1MWp分布式光伏可行性研究报告.doc

江苏辉丰农化股份有限公司994.5kw分布式光伏
发电项目可行性研究报告

二〇一六年四月

江苏辉丰农化股份有限公司994.5kw分布式发电项目可行性研究报告
目录
1 综合说明 6
1.1 概述 6
1.2 项目建设背景 6
1.3 项目建设必要性 8
1.4 太阳能资源 8
1.5 项目任务与规模 8
1.6 光伏系统总体方案设计及发电量计算 9
1.7 电气设计 9
1.8 消防设计 10
1.9 总平面布置及土建工程 10
1.10 施工组织设计 11
1.11 工程管理设计 11
1.12 环境保护和水土保持设计 11
1.13 劳动安全与工业卫生设计 11
1.14 社会稳定风险分析 12
1.15 节能降耗分析 12
1.16 工程设计投资估算 12
1.17 结论与建议 13
1.18 附表 13
2 太阳能资源分析 16
2.1 区域太阳能资源 16
2.2 气象站数据统计 18
2.3 太阳能资源综合评价 21
2.4 太阳能资源综合评价 23
第三章 光伏系统总体方案设计及发电量计算 24
3 光伏系统总体方案设计及发电量计算 25
3.1 太阳能电池类型的选择 25
3.2 光伏阵列运行方式选择 30
3.3 逆变器的选择 31
3.4 光伏方阵设计 36
3.5 光伏子方阵设计 37
3.6 光伏发电工程年上网电量计算 38
4 电气设计 41
4.1 电气一次部分 41
4.2 集电线路部分 44
5 消防设计 46
5.1 工程概况和消防总体设计 46
5.2 工程消防设计 47
5.3 施工消防 47
第六章 总平面布置及土建工程 48
6 总平面布置及土建工程 49
6.1 设计安全标准 49
6.2 基本资料和设计依据 49
6.3 总平面布置 50
6.4 光伏阵列支架及逆变器设计 51
6.5 采暖、通风及空调设计 51
6.6 通风消防设计 51
6.7 生产生活及污水处理 51
第七章 施工组织设计 53
7 施工组织设计 54
7.1 设计原则 54
7.2 施工条件 54
7.3 施工总体布置 55
7.4 工程建设用地 56
7.5 主体工程施工 56
7.6 施工总进度 58
7.7 主要施工机械 59
第八章 工程管理设计 60
8 工程管理设计 61
8.1 工程管理机构 61
8.2 主要生产管理设施 61
第九章 环境保护与水土保持设计 62
9 环境保护与水土保持设计 63
9.1 设计依据 63
9.2 环境概况 63
9.3 环境影响分析 64
9.4 水土保持设计 66
9.5 环境和水土影响评价结论 66
9.6 建议 66
第十章 劳动安全与工业卫生 67
10 劳动安全与工业卫生 68
10.1 劳动安全与工业卫生设计规范 68
10.2 工程安全与卫生潜在的危害因素 68
10.3 劳动安全与工业卫生对策措施 68
第十一章 社会稳定风险分析 71
11 社会稳定风险分析 72
11.1 本项目的合法性 72
11.2 拟建项目所在地周边敏感目标和影响分析 72
11.3 项目所在地政府及有关部门的态度 73
11.4 媒体对拟建项目建设实施的态度 73
11.5 结论 73
第十二章 节能降耗 74
12 节能降耗 75
12.1 设计原则和依据 75
12.2 施工期能耗种类、数量分析和能耗指标 75
12.3 主要节能降耗措施 76
12.4 结论意见和建议 77

第一章 综合说明
1 综合说明
1.1 概述
江苏辉丰农化股份有限公司994.5kw分布式光伏发电项目，拟建于江苏省盐城市大丰区江苏辉丰农化股份有限公司仓库屋顶之上。大丰区，位于江苏省东部，黄海之滨，地理坐标为北纬32°56′~33°36′，东径120°13′~120°56，东临黄海，西连兴化市，南与东台市接壤，北与盐城市亭湖区交界，拥有112公里长的海岸线，总面积3059平方千米。
本项目拟建的994.5kw分布式光伏项目为并网型发电，共使用8000块125WpSolibro薄膜组件，4台250KW逆变器，由4台250KW并网柜后，经4回电缆线路接入本工程厂区380V低压侧，线缆采用架空线路。本项目主要利用企业既有的建筑物屋顶有效面积建设，进行光伏组件安装，建设工期3个月。大丰区地理位置图如下：

1.2 项目建设背景
1）合理开发利用光能资源，是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，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。
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国之一，也是少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，在能源生产和消费中，煤炭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。因此，大力开发太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等新能源和可再生能源利用技术将成为减少环境污染的重要措施之一。
根据《中国应对气候变化国家方案》和《可再生能源中长期发展规划》，我国将通过大力发展可再生能源，优化能源消费结构，到2020年，力争使可再生能源开发利用总量在一次能源供应结构中的比重提高到15%。
今后我国在能源领域将实行的工作重点和主要任务仍是加快能源工业结构调整步伐，努力提高清洁能源开发生产能力。以光电、风力发电、太阳能热水器、大型沼气工程为重点，以“设备国产化、产品标准化、产业规模化、市场规范化”为目标，加快可再生能源开发。
近几年，国际光伏发电迅猛发展，光伏发电已由补充能源向替代能源过渡，并在向并网发电的方向发展。2007年底国家发展和改革委员会下发了《关于开展大型并网光伏示范电站建设有关要求的通知》，鼓励在宁夏、新疆、西藏、青海、甘肃等太阳能资源丰富地区开展大型并网光伏电站的建设工作。
2）促进地区国民经济可持续发展的需要
我国能源结构以煤炭为主，一次能源品种的消费构成比例为：煤炭占69.7%、石油占20.3%、天然气占3.0%、水电占6.0%、核电0.8%，其他0.2%。可以看出，煤炭在我国能源结构中比例超过2/3，而比较清洁的化石燃料（如石油和天然气）比例较小，与世界能源结构形成鲜明对照。
中国是世界SO2排放最严重的国家，因而也是酸雨污染最严重的国家。煤炭燃烧排放的污染物占全国同类排放物的比例SO2为87%，CO2为71%，NOx为67%，烟尘为60%。2007年，除中国SO2排放持续为世界第一外，中国CO2排放也超过美国，成为世界第一。这给中国节能减排、改善能源结构以及能源可持续发展带来了巨大压力。加快可再生能源发展，优化能源消费结构，增加清洁能源比例，减少温室气体和有害气体排放是中国能源和环境可持续发展的当务之急。
1.3 项目建设必要性
盐城市电网以火力发电为主。由于电力缺口较大，拉闸限电会制约经济的进一步发展。单一电源结构难以满足地方用电需求，影响了地方经济可持续发展。
随着《中华人民共和国大气污染防治法》开始实施，各省、市对新建、扩建火电厂的污染物排放标准或总量的控制力度逐步加大。新建和改建火电厂成本将大大增加。火电的建设和发展受到制约。
因此，积极开发利用当地的太阳能资源，充分利用企业屋顶，建设994.5kw分布式光伏发电项目具有非常重要的示范意义和经济效益。本项目既能为江苏辉丰农化股份有限公司提供稳定的电力来源，也能改善当地能源结构，为可持续发展提供示范效应。
1.4 太阳能资源
本报告共收集到本项目所在区域NASA卫星数据和meteonorm软件中辐射数据。由于NASA数据为卫星扫描数据，其未考虑大气层对太阳光的吸收、反射等影响，业界普遍认为其数值偏高，测算结果误差较大，本报告采用meteonorm数据进行统计与计算。通过推算，最终得出本光伏电站年均太阳辐射约为4893.8MJ/m2，日均辐射量为3.72KWh/m2。根据《太阳能资源评估方法》（QX/T 89-2008），属于太阳能资源较丰富带，太阳能辐射等级为III类地区。
由于本阶段未收集到现场实测辐射量等相关数据，而目前所采用数据为插值推算而得，以上辐射量结果会存在一定的误差。综上，建议有条件时，在场址内使用测光设备，对以上太阳能资源结果进行复核。
1.5 项目任务与规模
江苏辉丰农化股份有限公司994.5kw分布式光伏发电项目，共使用8000块125WpSolibro组件，4台250KW逆变器、4台250KW并网柜。分2个光伏列阵形式分别在项目地点安装，分别构成2个独立的光伏发电电源点。
125WpSolibro组件9块为一串，4串进入一个汇流套件（4T），16个汇流套件出线进入一个汇流箱（16进一出），然后分别接入到4台250KW光伏并网逆变器。
本项目采用用户侧380V并网方案，将系统分成4个并网发电子分区，采用380V电压，接入厂区380V低压侧。
1.6 光伏系统总体方案设计及发电量计算
本项目为屋顶光伏，光伏组件采用与双T板屋面有7度角度的安装方式安装。
工程推荐选用125Wp的Solibro薄膜光伏组件8000块，实际总装机容量994.5kw。根据本工程实际地区特点，本工程发电单元采用集中式逆变器。集中式逆变器选用250KW逆变器。
250KW逆变器主要技术参数表
最大直流功率
285 kWp
最大直流电压
1000 Vdc
MPPT输入电压范围
450~850
欧洲效率
96.7%
最大输入电流
635A
额定交流输出功率
250 KVA
最大交流输出电流
400A
额定交流输出电压
400V
额定交流频率
50/60Hz
功率因数（cosφ）
-0.9～+0.9
电流波形畸变率
<3%（额定功率时）

本工程实际总装机容量约为994.5kw，采取集中并网方案。电池组件采用Solibro薄膜光伏组件（125Wp）发电，本项目994.5kw光伏发电系统由4个约0.25MW的光伏发电单元组成。
该光伏发电项目25年年均发电量约132万度；25年总发电量为3306万度。
由于本阶段未收集到现场实测辐射量等相关数据，而目前所采用数据为插值推算而得，且数据实时性较差，以上辐射量结果会存在一定的误差。综上，建议有条件时，在场址内使用测光设备，对以上太阳能资源、最佳倾角、发电量等结果进行复核。
1.7 电气设计
1.7.1 电气一次
1）接入系统方案
本工程为并网型光伏发电项目，结合电网情况，本项目接入厂区380V低压侧并网（最终接入系统方案以接入系统审查意见为准）。
2）主要电气设备选择
A 光伏站区
a、光伏组件
项目太阳电池组件采用Solibro薄膜光伏组件，额定值功率125Wp。
b、逆变器
本项目逆变器集中式逆变器使用250KW大型逆变器。
c、 并网柜
250KW光伏并网柜
1.8 消防设计
消防系统根据《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB50229-2006，11.5.1条，变电站内建筑物满足耐火等级不低于二级，体积不超过3000立方米，且火灾危险性为戊类时，可不设消防给水，本工程建筑物满足规范要求，可不设置水消防系统，只根据规范设置灭火器及一定数量的消防铲、消防斧及消防铅桶等消防器材。
1.9 总平面布置及土建工程
1.9.1 工程项目规模
本项目在江苏辉丰农化股份有限公司I30、I40仓库屋顶上建设994.5kw并网光伏发电项目，推荐采用单块容量为125Wp的Solibro薄膜光伏组件，共8000块。
1.9.2 总体布置方案
各个仓库屋顶安装组件数量和容量详见下表：
序号
安装区域
屋顶面积（平米）
组件数量（块）
容量(KWp)
1
I30仓库
6425
4050
506.25
2
I40仓库
5892.6
3950
493.75
合计
12317.6
8000
1000

1.9.3 光伏支架设计
本工程光伏阵列安装在已有仓库屋顶上，原有仓库为钢结构压型钢板屋面，为不破坏原有屋面结构并考虑加快施工进度，可采用槽钢连接固定在双T板上，再采用斜拉杆抗风。
1.10 施工组织设计
本工程场址交通便利，运输方便。施工所需水源由就近建筑用水解决，电源、通讯等，厂区内即可满足供应。本工程所需建筑材料工程量很少，当地均有供应。
本工程施工范围大、施工面广，需频繁移动施工力量，特别是吊装设备，施工组织遵循分区划片、合理交叉、以点带面的原则，以安全、质量为目标，高效快速的施工。
1.11 工程管理设计
根据生产和经营需要，遵循精干、统一、高效的原则，对运营机构的设置实施企业管理。结合本工程具体情况，按“无人值班、少人值守”的原则进行设计，项目公司将根据专业化、属地化原则组建，部分管理人员和全部运行维护人员通过考试在项目当地选拔。
根据光伏发电项目的特点及工程的总体布置情况，将整个光伏发电项目分为生产和生产管理两大区域布置。生产区包括太阳能电池方阵，生产管理区主要为控制室，采用业主原有配电房设置管理办公室以及设备用房，以满足现场对生产的管理要求。
1.12 环境保护和水土保持设计
光伏发电不产生废水、废气等污物。该工程建设对生态环境的影响施工期主要来自扬尘和施工噪音，运行期无任何污染。生活污水和垃圾由于产生数量少，对环境影响甚微。
1.13 劳动安全与工业卫生设计
光伏发电项目设计应贯彻执行国家及部颁现行的有关劳动安全和工业卫生的法令、标准及规定，以提高劳动安全和工业卫生的设计水平。
在光伏发发电项目劳动安全和工业卫生设计中，要认真地贯彻“安全第一，预防为主”的方针，加强劳动保护，改善劳动条件，重视安全运行。对于劳动安全与工业卫生防范措施和防护设施，必须与主体工程建设三同时：同时设计、同时施工、同时投产，并要达到安全可靠，要保证劳动者在劳动过程中的安全与健康。
1.14 社会稳定风险分析
由于本工程建设、施工范围在已有厂区内，与当地政府和民众无利益冲突，不涉及移民和拆迁，不涉及基本农田，项目远离居民密集区，涉及的公共利益较简单，发生群众性事件概率较低，媒体对光伏项目建设一般也持正面态度。故本项目社会稳定性风险极小。
1.15 节能降耗分析
本工程采用绿色能源-太阳能，并在设计中采用先进可行的节电、节水及节约原材料的措施，能源和资源利用合理，设计中严格贯彻了节能、环保的指导思想，在技术方案、设备和材料选择、建筑结构等方面，充分考虑了节能的要求，符合国家的产业政策，符合可持续发展的战略方向。
1.16 工程设计投资估算
1）原则及依据
依据国家、部门现行的有关文件规定、费用定额、费率标准等，主要材料价格按当地最新价格水平计列。
（1）定额：执行国家能源局发布的《陆上风电场工程概算定额》（NB/T 31010-2011）。
（2）费用标准：国家能源局发布的《陆上风电场工程设计概算编制规定及费用标准》（NB/T 31011-2011）。报告编制依据《光伏发电工程可行性研究报告编制办法》GD003-2011。
（3）工程量：按各专业提供的设计提资单、说明书及设备材料清册计算。
（4）主设备价格
参考近期招标价格，太阳能电池板按6元/w计算；并网逆变器按1元/w计算。
2）工程范围
包括施工辅助工程、设备及安装工程、与工艺配套的建筑工程及征租地等其他费用。
3）工程投资
工程静态投资990万元，单位投资9900元/kW。
1.17 结论与建议
本期光伏发电项目日照资源较好，交通运输满足设备运输的要求，具有光伏发电场综合建设条件。
1.18 附表
一光伏发电项目场址概况
编号
项目

参数
备注
1
总装机容量
MWp
1000

2
总占地面积
m2
约12317.6m2

3
海拔高度
m
7m

4
经度范围
（°′″）
东经120°13′～120°56′

5
维度范围
（°′″）
北纬32°56′～33°36′

6
工程代表年太阳总辐射量
MJ/m2
4893．8

7
工程年均日照小时数
h
1029

三 主要设备
编号
名称
单位
数量
备注
1 Solibro薄膜电池组件（Solibro SL2）
1.1
额定功率
Wp
125

1.2
开路电压（Voc）
V
100.2

1.3
短路电流（Isc）
A
1.75

1.4
工作电压（Vmp）
V
80.1

1.5
工作电流（Imp）
A
1.56

1.6
峰值功率温度系数
%/K
-0.37

1.7
开路电压温度系数
%/K
-0.29

1.8
短路电流温度系数
%/K
+0.01

1.9
安装尺寸
mm
1190×789.5×7.3

1.10
重量
kg
16.5

1.15
固定倾角角度
（°）

2 逆变器250KW
2.1
输出额定功率
kW
285

2.2
额定交流侧功率
kW
250

2.3
最大交流电流
A
400

2.4
最高转换效率
%
97.3

2.5
欧洲效率
%
96.7

2.6
输入直流侧电压
V DC
1000

2.7
最大功率跟踪（MPPT）范围
V DC
450～850

2.8
最大直流输入电流
A
635

2.9
交流输出电压范围
V
310~450

2.10
输出频率范围
Hz
50±5HZ

2.11
功率因数

-0.9～+0.9

2.12
长/宽/高
mm
1600×850×2080mm

2.13
重量
kg
1465Kg

2.14
工作环境温度范围
℃
－25～＋55

3并网柜(250KW)
3.1
额定容量
kw
250

14

第二章 太阳能资源分析
2 太阳能资源分析
2.1 区域太阳能资源
我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/m2·d以上，与同纬度的其它国家相比，和美国类似，比欧洲、日本优越得多。一、二、三类地区约占全国总面积的九成以上，年太阳辐射总量高于5000MJ/m2，年日照时数大于2000h，具有利用太阳能的良好条件。
太阳能资源是以太阳总辐射量表示的，一个国家或一个地区的太阳总辐射量主要取决所处纬度、海拔高度和天空的云量。根据《太阳能资源评估方法》（QX/T 89-2008），太阳能资源丰富程度等级划带分布如下图2.1-1、表2.1-1。

图2.1-1 中国水平面太阳辐射分布图
表2.1-1 中国水平面太阳辐射等级划分表
等级
资源带号
年总辐射量
（MJ/m2）
年总辐射量
（kWh/m2）
平均日辐射量
（kWh/m2）
最丰富带
I
≥ 6300
≥ 1750
≥ 4.8
很丰富带
II
5040 – 6300
1400 – 1750
3.8 – 4.8
较丰富带
III
3780 – 5040
1050 – 1400
2.9 – 3.8
一般
IV
< 3780
< 1050
< 2.9

从大兴安岭南麓向西南穿过河套，向南沿青藏高原东侧直至西藏南部，形成一条等值线。此线以西为太阳能日照丰富地区，年日照时≥3000小时，这是由于这些地区位处内陆，全年气候干旱、云量稀少所致。按照全国太阳能日照资源分为：最丰富带（≥3000小时/年）、很丰富带（2400-3000小时/年）、较丰富带（1600-2400小时/年）和一般带（≤1600小时/年）4个区域。

图2.1-2 我国全年日照时数分布图

本项目位于江苏省盐城市大丰区。由上图可知，项目所在区域的年太阳辐射量在3780~5040 MJ /m2之间，年日照时数为1600-2400小时/年，根据《太阳能资源评估方法》（QX/T 89-2008），属于太阳能资源较丰富带.
2.2 气象站数据统计
2.2.1 气象站基本情况
本报告收集到本光伏发电项目附近徐州气象站资料。徐州气象站位于北纬34°17′，东经117°09′，拔海高度为41.2m。
收集徐州气象站各常规气象项目资料并进行统计，各项目统计成果见表2.2-1。
表2.2-1 气象站常规气象统计表（1981~2013）
项目
数值
项目
数值
年平均气温
14.9℃
相对湿度
68.1%
极端最低气温
-15.8℃
极端最高气温
40℃
最大日降雨量
3270mm
最小相对湿度
6%
年平均降雨量
690.6mm
日照百分率
48.5%
月日照时间
178.9h
极大风速
28.1m/s
平均最大风速
15.4m/s
年平均风速
2.18m/s
雷暴日数
29.4d

2.2.2 气象站太阳能资源分析
（1）日照时数年际变化分析
收集徐州气象站日照数据并进行统计，结果见表2.2-2和图2.2-2。徐州年际日照时数变化较大：历年年平均日照时数为2146.7小时，年日照数最多为2452.4小时，最少为1732.8小时。
表2.2-2 徐州气象站历年日照时数统计表
年
日照时数（h）
年
日照时数（h）
1981
2247.3
1998
2170.4
1982
2028.8
1999
2202.1
1983
2358.9
2000
2064.5
1984
2142.7
2001
2065.0
1985
1947.4
2002
1952.5
1986
2067.1
2003
1732.8
1987
2359.2
2004
2299.0
1988
2299.5
2005
2204.6
1989
2148.8
2006
1965.8
1990
2251.2
2007
1875.2
1991
2210.0
2008
1834.8
1992
2364.9
2009
1869.9
1993
2186.0
2010
2230.6
1994
2254.1
2011
2121.7
1995
2452.4
2012
2233.3
1996
1967.5
2013
2372.0
1997
2360.2

图2.2-2 气象站日照时数年际变化图
（2）日照时数月际变化分析
根据徐州气象站多年逐月日照小时数数据（表2.2-3），做出该地区多年日照时数月际变化图，如图2.2-3。
表2.2-3 气象站多年逐月日照小时数统计表
月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
日照时数（h）
141.0
141.5
181.6
215.7
229.1
204.5
178.6
185.5
179.1
186.0
159.3
144.8

图2.2-3 逐月日照小时数变化图
从图2.2-3可以看出，气象站日照小时数从2月份开始增大，5月份达到最大，为280.429.1h开始减小，1月份最小，为141.0h，3~10月份日照时数均在180h之上。
2.2.3 气象站主要影响气象要素分析
1）气温条件影响
根据气象站数据，累年极端最高气温为42℃，最低气温为-15.8℃。由下图可知，大丰地区多年平均气温都在0℃以上，最大值出现在7月份。
本工程选用的逆变器工作环境温度为-25℃～+55℃，选用的太阳能电池组件工作环境温度在-40℃～+85℃，正常情况下，电池组件板面工作温度高于环境温度10℃～30℃。由此可知，本工程太阳电池组件的工作温度可控制在其允许范围以内，但在电池组件串并联组合中，应根据当地的实际气温情况进行温度修正计算，以确保系统有较高的运行效率。同时，对于布置在逆变器室内的逆变设备，也应控制其工作温度保持在允许工作温度范围内。

图2.2-4 气温逐月变化曲线图
2）风速条件影响
一方面风速流动，可增大组件的对流换热，降低组件的工作温度，有助于提高发电量；同时该区域风速较大，为确保光伏组件的安全运行，在组件支架设计时需适当考虑风荷载对支架不利的影响。

图2.2-5 风速逐月变化曲线图
3）雷暴条件影响
气象站多年雷暴日数平均为29.4天。为避免光伏发电项目受雷击影响，应根据光伏组件的布置区域、高度及运行方式要求，合理设计防雷接地系统。
2.3 太阳能资源综合评价

-21-
本报告共收集到本项目所在区域NASA卫星数据和meteonorm软件中辐射数据。
气象软件meteonorm中的辐射数据默认的辐射量算法是插值算法。其基本原理是，以全球范围内的7700多个观测站数据作为基础数据库，当输入任意一个站点经纬度时，软件自动在以站点为中心1000km范围内搜索观测站，然后通过插值算法将参考气象站数据折算成所需站点数据。
NASA数据是美国宇航局NASA数据库提供的太阳能辐射数据。通过输入不同地理位置经纬度坐标，得到22年平均的太阳能月平均日辐射值（kwh/m2/d），卫星数据覆盖范围较大，记录时间较长，能够获得十年以上卫星扫描数据，但精度较低，有效范围约几百平方公里。
综上，由于NASA数据为卫星扫描数据，其未考虑大气层对太阳光的吸收、反射等影响，业界普遍认为其数值偏高，测算结果误差较大，本报告采用meteonorm数据进行统计与计算。
两种来源数据统计如下：
表2.3-1 多年逐月太阳辐射数据统计表
月\辐射量
NASA辐射数据
meteonorm软件中辐射数据
MJ/m2/mon
MJ/m2/ mon
一月
322.5
260.0
二月
361.9
316.6
三月
441.9
395.6
四月
527.0
489.7
五月
598.2
573.2
六月
538.9
517.2
七月
531.2
541.0
八月
521.2
493.7
九月
441.7
447.1
十月
380.6
356.6
十一月
320.8
257.2
十二月
300.2
246.9
年平均辐射量
5286.1
4893.8

图2.3-1 两种辐射数据年变化对比图
经meteonorm软件推算，该地区年总辐射量为4893.8MJ/m2，位于年辐射量为3780MJ/m2–5040MJ/m2的太阳能资源较丰富带III（表2.1-1）。
由图2.3-1可知，该地区日太阳辐射量高峰月为5、6、7月，其中5月为辐射量最大月，12月份最小。
2.4 太阳能资源综合评价

-23-
由全国太阳能资源分布图可知，该场区太阳能资源较丰富。同时，通过meteonorm软件中基础数据库推算，得出本光伏发电项目年均太阳辐射约为4893.8MJ/m2，日均辐射量为3.72KWh/m2。根据《太阳能资源评估方法》（QX/T 89-2008），属于太阳能资源较丰富带，太阳能辐射等级为III类地区。
由于本阶段未收集到现场实测辐射量等相关数据，而目前所采用数据为插值推算而得，以上辐射量结果会存在一定的误差。综上，建议有条件时，在场址内使用测光设备对以上太阳能资源结果进行复核。
第三章 光伏系统总体方案设计及发电量计算
3 光伏系统总体方案设计及发电量计算
3.1 太阳能电池类型的选择
目前世界上太阳能开发应用最广泛的是太阳电池。世界上，1941年出现有关硅太阳电池报道，1954年研制成效率达6％的单晶硅太阳电池，1958年太阳电池应用于卫星供电。在70年代以前，由于太阳电池效率低，售价昂贵，主要应用在空间。70年代以后，对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在提高效率和降低成本方面取得较大进展，地面应用规模逐渐扩大，但从大规模利用太阳能而言，与常规发电相比，成本仍然很高。
3.1.1 太阳能电池类型的选择
光伏电池是把太阳的光能直接转化为电能的基本单元，电池通过组合形成电池组件，电池的光伏性能决定了电池组件的发电特性，电池组件是光伏发电项目的基本发电设备。
结合目前国内太阳能电池市场的产业现状和产能情况，选取目前市场上主流太阳能电池。商用的太阳电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）。

图3-1 太阳能电池分类图

1）晶体硅太阳电池
晶体硅太阳电池包括单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、带状硅太阳电池、球状多晶硅太阳电池等，其中单晶硅和多晶硅电池是目前市场上的主流产品。
单晶硅太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，是当前开发很快的一种太阳电池，它的结构和生产工艺已定型，产品广泛用于空间和地面。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池大多采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽，也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。
单晶硅太阳电池片的光电转换效率可达16%～18%，试验室中的转换效率更高。单晶硅太阳电池的单体片制成后，经过抽查检验，即可按需要的规格组装成光伏电池组件，用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流，单晶硅光伏组件的转换效率一般在14%～17%。虽然单晶硅太阳电池转换效率高，但由于原材料的原因，电池片存在倒角，使得有效发电面积减小。单晶硅光伏组件更适合于建设场地面积有限而对工程发电功率要求高的发电项目，即通过提高电池组件的效率来实现整个工程的发电容量。另外，根据试验室和工程中的测试数据，单晶硅太阳电池在工程投产的前期，功率衰减较多晶硅太阳电池快。

图3-2 单晶硅太阳电池
多晶硅太阳电池使用的多晶硅材料，多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅材料和冶金级硅材料熔化浇铸而成，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材料的利用率，组装较为方便。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，且随着制造工艺的提供，多晶硅太阳组件的转换效率一般可达到15%以上，虽稍低于单晶硅太阳电池，但其材料制造简便，电耗低，总的生产成本较低，组件价格略低于单晶硅太阳电池组件，因此得到广泛应用，尤其适合土地资源丰富地区的工程大面积应用。

图3-3 多晶硅太阳电池
2）薄膜太阳电池
薄膜太阳电池包括硅薄膜太阳电池（Solibro、微晶硅、纳米晶硅等）、多元化合物薄膜太阳电池（硫化镉、硒铟铜、碲化镉、砷化镓、磷化铟、铜铟镓硒等）、染料敏化薄膜太阳电池、有机薄膜太阳电池等。
Solibro薄膜太阳电池与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，生产电耗更低，规模生产前景很好。Solibro太阳电池很薄，或采用集成电路的方法制造，在一个平面上，用适当的掩模工艺，一次制作多个串联电池，以获得较高的电压。目前Solibro太阳电池光电转换效率一般能达到12%～18%。

图3-4 Solibro薄膜太阳电池
多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。现在各国研究的品种繁多，除碲化镉、硒铟铜、铜铟镓硒薄膜太阳电池在国外有规模生产外，组件的效率在8%～9%，其他多数尚未形成产业化。
有机太阳电池以其材料来源广泛，制作成本低廉，耗能少，可弯曲，易于大规模生产等突出优势显示了其巨大开发潜力，但目前的光电转换效率较低，未形成产业化。
染料敏化纳米薄膜太阳电池的性能主要是由纳米多孔TiO2薄膜、染料光敏化剂、电解质、反电极(光阴极)等几个主要部分决定的。通过优化电池各项关键技术和材料的性能，并通过小面积的系列实验和优化组合实验来检测各项参数对电池性能的影响，光电转换效率最高可达9%，未形成产业化。
非晶薄膜太阳电池除了薄膜厚度非常薄、只需少量的原料等因素而使得电池组件的价格较晶体硅太阳电池便宜。根据目前世界各国薄膜太阳电池的应用情况来看，薄膜太阳电池为主流产品尤其在土地资源丰富地区的工程上得到了广泛应用。
3）聚光太阳电池
聚光太阳电池组件由聚光太阳电池、聚光器、太阳光追踪器组成。
聚光太阳电池，与普通太阳电池略有不同，因需耐高倍率的太阳辐射，特别是在较高温度下的光电转换性能要得到保证，故在半导体材料选择、电池结构和栅线设计等方面都要进行一些特殊考虑。最理想的材料是砷化镓，其次是单晶硅材料。一般硅晶材料只能吸收太阳光谱中400～1,100nm 波长的能量，砷化镓可吸收较宽广的太阳光谱能量，三结面聚光型太阳电池可吸收300～1900nm 波长的能量，相对其转换效率可大幅提升，其太阳能能量转换效率可达30%～40%。整个装置的转换效率为17%～25%。
聚光器将较大面积的阳光聚在一个较小的范围内，以增加光强，克服太阳辐射能流密度低的缺陷，把太阳电池放置在这一位置，从而获得更多的电能输出。不过因聚光引起的温度上升会损伤太阳电池单元及发电系统，因此往往必须要抑制聚光率才可以使聚光器的倍率大于几十，其结构可采用反射式或透镜式。
聚光太阳电池必须要在位于透镜焦点附近时才能发挥功能，因此为使模块总是朝向太阳的方位，必须配置太阳追踪系统，聚光器的跟踪装置一般采用光电自动跟踪。此设计虽然可以提高转换效率，但却存在透镜、聚光发热释放槽（散热方式可采用气冷或水冷）以及太阳光追踪系统的重量及体积较大等不足的特点。
聚光装置可有效地减少晶体硅电池板的面积，从而降低成本，但跟踪装置将会使得造价有所增加，加上运行阶段传动装置的维护费用和能耗，工程造价反而会增加，目前在小范围内有示范性应用。同时，聚光装置不能利用散射光能量，不适合在散射辐射所占总辐射比例较高的地区使用。

图3-5 低倍聚光太阳电池

图3-6 高倍聚光太阳电池
3.1.2 太阳能电池组件峰值功率的选择
太阳能电池组件是太阳能光伏发电系统的核心部件，其各项参数指标的优劣直接影响着整个光伏发电系统的发电性能。表征太阳能电池组件性能的各项参数为：标准测试条件下组件峰值功率、最佳工作电流、最佳工作电压、短路电流、开路电压、最大系统电压、组件效率、短路电流温度系数、开路电压温度系数、峰值功率温度系数、输出功率公差等。
通过对目前市场上多种系列太阳能电池组件的技术参数分析比选，考虑本项目投资方的具体情况，并结合市场的生产供应和现场实施的实际情况，推荐在本工程中使用125Wp系列的Solibro薄膜电池组件。
表3.1 光伏组件主要参数表
组件型号
Solibro SL2

最大功率温度系数
-0.37%/℃
最大功率
125W
工作温度
-40℃至+85℃
开路电压
100.2V
最大系统电压
1000VDC
短路电流
1.75A
功率公差
±3%
最大工作电压
80.1V
表面最大承受能力
60m/s(200kg/m2)
最大工作电流
1.56A
重量
16.5kg
短路电流温度系数
+0.01%/℃
外形尺寸
1190*789.5*7.3mm
开路电压温度系数
-0.29%/℃
产品特点
高透光率低铁钢化玻璃,