元

6

建筑工程

万元

7

其他费用

万元

8

基本预备费

万元

9

建设期贷款利息

万元

六、经济指标

编号

名称

单位

数量

备注

1

装机容量

MWp

20

2

年平均上网电量

万kW.h

2660.59

3

上网电价（25年）

元/kWp

含税

4

项目投资收益率

%

税前

5

项目投资收益率

%

税后

6

资本金收益率

%

税后

7

投资回收期

年

税后

8

借款偿还期

年

9

资产负债率

%

2　太阳能资源

2.1概述

在茫茫宇宙中，太阳只是一颗非常普通的恒星，在广袤浩瀚的繁星世界里，太阳的亮度、大小和物质密度都处于中等水平。

太阳是位于太阳系中心的恒星，它几乎是热等离子体与磁场交织着的一个理想球体，它主要由氢气、氦气和其它元素组成，其中氢约占71.3%、氦约占27%，其它元素占2%。

太阳的表面温度可达6000℃，内部温度高达1500万℃，内部压力也极大，在如此高温高压之下进行着由氢变氦的热聚变反应，从而释放出大量的辐射能。

太阳辐射到地球的陆地表面的能量，一年大约有12万TW。

相对于人类的生活而言，太阳能可以说是取之不尽、用之不竭的。

太阳能资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。

它既是一次能源，又是可再生能源。

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、中国西藏、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。

2.2太阳能资源概况

我国属太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时。

我国太阳能资源的年分布，总的来看具有高原大于平原、内陆大于沿海和气候干燥区大于气候湿润区等特点。

青藏高原为一稳定的辐射高值区，高中心在雅鲁藏布江流域一带，我国太阳年总辐射量最大值可达2450kWh/m²以上。

高值带由此向东北延伸，内蒙古高原也为一相对的高值区，等值线在高原东部边缘密集。

与青藏高原东部紧邻的四川盆地辐照量很快下降，为我国辐射资源相对较低的地区。

我国太阳能资源的基本特征主要由地理纬度、地形和大气环流条件所决定，具有明显的地域特色：

1.纬度和季节影响特点。

纬度对总辐照分布的影响主要反映在我国东部地区，其主要表现是年总辐照量等值线走向的纬向趋势。

这是总辐射分布的总背景，体现了天文因子（天文辐射）对总辐射形成的主导作用。

随着季节的改变，纬度影响程度可因天文因素和大气环流因素作用对比发生改变而有所变化。

2.地形影响特点。

地形对总辐射分布的影响主要通过海拔高度差异表现出来。

青藏高原平均海拔高度在4000米以上，其对太阳总辐射分布影响最突出。

由太阳总辐射分布图看，在青藏高原地区为明显的高值中心。

这主要是海拔高度高所造成的大气对太阳辐射的吸收、散射过程减弱的结果。

天山、祁连山等高大山系的辐射状况应与高原相似，在青藏高原东部边缘，由于海拔高度的急剧变化，出现总辐照等值线密集现象。

四川盆地封闭的地形条件，形成了总辐射的低中心。

青藏高原和四川盆地在反映地形对辐射分布方面是比较典型的。

至于其他地区地形的影响，则因山体高度较低或山体水平伸延尺度相对较小等缘故，表现较不明显。

3.大气环流影响特点

大气环流对总辐射分布的影响主要通过云状况演变反映出来。

实际总辐射分布式纬度、地形、和大气环流条件综合影响的结果。

由于前两者的影响相对比较固定，唯有大气环流条件影响的变异性最大。

长江中下游及其以南地区的副热带高压以及华北雨带对夏季总辐射反映最明显。

雨季对青藏高原总辐射的影响也很突出。

大气环流条件对各地总辐射年变化的影响也较大，它主要造成某些地区总辐射最大值、最小值出现的月份的位移。

图2-1中国太阳能资源分布图（MJ/m2/a）

2.3厂址区域太阳能资源概况

**位于东经113°04'至119°53'，北纬36°01'至42°37'之间，地处华北，漳河以北，东临渤海、内环京津，西为太行山地，北为燕山山地，燕山以北为张北高原，其余为**平原，面积为18.88万平方千米；东与天津市毗连，东南部、南部衔山东、河南两省；西倚太行山与山西省为邻，西北与内蒙古自治区交界，东北部与辽宁接壤。

图2-2**省太阳能辐射分布示意图（kWh/m2/a）

全省地势由西北向东南倾斜。

西北部为山区、丘陵和高原，其间分布有盆地和谷地，中部和东南部为广阔的平原。

海岸线长487公里。

全省地势西北高、东南低，由西北向东南倾斜。

地貌复杂多样，高原、山地、丘陵、盆地、平原类型齐全，有坝上高原、燕山和太行山地、**平原三大地貌单元。

坝上高原属内蒙古高原一部分，平均海拔1200~1500m，占全省总面积的8.5%；燕山和太行山地，其中包括丘陵和盆地，海拔多在2000m以下，占全省总面积的48.1%；**平原是华北大平原的一部分，海拔多在50m以下，占全省总面积的43.4%。

年日照时数2400～3100小时；年均降水量300～800mm；一月平均气温在3℃以下，七月平均气温18℃至27℃，四季分明。

全省年平均气温在4～13℃之间，一月-4～2℃，七月20～27℃，大体西北高东南低，各地的气温年较差、日较差都较大，全年无霜期110～220天。

拟建光伏电站位于**省**市**县。

**县属大陆性季风气候。

由于地貌复杂，高山丘陵交错起伏，川谷纵横，形成许多小气候区。

总的特点是：

寒冷期长，山谷风大，雨量集中，日照充足，昼夜温差大，四季分明，灾害性气候多。

春季风大干旱，回暖较快；春季雨量充沛，高温高湿；秋季天高云淡，大有秋高气爽之感；冬季西北风呼啸，干冷逼人。

**县隶属**省**市，按照我国太阳能资源区划表，**地区是光照时间比较丰富的地区之一，为全国Ⅱ类“很丰富带”地区。

该区域平均海拔430m～450m，大气环境清澈透亮，全年有效日照大于2600小时，太阳能资源比较丰富，年均太阳总辐射量5558.22MJ/m²/a，是**省太阳能资源最为丰富的地域之一，有较好的太阳能利用开发条件。

2.4设计依据与参考资料

2.4.1设计依据

1、中华人民共和国气象行业标准《太阳能资源评估方法》（QX/T89-2008）；

2.4.2参考资料

1、沽源气象站基本情况，包括地理位置、海拔高度等；

2、沽源气象站1981-2010年的日照时数和1983年总辐射资料；

3、平泉县气象站基本情况，包括地理位置、海拔高度、设立时间；；

4、平泉县气象站记录的气象要素特征值等；

5、美国宇航局（NASA）提供的卫星观测资料。

2.5参证气象站

2.5.1沽源气象站基本情况

沽源气象站，位于东经115°41'，北纬41°40'，平均海拔1536m，位于本光伏电站中心位置东方向约218km处。

2.5.2沽源气象站太阳能资源数据

距离该场址较近的气象站为沽源气象站，本次报告只收集到本次只收集到拟选光伏场区附近沽源气象站1981-2010年的日照时数和1983年总辐射资料，未能收集到历年的总辐射资料，所以在实际的处理过程中，先利用北京南郊观象台多年总辐射和日照时数的历史数据推算出北京地区的as、bs参数，进而通过日照时数来推算出沽源地区各月的总辐射值。

as和bs参数值随大气状况、时间和地理纬度而变化，可在一定程度上反映大气对太阳辐射吸收和散射的时空特性。

as、bs参数的理论计算方法如下：

Rs=（as+bs*n/N）*Ra

式中：

Rs：

太阳总辐射，单位为兆焦每平方米每天（MJm-2day-1）；

n：

实际日照时数，单位为小时（hour）；

N：

可能日照时数，单位为小时（hour）；

n/N：

日照百分率；

Ra：

地外太阳辐射，单位为兆焦每平方米每天（MJm-2day-1）；

as：

表示阴天（n=0）时到达地球表面的地外太阳辐射透过率；

as+bs：

表示晴天（N=0）时到达地球表面的地外太阳辐射透过率。

通过计算北京南郊观象台，推出北京地区的as和bs参数见表2-1。

表2-1北京地区各月as和bs

根据上表中给出的各月as、bs值，以及沽源气象站1981-2010年的各月日照时数（见表2-2）。

推算得到沽源气象站1981-2010年各月的总辐射值，见表2-3。

表2-2沽源气象站年日照时数单位：

h

表2-3沽源气象站多年平均各月总辐射单位：

MJ/m2/m

月份

1月

2月

3月

4月

5月

6月

1981-2010年多年平均

240.8

309.5

458.2

539.5

632

615.3

月份

7月

8月

9月

10月

11月

12月

1981-2010年多年平均

597.6

545.7

454.6

361.1

247.7

206.7

2.5.3平泉县气象站基本情况

平泉县气象站，位于**县下板城镇中磨村，平均海拔269.2m，位于本光伏电站中心位置南方向约37km处。

2.5.4平泉县太阳能资源数据

2.5.4.1平泉县气象要素特征值

表2-4平泉县气象要素特征值

平泉县气象站：

统计年份：

1977-2007年

项目

单位

指标

发生时间

气温

多年平均

℃

7.5

多年极端最高

℃

42.1

2000年7月14日

多年极端最低

℃

-31.4

1990年1月31日

气压

多年平均

hpa

957.2

水汽压

多年平均

hpa

8.4

降水量

多年平均年总量

mm

560

多年一日最大

mm

110.1

1984年8月10日

风速

多年平均

m/s

1.9

多年最大

m/s

15.3

多年极大

m/s

25.5

30年一遇瞬时最大风速

m/s

25.5

雷暴

多年平均（1977-2008年）

次

39

多年最多

次

52

1980，1990，1991年

多年最少

次

沙尘暴

多年平均

日

只有2002年出现

多年最多

日

4

2002年

大风

多年最多

日

13

2002年

结冰期

多年平均

日

209

多年最长

日

227

1990年9月18日至1991年5月2日

多年最短

日

冻土深度

多年最大

cm

139

1977年

积雪深度

多年最大

cm

17

2007年3月3-4日

2.5.4.2平泉县日照数据

表2-5平泉县气象站提近5年供日照统计：

序号

年份

光照时间（小时/年）

1

2006年

2598.1

2

2007年

2691.5

3

2008年

2659.4

4

2009年

2666

5

2010年

2339.3

5年平均

2590.86

2.5.5NASA太阳能资源数据

本报告参考美国NASA气象数据库提供的项目所在地（纬度41.05N、经度118.18E）的22年平均水平面上各月总辐射。

表2-6水平面上的各月太阳辐射量（单位：

kWh/m²/d）

月份

一月

二月

三月

四月

五月

六月

七月

八月

九月

十月

十一月

十二月

2.65

3.60

4.79

5.87

6.44

6.11

5.47

5.21

4.69

3.71

2.72

2.29

图2-3水平面上的各月太阳辐射量（单位：

kWh/m²/d）

根据表中的辐射数据，厂区水平面上月平均辐射为：

4.46kWh/m²/d,厂区水平面年平均辐射量为：

1627.9kWh/m²/a。

2.6数据分析

2.6.1太阳能资源数据分析

由于本次光伏场址内没有实测光辐射数据，报告中将通过下载场址区域美国NASA气象数据库。

美国NASA气象数据库属于卫星遥感数据，不能真实反应该区域地面的真实值，在一定的区域内可能偏高或偏低。

沽源气象站距离光伏电站距离较远，数据存在一定偏差。

沽源气象站距离光伏场址较近，将通过沽源气象站点的NASA气象数据和以上推出的沽源气象站多年辐射值进行对比，利用其修正系数对场址区域下载的NASA数据进行修正。

通过计算，沽源气象站多年平均年辐射量为5208.7MJ/m2/a。

沽源气象站点的NASA气象数据中多年平均年辐射量为5500.211MJ/m2/a。

沽源气象站多年辐射值与NASA数据修正系数采用0.947。

表2-7场址区域光伏辐射量修正表

月份

NASA数据月辐射总量（kWh/m²/d）

修正后月辐射总量（kWh/m²/d）

1

2.65

2.51

2

3.6

3.41

3

4.79

4.54

4

5.87

5.56

5

6.44

6.10

6

6.11

5.79

7

5.47

5.18

8

5.21

4.93

9

4.69

4.44

10

3.71

3.51

11

2.72

2.58

12

2.29

2.17

合计

4.46

4.23

图2-4场址区域月平均辐射量变化图

经修正后，场址区水平面年平均辐射量为：

1543.95kWh/m²/a。

2.6.2环境温度条件影响分析

本工程选用逆变器的工作环境温度范围为-25～+55℃，选用电池组件的工作温度范围为-40～+85℃。

正常情况下，太阳电池组件的板面工作温度要比当时环境温度高出10℃~30℃左右。

根据气象站提供的多年实测气象资料，本工程场址区的多年平均气温7.5℃，多年极端最高气温42.1℃，多年极端最低气温-31.4℃。

因此，按本工程场区极端气温数据校核，本项目太阳电池组件的工作温度可控制在允许范围内。

本项目逆变器在采取措施后，其工作温度可控制在允许范围内。

故场址区气温条件对太阳能电池组件及逆变器的安全性没有影响。

另外，本工程太阳能电池组件运行环境温度年平均温度适宜，在太阳能电池组件的串并联组合设计中，应根据当地的实际气温情况进行温度修正计算，以确保整个太阳能发电系统在全