高碑店屋頂分布式光伏項(xiàng)目建議書(20140306)

河北凌云機(jī)電有限公司屋頂分布式光伏項(xiàng)目建議書華電電力科學(xué)研究院國(guó)家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心二一四年 三月、目 錄1 項(xiàng)目概述11.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介11.2 屋頂概況12 太陽(yáng)能資源分析13 發(fā)電量計(jì)算23.1 太陽(yáng)能電池組件選型23.2 太陽(yáng)能電池組件布置33.2.1 傾角計(jì)算33.2.2 太陽(yáng)電池組件的串、并聯(lián)設(shè)計(jì)43.2.4 光伏裝機(jī)容量確定53.3 發(fā)電量計(jì)算53.3.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)效率分析53.3.2 年理論發(fā)電量計(jì)算54 電氣接入74.1 方案描述74.2 系統(tǒng)組成75 效益分析85.1 發(fā)電企業(yè)財(cái)務(wù)收益率85.2 用電企業(yè)節(jié)電收益85.3 節(jié)能減排991 項(xiàng)目概述1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介河北凌云機(jī)電有限公司位于河北省高碑店市，高碑店市是經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的對(duì)外開(kāi)放城市，財(cái)政省直管市。位于河北省中部，地處北京、天津、保定三角腹地，北距北京68公里，東距天津112公里，南距保定58公里，城區(qū)距北京天安門廣場(chǎng)直線距離為81公里；總面積672平方公里。1.2 屋頂概況河北凌云機(jī)電有限公司廠房現(xiàn)有一廠房長(zhǎng)108米，寬96米，彩鋼瓦結(jié)構(gòu)，可用于鋪設(shè)光伏組件。2 太陽(yáng)能資源分析高碑店市，屬于保定市代管的縣級(jí)市，京、津、保三角腹地，位于北京西南部，地處環(huán)首都京津經(jīng)濟(jì)圈、是京南保北重要的工業(yè)城市。市域地理坐標(biāo)為：東經(jīng)11547241161240，北緯39553392317，項(xiàng)目所在地坐標(biāo)為東經(jīng)11552，北緯3919。項(xiàng)目所在地屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，無(wú)霜期達(dá)183天，年平均氣溫12.4，年平均降水量600毫米；淡水資源充足，地下水總儲(chǔ)量1.2億立方米，水質(zhì)優(yōu)良，沒(méi)有污染。境內(nèi)氣候溫和，四季分明，雨熱同季，屬典型的溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫17.4，年均降水量600毫升，年均無(wú)霜期186天，年均日照2522.9小時(shí)。年輻射總量大于5000MJ/m2。根據(jù)NASA查詢工程區(qū)域太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)如下所示：表3-1 月平均輻射值Lat 30.25JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDecAverageAnnualLon 120.25SSE HRZ2.793.664.695.736.015.765.154.664.233.712.852.444.30K0.630.620.590.580.540.490.450.450.500.570.600.620.55Diffuse0.570.831.271.712.162.402.372.081.631.070.700.531.45Direct6.176.426.446.635.975.124.264.114.615.605.635.665.55Tilt 02.773.564.645.705.975.715.114.644.163.682.822.434.27Tilt 244.464.935.596.095.925.514.994.744.674.814.264.085.00Tilt 395.195.425.805.925.515.054.614.514.695.174.864.815.13Tilt 545.605.605.695.454.844.364.044.084.475.255.165.254.98Tilt 905.194.714.203.382.672.352.282.493.104.264.654.973.68OPT5.695.605.806.096.045.725.144.774.715.265.205.365.45OPT ANG64.055.041.024.010.05.007.0016.033.050.061.067.035.9由NASA數(shù)據(jù)可知，全年水平面日輻射值約為4.30kWh/m2/day，年水平太陽(yáng)輻射量5650.2MJ/m2?？紤]NASA數(shù)據(jù)相較實(shí)際地面數(shù)據(jù)偏高，因此此處考慮10%折減，即年水平太陽(yáng)輻射量5085.18MJ/m2。3 發(fā)電量計(jì)算3.1 太陽(yáng)能電池組件選型本項(xiàng)目暫選用250Wp多晶硅電池組件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算分析，具體參數(shù)見(jiàn)下表。表3-1 250W多晶硅光伏電池技術(shù)參數(shù)峰值功率（W）250開(kāi)路電壓（Voc）35.4短路電流（Isc）7.12工作電壓（Vmpp）27.6工作電流（Impp）6.56最大保險(xiǎn)絲額定值15A尺寸(L*W*H)1650*990*40重量(kg)19.1最大系統(tǒng)電壓 (V)1000VDC額定電池工作溫度（NOCT）462工作溫度-40C 85CPm溫度系數(shù)-0.45%/CVoc溫度系數(shù)-0.33%/CIsc溫度系數(shù)0.06%/C正面最大靜載荷5400Pa背面最大靜載荷2400Pa組件效率15.3%3.2 太陽(yáng)能電池組件布置3.2.1 傾角計(jì)算方陣安裝傾角的最佳選擇取決于諸多因素，如：地理位置、全年太陽(yáng)輻射分布、直接輻射與散射輻射比例、負(fù)載供電要求和特定的場(chǎng)地條件等。對(duì)于固定軸式安裝電池陣列，其最佳傾角即光伏發(fā)電系統(tǒng)全年發(fā)電量最大時(shí)的傾角?？紤]施工方便、安全等因素，采取將光伏板直接沿彩鋼瓦屋面鋪設(shè)的方式，鋪設(shè)角度為8度，根據(jù)RetScreen軟件計(jì)算結(jié)果，可得在8度的傾斜面上各月日平均太陽(yáng)輻射量數(shù)據(jù)如下表所示。表3-2 8度傾角各月平均太陽(yáng)輻射量(MJ/m2m)1 月2 月3 月4 月5 月6 月348.18389.15529.48611.19646.88592.907 月8 月9 月10 月11 月12 月545.78498.65447.82422.37335.53308.47從上表可以看出，高碑店地區(qū)各月平均太陽(yáng)輻射量變化較大，12月份太陽(yáng)輻射量最低，為約308.47MJ/m2m，5月份太陽(yáng)能輻射量最高，約為646.88MJ/m2m。其全年輻射值變化趨勢(shì)如下圖所示：圖3-1最佳傾角各月平均太陽(yáng)輻射量(MJ/m2m)3.2.2 太陽(yáng)電池組件的串、并聯(lián)設(shè)計(jì)太陽(yáng)電池組件串聯(lián)的數(shù)量由逆變器的最高輸入電壓和最低工作電壓、以及太陽(yáng)電池組件允許的最大系統(tǒng)電壓所確定。太陽(yáng)電池組串的并聯(lián)數(shù)量由逆變器的額定容量確定。在條件允許時(shí)，應(yīng)盡可能的提高直流電壓，以降低直流部分線路的損耗，同時(shí)還可減少匯流設(shè)備和電纜的用量。經(jīng)計(jì)算得出：串聯(lián)多晶硅太陽(yáng)電池?cái)?shù)量N為：16N25。本項(xiàng)目屋頂形式多樣，綜合考慮各屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，以盡可能多布置電池板為目標(biāo)，結(jié)合支架承重、抗風(fēng)能力以及250kW和500kW逆變器的允許串聯(lián)組件數(shù)量，本工程N(yùn)取20。則固定式安裝每一路多晶硅組件串聯(lián)的額定功率容量計(jì)算如下：P（N）250Wp18=4500Wp；對(duì)應(yīng)于所選250kW逆變器的額定功率計(jì)算，需要并聯(lián)的路數(shù)：N250/550路。對(duì)應(yīng)于所選500kW逆變器的額定功率計(jì)算，需要并聯(lián)的路數(shù)：N500/5100路。3.2.4 光伏裝機(jī)容量確定根據(jù)前面數(shù)據(jù)分析計(jì)算，確定本項(xiàng)目太陽(yáng)能光伏電池板串聯(lián)數(shù)量為20塊，單個(gè)組串容量為5000Wp。光伏板安裝傾角為8，初步確定本項(xiàng)目屋頂最多可布置209個(gè)串聯(lián)單元，合計(jì)裝機(jī)容量為1045kW。具體屋面布置情況參見(jiàn)附圖1。3.3 發(fā)電量計(jì)算3.3.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)效率分析1）光伏溫度因子光伏電池的效率會(huì)隨著其工作時(shí)的溫度變化而變化。當(dāng)它們的溫度升高時(shí)，不同類型的大多數(shù)光電池效率呈現(xiàn)出降低趨勢(shì)。折減因子取96%。2）光伏陣列的灰塵損耗由于光伏組件上有灰塵或積水造成的污染，經(jīng)統(tǒng)計(jì)經(jīng)常受雨水沖洗的光伏組件其影響平均在24%之間，無(wú)雨水沖洗較臟的光伏組件其影響平均在810%之間。本項(xiàng)目綜合考慮折減系數(shù)取3%，即污染的折減因子取97%。3）逆變器的平均效率目前并網(wǎng)光伏逆變器的平均效率為97.5%左右。4）光伏電站內(nèi)用電、線損等能量損失初步估算光伏陣列直流配電損耗約為3%。其配電綜合損耗系數(shù)為97%。5）機(jī)組的可利用率雖然太陽(yáng)能電池的故障率極低，但定期檢修及電網(wǎng)故障依然造成一定損失，損失系數(shù)取1%，光伏發(fā)電系統(tǒng)的可利用率為99%。6）太陽(yáng)能電池板差異性損耗3%，利用率97%。7）早晚不可利用輻射損失3%，利用率97%。綜合以上各折減系數(shù)，固定式多晶硅電池陣列系統(tǒng)的綜合效率為80%。3.3.2 年理論發(fā)電量計(jì)算根據(jù)所選工程代表年最佳傾斜面上各月平均太陽(yáng)總輻射量可得出本工程月及年峰值日照小時(shí)數(shù)。將太陽(yáng)電池組件所在平面上某段時(shí)間中能接收到的太陽(yáng)輻射量轉(zhuǎn)換為1000W/m2條件下的等效小時(shí)數(shù)稱峰值日照小時(shí)數(shù)。經(jīng)計(jì)算，固定式傾角安裝容量1045kWp，首年發(fā)電量131.82萬(wàn)kWh，年等效利用小時(shí)為1261.42h?？紤]系統(tǒng)20年輸出衰減15.2%，即第20年發(fā)電量為111.78萬(wàn)kWh。由此可以計(jì)算出本工程20年平均利用小時(shí)數(shù)為1165.55h，平均年發(fā)電量121.80萬(wàn)kWh。表3-4 本工程逐年發(fā)電量計(jì)算表年份衰減系數(shù)年發(fā)電量（萬(wàn)kWh）等效利用小時(shí)數(shù)（h）11131.82 1261.42 20.992130.76 1251.33 30.984129.71 1241.24 40.976128.65 1231.15 50.968127.60 1221.06 60.96126.55 1210.96 70.952125.49 1200.87 80.944124.44 1190.78 90.936123.38 1180.69 100.928122.33 1170.60 110.92121.27 1160.51 120.912120.22 1150.42 130.904119.16 1140.33 140.896118.11 1130.23 150.888117.05 1120.14 160.88116.00 1110.05 170.872114.95 1099.96 180.864113.89 1089.87 190.856112.84 1079.78 200.848111.78 1069.69 總和/2436.01 23311.07 平均/121.80 1165.55 4 電氣接入4.1 方案描述太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽(yáng)電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成直流電能，再通過(guò)逆變器將直流電逆變成50赫茲、AC400V的三相交流電。逆變器的輸出端通過(guò)配電柜與變電所內(nèi)的變壓器低壓端（AC400V）并聯(lián)，對(duì)負(fù)載供電，并將多余的點(diǎn)通過(guò)變壓器送入電網(wǎng)。本項(xiàng)目無(wú)蓄電池儲(chǔ)能設(shè)備，當(dāng)陰雨天無(wú)太陽(yáng)時(shí)，由電網(wǎng)供電給負(fù)載。4.2 系統(tǒng)組成本項(xiàng)目有一個(gè)屋頂，作為一個(gè)獨(dú)立的發(fā)電單元控制，根據(jù)容量設(shè)置匯流箱，由匯流箱接入逆變器，逆變器的交流輸出經(jīng)隔離變壓器后，匯總接入升壓變壓器。逆變器輸出為三相AC400V（帶隔離變壓器），頻率50HZ，效率大于96。逆變器的交流輸出接入交流配電柜，配置防雷裝置。經(jīng)交流斷路器接入電網(wǎng)，并配有雙向發(fā)電計(jì)量表。每臺(tái)交流配電柜裝有交流電網(wǎng)電壓表和輸出電流表，可以直觀地顯示電網(wǎng)側(cè)電壓及發(fā)電電流。圖4-1 系統(tǒng)組成方案原理圖5 效益分析5.1 發(fā)電企業(yè)財(cái)務(wù)收益率財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)是在國(guó)家現(xiàn)行財(cái)稅制度和價(jià)格體系的基礎(chǔ)上，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行財(cái)務(wù)效益分析，考察項(xiàng)目的盈利能力、清償能力等財(cái)務(wù)狀況，以判斷其在財(cái)務(wù)上的可行性。本項(xiàng)目裝機(jī)容量為1045kW，企業(yè)目前電力接入為10kV，變壓器容量為3000kVA，由于目前暫無(wú)企業(yè)用電具體數(shù)據(jù)，光伏電站暫按照70%企業(yè)自用，30%上網(wǎng)運(yùn)行。工業(yè)企業(yè)用電平均電價(jià)約1.0元/kWh，考慮為企業(yè)直供電0.9元/kWh，上網(wǎng)按照當(dāng)?shù)鼗痣娒摿驑?biāo)桿電價(jià)0.43元/kWh，國(guó)家對(duì)分布式發(fā)電補(bǔ)貼0.42元/kWh，分布式光伏綜合電價(jià)為1.179元/kW。項(xiàng)目工程靜態(tài)投資按9300元/kW計(jì)算，財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)如下：表5-1 財(cái)務(wù)指標(biāo)匯總表序號(hào)項(xiàng)目名稱（單位）數(shù)值1裝機(jī)容量 （MW）1.0452首年發(fā)電量 （MWh）1318.183總投資 （萬(wàn)元）971.854經(jīng)營(yíng)期平均電價(jià)(含增值稅)（元/kWh）1.1795投資回收期（年）12.076自有資金內(nèi)部收益率 （%）8.037全部投資內(nèi)部收益率（%）5.95從上表數(shù)據(jù)可以看出，項(xiàng)目資本金內(nèi)部收益率為8.03%，可以保證項(xiàng)目具有較為一定的收益性，項(xiàng)目的投資回收期為12.07年。5.2 用電企業(yè)節(jié)電收益以20年計(jì)算，該項(xiàng)目