1235kw用户侧并网光伏发电项目建设可行性研究报告.doc

1235KW用户侧并网光伏发电项目
目录
第1章 综合说明
1.1 概述及申报单位情况
1.2太阳能资源
1.3 建设条件
1.4 项目任务与规模
1.5 用户侧并网总体设计及发电量计算
1.6 电气部分
1.7 土建工程
1.8 消防设计
1.9 施工组织
1.10 工程管理设计
1.11 环境保护
1.12 劳动安全与工业卫生
1.13 节能降耗
1.14 工程设计概算
1.15 财务评价与社会效果分析
1.16 结论和建议
第2章 太阳能资源
2.1 自然地理概况
2.2 气候特征
2.3 太阳能资源
第3章 建设条件
3.1 工程气象
3.2 场地建设条件
3.3 用户侧并网光伏发电工程项目建设条件的评价
第4章 项目任务与规模
4.1工程名称
4.2工程规模
4.3 工程建设必要性
第5章 用户侧并网总体设计及发电量计算
5.1 光伏组件选型
5.2 光伏阵列运行方式选择
5.3 逆变器的选型
5.4 光伏方阵设计
5.5 方阵接线方案设计
5.6 光伏发电工程年上网电量计算
第6章 电气部分
6.1设计依据和原则
6.2 电气设备
6.3监控及通讯装置
第7章 土建工程
7.1 设计依据
7.2 建筑部分
7.3 结构部分
第8章 消防设计
8.1 工程消防总体设计
8.2 工程消防设计
第9章 施工组织设计
9.1 施工条件
9.2 施工总布置
9.3 施工交通运输
第10章 工程管理设计
10.1 项目法人
10.2 劳动定员
10.3 建设工期
10.4 工程管理机构
10.5 主要管理设施
第11章 环境及生态保护与水土保持
11.1 环境保护
11.2 水土保持
11.3 结论
第12章 劳动安全与工业卫生
12.1 概述
12.2 主要危险、有害因素分析
12.3 工程安全卫生设计
12.4 结论
第13章 节能降耗
第14章 投资概算及经济分析
14.1 投资概算
14.2 资金筹措
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：本项目为1235KWp用户侧并网光伏发电工程。
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、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
__________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。
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_____年____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：财政补贴0元/Wp，其余30％为项目资本金，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）《光伏发电工程可行性研究报告编制办法》GD003-2011；
6）本工程可行性研究技术咨询合同；
7）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3.45小时。本阶段采用_______日照辐射作为用户侧并网的设计依据。
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，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：1235KWp用户侧并网光伏发电工程
建设性质：新建
生产规模：该项目建设规模为1235KWp，年发电量约为113.7万kWh。
建设地点：详细地址(略)
1.5 用户侧并网总体设计及发电量计算
1.5.1 安装位置、固定方式及区域划分
用户侧并网的安装位置布置灵活，常见的光伏系统按安装位置可分坡屋面光伏系统、平屋面光伏系统、地面光伏系统、BIPV建筑光伏一体化系统。
1、坡屋面光伏系统一般根据屋面情况布置光伏组件。
2、平屋面光伏系统一般有平铺和倾斜两种布置光伏组件方式。常见平屋面形式为：混凝土平屋面、彩钢板平屋面、钢结构平屋面、球节点屋面等。
3、地面光伏系统一般有固定式、单轴跟踪、双轴跟踪三种形式。
4、BIPV建筑光伏一体化系统中光伏组件在正常工作时还要起到建筑构件的作用，一般采用跟随建筑角度平铺的方式。
对与区域的划分，当存在下列情况时，可将工程分为几个区域进行设计：
1、光伏阵列的安装位置不同。
2、光伏组件的型号不同。
3、阵列的跟踪方式及安装角度不同。
4、相隔距离过远也可分为不同区域。
根据工程实际情况，安装位置、固定方式及区域划分如下：
序号
区域名称
安装位置
固定方式
1
平屋顶区域1
平屋顶
倾角固定

1.5.2 主要设备选型
现阶段本工程拟采用下表1.5.2-1中太阳能电池组件及逆变器进行光伏发电的系统设计和发电量预测。
表1.5.2-1 主要设备型号
序号
区域名称
安装容量
组件型号
组件数量
逆变器型号
逆变器数量
1
平屋顶区域1
1235
TSM-200DC80 200W
6240
TBEA-GC-250K3
5

1.5.3 用户侧并网方阵布置方案
本项目建设规模为1235KWp，实际布置容量为1248KWp，各区域的阵列布置见下表1.5.3-1
1235KWp用户侧并网的阵列布置尽量集中及减小光伏阵列前后遮挡影响、避开障碍物的遮挡影响。具体阵列的布置见下表1.5.3-1。
表1.5.3-1 阵列布置
序号
区域名称
固定方式
阵列/跟踪轴倾角(°)
阵列/跟踪轴方位(°)
组件布置方式
横向组件布置(块)
竖向组件布置(块)
每排间距(m)
每列间距(m)
1
平屋顶区域1
倾角固定
21
0
竖置
16
2
1.89
1

1.5.4发电量计算
整个工程的损耗共包括失配损耗、温度损耗、线路损耗、设备损耗、组件表面清洁度损耗等部分，另外光伏组件也会随着运营时间的增长逐年递增，在综合考虑这些因素后，发电量在表1.5.4-1中列出。
表1.5.4-1 发电量表
序号
区域名称
总效率
年初始发电量(KWh)
总发电量(KWh)
1
平屋顶区域1
79.5%
1294064.15
28426605.97

1.6 电气部分
1235KWp用户侧并网光伏发电工程分为1个发电区域，主要电气设备见表1.6-1。
表1.6-1 主要电气设备列表
设备及材料名称
型号
数量
单位
平屋顶区域1 光伏组件
TSM-200DC80 200W
6240
块
平屋顶区域1 逆变器
TBEA-GC-250K3
5
台
并网位置1 防逆流控制器
切断型 定制
1
台
并网位置1 交流配电单元
定制
1
台

1.7 土建工程
根据项目实际情况填写（略）
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。
1.9 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。
1.10 工程管理设计
根据用户侧并网工程生产经营的需要，本着精干、统一、高效的原则，本期工程拟定定员标准为2人，主要负责用户侧并网项目的建设、经营和管理。
用户侧并网工程大修可委托外单位进行，以减少定员。
本项目初步运营期25年，建设期1年。
1.11 环境保护
光伏发电是清洁、可再生能源。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。本工程总装机容量1235KWp，每年可为提供电量约113.7万kW·h。与燃煤电厂相比，每年可节约标煤395.7t。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。用户侧并网项目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。
1.12 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，用户侧并网项目劳动安全与职业卫生条件较好。
1.13 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。
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。采取上述原则可提光伏用户侧并网项目的发电效益，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。
1.14 工程设计概算
发电工程静态投资为：1140.62万元，单位造价为：9139.58元/KWp。
建筑工程费：162.99万元， 单位千瓦造价：1306.01元/kWp；
设备购置费：878.31万元，单位千瓦造价：7037.74元/kWp；
安装工程费：38.15万元，单位千瓦造价：305.69元/kWp；
其他费用：61.17万元，单位千瓦造价：490.14元/kWp。
1.15 财务评价与社会效果分析
1.15.1 融资后分析
项目资本金内部收益率：8.76%
全部投资内部收益率：8.11%
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。
1.15.2 社会效果分析
该项目利用太阳能资源建设用户侧并网工程，属于国家和省相关产业政策鼓励发展的项目。
1.16 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
简述距离项目所在地附近气象站位置、观测场海拔高度等。（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

用户侧并网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）
表2.3.1-1
当地气象资料表：
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
2.18
0.8
97.62
7.7
二月
2.24
0.9
97.44
9.4
三月
2.4
0.8
97.14
12.8
四月
3.21
0.8
96.74
18.3
五月
3.96
0.8
96.39
22.4
六月
4.18
0.7
96.04
25.4
七月
5.31
0.9
95.97
28
八月
4.66
0.9
96
27.4
九月
3.94
0.8
96.51
24.6
十月
3.5
0.7
97.1
20
十一月
2.98
0.7
97.47
14.4
十二月
2.82
0.7
97.72
8.8
年平均
3.45
0.79
96.85
18.27

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 场地建设条件（略）
3.3 用户侧并网光伏发电工程项目建设条件的评价（略）
第4章 项目任务与规模

4.1工程名称： 1235KWp用户侧并网光伏发电工程
4.2工程规模：本期光伏发电项目工程规模1235KWp，建设面积共计____㎡。
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，光伏发电工程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
建设太阳能光伏发电工程，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，太阳能光伏发电工程作为清洁能源将会对电网形成有益的补充，符合国民经济的发展需要。

第5章 用户侧并网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。目前在光伏发电工程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，并考虑实际情况，本阶段各安装区域拟采用的太阳能电池组件如下：
序号
区域名称
组件类型
1
平屋顶区域1
单晶硅

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，根据用户侧并网的设计特点及相关政策的规定，初步选定选用如下表中组件。见表5.1-1
表5.1-1 组件型号及厂家列表（参数见下节）
序号
区域名称
安装容量
组件型号
生产厂家
组件数量
1
平屋顶区域1
1235
TSM-200DC80 200W
常州天合光能有限公司
6240

5.2 光伏阵列运行方式选择
5.2.1 太阳能电池组件的安装位置及放置形式
用户侧并网的安装位置布置灵活，常见的光伏系统按安装位置可分坡屋面光伏系统、平屋面光伏系统、地面光伏系统、BIPV建筑光伏一体化系统。
1、坡屋面光伏系统一般根据屋面情况布置光伏组件。
2、平屋面光伏系统一般有平铺和倾斜两种布置光伏组件方式。常见平屋面形式为：混凝土平屋面、彩钢板平屋面、钢结构平屋面、球节点屋面等。
3、地面光伏系统一般有固定式、单轴跟踪、双轴跟踪三种形式。
4、BIPV建筑光伏一体化系统中光伏组件在正常工作时还要起到建筑构件的作用，一般采用跟随建筑角度平铺的方式。
通过综合考虑，本工程的太阳能电池组件的放置形式见下表5.2.1-1。
表5.2.1-1
序号
区域名称
安装位置
固定方式
1
平屋顶区域1
平屋顶
倾角固定

5.2.2 光伏组件阵列倾斜面辐射量及阵列倾角
5.2.2.1、各月倾斜面上的平均辐射量Ht
任意倾角任意方位的光伏阵列倾斜面月平均辐射量采用Klein和Theilacker(1981)提出的天空各向异性模型，此种计算方法是国际上公认及最常用的计算方法，模型做以下简述，详细请查阅相关文献。
公式1、Ht = Hbt + Hdt + Hrt
公式2、Ht1 = f(β，γ，ρ，N，E，Hbt，Hdt)
公式3、Ht2 = f(β，γ，ρ，N，E，Hbt，Hdt)
公式4、Ht3 = f(ρ，N，E，Hbt，Hdt)
注：公式1为计算倾斜面上月平均辐射量的基础公式
公式2、3、4为各种跟踪方式倾斜面上月平均辐射量的简式
Ht——倾斜面上的月平均辐射量
Ht1——固定式倾斜面上的月平均辐射量
Ht2——单轴跟踪倾斜面上的月平均辐射量
Ht3——双轴跟踪倾斜面上的月平均辐射量
Hbt——直接太阳辐射量
Hdt——天空散射辐射量
Hrt——地面反射辐射量
β——倾斜面与水平面之间的夹角
γ——倾斜面的方位角
ρ——地面反射率，取值为0.2(见附表)
N——当地纬度
E——当地经度
不同地表状态的反射率
地面状态
反射率
地面状态
反射率
地面状态
反射率
沙漠
0.24～0.28
干湿土
0.14
湿草地
0.14～0.26
干燥地带
0.1～0.2
湿黑土
0.08
新雪
0.81
湿裸地
0.08～0.09
干草地
0.15～0.25
冰面
0.69

5.2.2.2、最佳的阵列倾角βbest
当为固定式时，最佳的倾角可提高发电量，而在跟踪系统中则不需要最优的阵列倾角。最佳阵列倾角共列出了两种计算方法，第一种为全年接受辐射量最大原则，第二种为全年最大发电量原则。
公式1、βbest = f(ΣHt，β )
公式1的描述：
1、设定方阵倾角为0°
2、计算出方阵倾角为0°时全年各月阵列倾斜面平均日辐照度平均值。
3、增大方阵倾角，重复2步操作，直到方阵倾角增大为90°，得到91组P1，与最大值相对应的倾角即最优倾角。
公式2、βbest = f(ΣEp，β)
公式2的描述：
1、确定光伏阵列倾斜面上的平均辐照度、组件透风状况、组件类型、组件功率温度系数、当地全年各月环境温度等。
2、得到全年各月方阵温度损耗。
3、设定方阵倾角为0°。
4、计算全年各月阵列倾斜面平均日辐照度。
5、假定一定容量的方阵，考虑温度损耗计算各月发电量的平均值。
6、增大方阵倾角，重复4、5步操作，直到方阵倾角增大为90°，得到91组结果，与最大值相对应的倾角即最优倾角。
公式3、ΣEp =ΣHt *(1+ ( f – T ) * γ)
注：公式1为循环β，得到ΣHt最大值的最佳倾角计算简式
公式1为循环β，得到ΣEp最大值的最佳倾角计算简式
公式3为ΣEp的计算简式
Ht——倾斜面上的月平均辐射量
βbest——最佳的阵列倾角
Ep——各月发电量
β——阵列倾角
f——组件的工作温度
T——标准测试条件下组件工作温度25℃
γ——功率温度系数
根据上述公式计算及综合考虑，阵列（跟踪轴）的倾角方位如下表5.2.2.2-1。
表5.2.2.2-1 阵列（跟踪轴）的倾角方位
序号
区域名称
固定方式
阵列/跟踪轴倾角(°)
阵列/跟踪轴方位(°)
1
平屋顶区域1
倾角固定
21
0

5.3 逆变器的选型
5.3.1 逆变器选择的条件
1)组件工作温度：组件的工作温度影响组件的电性能参数，为使设计更加缜密，计算过程中运用组件夏季或冬季工作温度下的电性能参数，而不是标准测试条件下的电性能参数。光伏组件在标准测试条件下的电性能参数（辐照度1000W/㎡ AM=1.5 电池板温度25℃）不能代表该光伏组件在工作时的实际数据。
2)组件全年最大输出功率：组件的额定峰值功率为实验室环境下得到的，为更合理的选择逆变器，需得到实际应用过程中组件全年最大输出功率。
根据组件电性能参数，组件透风状况、光伏阵列跟踪模式、大气温度、相对湿度、大气压、云量等参数可计算出全年组件最大输出功率。
3)功率比允许值：阵列实际最大输出功率接近逆变器最大直流功率可以提高逆变器的利用率，但逆变器满载运行时转化效率会有一定的损失，此处通过设置功率比允许值来平衡逆变器效率与利用率之间的关系。
一般我们把阵列实际最大输出功率与逆变器最大直流功率比值的最大允许值设置为0.95，注意比值范围不能大于1。
4)用户计划安装容量：根据此区域的面积、选择组件的状况、阵列的跟踪方式可计算区域内最大的安装容量。
5.3.2 逆变器选择
根据逆变器选择的条件确定逆变器的型号见下表5.3.2-1。
表5.3.2-1 逆变器型号表
序号
区域名称
安装容量
逆变器型号
逆变器容量
逆变器数量
1
平屋顶区域1
1235
TBEA-GC-250K3
250k W
5

5.4 光伏方阵设计
本工程设计容量为1235KWp，按最大功率计算，实际布置为1248KWp。
1235KWp用户侧并网的阵列布置尽量集中及减小光伏阵列前后遮挡影响、避开障碍物的遮挡影响。具体阵列的布置见下表5.4-1
表5.4-1 阵列布置表
序号
区域名称
固定方式
组件布置方式
横向组件布置(块)
竖向组件布置(块)
每排间距(m)
每列间距(m)
1
平屋顶区域1
倾角固定
竖置
16
2
1.89
1

5.5 方阵接线方案设计
5.5.1 电池串并联数
电池组件串并联数的确定主要依据其组件的电性能参数、逆变器的参数、当地温度和瞬时辐射强度对开路电压、工作电压及功率的影响来分析。
1）以下对相关公式及原则做简要介绍：
公式1、Vmp ( f ) = Vmp ( 1 + γ △T ) ㏑( e + β △S )
公式2、Voc ( f ) = Voc ( 1 + γ △T ) ㏑( e + β △S )
公式3、△T = T – T ( f )
公式4、△S = S / S ( f ) – 1
公式5、PYmax =(Sti，fe，Vmp (S， f )，Voc (S， f ))
公式6、Sti=(RH，ρ，hPa，YN，JD , WD , ti，β，γ)
原则1、逆变器最大直流输入功率＞ PYmax * Ns * Np
原则2、逆变器最小MPPT电压＜ Vmp ( f ) * Ns
原则3、逆变器最大直流开路电压＞ Voc ( f ) * Ns
原则4、组件系统最大电压＞Voc ( f ) * Ns
注：公式1、2为计算组件任意温度下Vmp( f ) 和Voc( f )，Voc( f )主要应用为冬季组件工作温度，Vmp( f )夏季组件工作温度
公式5为循环一年计算每个时刻相对理想状态下组件的瞬时输出功率的简式，其中的最大值定义为组件全年最大输出功率PYmax
公式6为任意时刻相对理想状态下阵列倾斜面上的辐照度的简式
Ns——每台逆变器接入组件串联数
Np——每台逆变器接入组件并联数
Imp——组件最大功率时电流
f——为组件的工作温度
fe——为任意的环境温度
S——为倾斜面辐照度
K——0.025℃㎡/W
Pymax——组件全年最大输出功率
Vmp(f) ——任意温度及辐照度时组件最大功率时电压
Vmp——标准测试条件下的最大功率时电压
Voc(f) ——任意温度及辐照度时组件开路电压
Voc——标准测试条件下的组件开路电压
T——标准测试条件下组件工作温度25℃
T(f) ——任意组件工作温度
S——标准测试条件下的辐照度1000W/㎡
S(f) ——f温度下相应辐照度
γ——开路电压温度系数
e——常数
β——0.5
Imp——STC下组件最大功率时电流
β——阵列倾角
γ——阵列方位
PYmax——组件全年最大输出功率
RH——相对湿度
YN——云量
ρ——地面反射率
hPa——大气压
ti——任意时刻
Sti——任意时刻相对理想状态下阵列倾斜面上的辐照度
JD——当地经度
WD——当地纬度

根据上述计算，最终确定各区域的组件串联数及每台逆变器接入的组件并联数如下表5.5.1-1
表5.5.1-1 组件串并联表
序号
区域名称
安装容量
逆变器型号
逆变器数量
串联数
并联数
1
平屋顶区域1
1235
TBEA-GC-250K3
5
16
78

5.6 光伏发电工程年上网电量计算
本工程按25年运营期考虑，系统25年电量输出衰减幅度为每年衰减0.8%。年发电量按25年的平均年发电量考虑，根据当地气象资料及电池板的固定方式等，最终计算发系统发电效率。系统发电效率分析结果见下表5.6-1。
表5.6-1系统发电效率分析
序号
区域名称
失配损耗(%)
温度损耗(%)
线路损耗(%)
设备损耗(%)
组件表面清洁度损耗(%)
其它损耗(%)
逐年衰减(%)
合计(%)
1
平屋顶区域1
4.5
7.77
1.24
4
3
0
0.8
21.3

由以上数值计算得出，第一年各月实际发电量和第一年到第25年的年发电量。第一年各月实际发电量结果见下表5.6-2，第一年到第25年的年发电量结果见下表5.6-3.

表5.6-2 第1年各月发电量
第一年各月实际发电量
月份
发电量(kWh)
月份
发电量(kWh)
一月
82348.71
七月
146071.69
二月
70375.76
八月
133826.07
三月
79208.1
九月
117080.1
四月
95083.5
十月
118376.6
五月
114709.92
十一月
108770.4
六月
113163
十二月
11505