太阳能发电站可行性研究报告.doc

加德满都30MWpNEA中南月儿光伏发电项目 可行性研究报告

批准：李小明

审核：王干 徐忠玉

校核：付超群 陈进波 王孟奇

编制：张赫 张琼 陈倩翌 李明扬
李志民 赵新 张东涛
235

加德满都（30MWP）太阳能发电站可行性研究报告

湖南月儿太阳能科技有限公司
Hunan Yue'Er Solar Energy Technology Co.,Ltd.

二O一二年九月十二日

目 录
1 总论 9
1.1 概述 9
1.2 报告编制原则及依据 9
1.2.1 编制原则 9
1.2.2 编制依据 （参照中国新能源相关标准） 10
1.2.2 基础资料 11
1.3 光能资源 11
1.4 工程任务与规模 11
1.5 光伏系统总体方案设计及发电量估算 11
1.6 电气 12
1.6.1 电气一次 12
1.6.2 电气二次 12
1.7 土建工程 14
1.8 工程管理设计 15
1.9 施工组织设计 15
1.10 环境影响评价和节能效益 16
1.11 项目投资概算 16
1.12 工程特性表 17
2.光资源分析 19
2.1 代表气象站概况 19
2.2 气象资料 21
2.2.1 主要气象要素 21
2.3 太阳能资源分析 23
2.3.1 加德满都太阳辐射资源分析 23
2.3.2 加德满都太阳辐射月分布特征 24
2.3.3 加德满都地区太阳能资源评价 25
2.4 光伏电站光资源计算 28
2.4.1 计算原则 28
2.4.2 固定式电池方阵的最佳倾角计算 28
2.5 光资源综合评述 32
3 工程任务与规模 32
3.1 工程任务和工程规模 32
3.2 工程建设必要性 33
3.2.1 合理开发利用光能资源，是保护环境，促进国民经济可持续发展的需要 33
3.2.2 促进地区国民经济可持续发展的需要 34
3.2.3 改善生态、保护环境的需要 34
4 光伏发电电池阵列单元的选择和发电量估算 35
4.1 阵列单元光伏电池组件选择 35
4.2 逆变器的选择 40
4.2.1 逆变器的技术指标 40
4.2.2 逆变器的选型 45
4.3 光伏阵列单元基本型式的确定 49
4.3.1 安装方式的确定 49
4.3.2 光伏发电方阵容量的选择 50
4.3.3 太阳能光伏方阵单元型式的确定 51
4.4 上网电量估算 53
4.4.1 第一年的发电量计算 53
4.4.2 光伏电站全寿命上网电量计算 54
4.4.3 光伏电站全寿命元件分析 56
5 电气一次 56
5.1 接入系统方案设想 56
5.2 系统调度自动化 57
5.2.1 接入系统概况 57
5.2.2 调度组织关系 57
5.2.3 远动信息配置 57
5.2.4 电能计量系统 57
5.2.5 电能质量在线监测 57
5.2.6 远动通道要求 58
5.2.7 调度数据网络接入设备 58
5.2.8 电力系统二次安全防护 58
5.2.9 系统保护 59
5.2.10 系统通信 60
5.3 电气一次 62
5.3.1 电气主接线设计原则 62
5.3.2 光伏阵列—变压器组合方案 63
5.5.3 光伏电站升压方式 63
5.3.4 箱式变电站高压侧接线方式的选择 66
5.3.5 35kV 侧接线 67
5.3.6 配套送出工程 67
5.3.7 各级电压中性点接地方式 67
5.3.8 短路电流计算 67
5.3.9 电气设备选型 68
5.3.10 电气设备布置 73
5.3.11 站用电接线 74
5.3.12 照明和检修 75
5.3.13 电缆设施 75
5.3.14 电缆防火 76
5.3.15 过电压保护 76
5.3.16 接地 76
5.4 电气二次部分 77
5.4.1 电站的综合自动化系统 77
5.4.2 继电保护 82
5.4.3 控制电源 84
5.4.4 计量 84
5.4.5 光伏专用环境检测仪 84
5.4.6 火灾报警 84
5.4.7 视频监控系统 85
5.4.8 控制室布置 85
5.5 主要电气设备工程量 85
6.总图部分 87
6.1 总平面布置 87
6.1.1 场址描述 87
6.1.2 所选厂址条件 88
6.1.3 总体布置设想 89
6.1.4 经济技术指标表 91
7 土建工程 92
7.1 设计依据 (参照中国相关标准) 92
7.2 光伏阵列基础及房建设计 92
7.2.1 光伏阵列基础设计 92
7.2.2 逆变器室设计 95
7.2.3 办公楼设计 95
7.2.4 配电室设计 96
7.2.5 门卫室设计 96
7.3 防风砂设计 96
7.4 给排水系统设计 98
7.4.1 设计依据 （参照中国相关标准） 98
7.4.2 生活给水系统 98
7.4.3 排水系统 99
7.5 工程消防设计 100
7.5.1 消防设计依据 （参照中国相关标准） 100
7.5.2 设计原则 100
7.5.3 总体设计方案 100
7.5.4 生产建筑的火灾危险性分类和耐火等级 101
8 施工组织设计 101
8.1 主要建筑材料来源 101
8.2 施工总布置 101
8.2.1 施工总布置规划 101
8.2.2 施工总平面布置的规划 102
8.2.3 施工电源 103
8.2.4 施工用水 104
8.2.5 场地平整土石方工程量 104
8.3 主体工程施工 105
8.3.1 施工前的准备 105
8.3.2 土建工程总体施工方案 105
8.3.3 光伏电池组件支架基础施工 106
8.3.4 光伏电池组件安装 107
8.3.5 逆变器及相应配电装置安装 108
8.3.6 电缆敷设 109
8.3.7 综合办公室土建施工 109
8.3.8 特殊天气下的施工措施 110
8.4 施工总进度 111
8.4.1 施工总进度设计 111
8.4.2 施工总进度设计原则 112
8.4.3 分项施工进度安排 113
8.4.4 施工图交付计划 113
8.4.5 主要设备交付计划 113
8.4.6 分项施工进度计划 114
8.4.7 主要土建项目交付安装的要求 114
8.4.8 施工控制点 115
8.5 安全文明施工措施 115
8.5.1 安全施工措施 115
8.5.2 文明施工措施 117
9 工程管理设计 118
9.1 工程管理机构 118
9.1.1 工程管理机构的组成和编制 118
9.1.2 工程运营管理机构及人员定编 120
9.2 主要管理设施 120
9.2.1 管理区、生产区主要设施 121
9.2.3 生活区绿化规划 121
9.2.4 维护管理方案 121
9.2.5 道路交通设施 122
9.3 电站运行维护、回收及拆除 122
9.3.1 维护管理方案 122
9.3.2 车辆配置方案 123
9.3.3 拆除、清理方案 123
10 环境保护和水土保持设计 123
10.1 设计依据及目的 123
10.1.1 设计依据 （参照中国相关标准） 123
10.1.2 设计目的 125
10.2 环境概况 125
10.2.1 自然环境 125
10.2.2 环境质量初步评价 125
10.3 环境和水土影响分析 126
10.3.1 项目选址的环境合理性 126
10.3.2 环境影响因素识别 126
10.3.3 施工期的影响分析 127
10.3.4 运行期的影响分析 129
10.4 环境保护措施 130
10.4.1 生态环境保护对策措施 130
10.4.2 废气和扬尘污染防治对策措施 131
10.4.3 噪声污染防治对策措施 132
10.4.4 废污水处理对策措施 133
10.4.5 固体废物处置及人群健康对策措施 133
10.5 水土保持设计 134
10.5.1 水土流失概况 134
10.5.2 水土流失影响分析 135
10.5.3 水土保持措施 136
10.6 环境和水土影响评价结论及建议 136
10.6.1 环境和水土影响评价结论 136
10.6.2 建议 138
11 劳动安全与工业卫生 138
11.1 设计总则 138
11.1.1 设计目的、基本原则 138
11.1.2 设计范围和主要内容 139
11.1.3 主要依据文件 139
11.2 主要危险、有害因素分析 143
11.2.1 工程施工期主要危害因素分析 143
11.2.2 工程运行期主要危害因素分析 144
11.3 工程安全卫生设计 146
11.3.1 施工期劳动安全与工业卫生对策措施 146
11.3.2 运行期劳动安全与工业卫生对策措施 147
11.4 劳动安全与工业卫生机构设置、人员配备及管理制度 153
11.4.1 安全卫生机构设置、人员配备及管理制度 154
11.4.2 安全生产监督制度 154
11.4.3 消防、防止电气误操作、防高空作业坠落的管理制度 154
11.4.4 工业卫生与劳动保护管理规定 156
11.4.5 工作票、操作票管理制度 156
11.5 事故应急救援预案 156
11.5.1 事故应急预案的制定原则、基本要求和主要内容 157
11.5.2 应急预案编制程序 158
11.5.3 主要事故应急救援预案项目 158
11.7 预期效果评价 159
11.7.1 劳动安全主要危害因素防护措施的预期效果评价 159
11.7.2 工业卫生主要有害因素防护措施的预期效果评价 159
11.8 存在的问题和建议 159
12 节能降耗分析 160
12.1 设计原则和依据 160
12.1.1 设计原则 160
12.1.2 设计依据 (参照中国新能源相关标准) 161
12.2 施工期能耗分析 162
12.2.1 施工用电 162
12.2.2 施工用水 162
12.2.3 施工临时用地 163
12.2.4 建筑用材料 163
12.3 运行期能耗分析 163
12.3.1 电气损耗 163
12.3.2 水资源消耗 163
12.3.3 油料消耗 164
12.4 主要节能降耗措施 164
12.4.1 电气设计节能降耗措施 164
12.4.2 土建设计节能措施 166
12.4.3 水资源节约 168
12.4.4 建设管理的节能措施建议 168
12.5 节能降耗效益分析 169
12.5.1 一般方法分析 169
13. 投资估算 169
13.1 投资估算内容 169
13.2 系统设备清单 169
13.3 每瓦投资资金估算 171
13.4 财务指标分析表 172

1 总论
1.1 概述
尼泊尔加德满太阳能光伏发电站项目是由尼泊尔国家电力局 NEA 公司及中国水力勘探设计研究院与中国湖南月儿太阳能科技有限公司共同投资兴建的大型并网光伏电站，建设规模为 30MWp。

本工程包括太阳能光伏发电系统及相应的配套上网设施。所发电量由尼泊尔国家电力公司负责收购和销售。

厂区太阳能板所占面积，东西方向长度为 800m，南北方向长度为 648m，占地面积约为 51.84公顷。场址中心位置坐标 N 27°42′，E85°19′，海拔高度为1300m～1350m。

中国湖南月儿太阳能科技有限公司负责尼泊尔加德满太阳能光伏发电站项目可行性研究与太阳能光伏发电工程方案设计。设计的主要内容包括太阳能资源分析、工程项目任务与建设规模、光伏发电阵列单元选型和布置、发电量估算、电站电气、环境保护和电站建成后效益分析，工程投资概算等工作。

1.2 报告编制原则及依据
1.2.1 编制原则
（1）对场址进行合理布局，做到安全、经济、可靠。

（2）充分体现社会效益、环境效益和经济效益的和谐统一。

1.2.2 编制依据 （参照中国新能源相关标准）
（1）《光伏发电工程可行性研究报告编制办法（试行）》（GD003-2011）

（2）《国家发展改革委办公厅关于开展大型并网光伏示范电站建设有关要求的通知》（发改办能源〔2007〕2898 号）

（3）《光伏电站接入电网技术规定》（Q/GDW617-2011）

（4）太阳能光伏发电及各专业相关的设计规程规定

（5）太阳能电站有关设计规程规范

《太阳光伏能源系统术语》（GB_T_2297-1989）

《地面用光伏(PV)发电系统导则》（GB/T 18479-2001）

《光伏（PV）系统电网接口特性》（GB/T 20046-2006）

《光伏系统并网技术要求》（GB/T 19939-2005）

《光伏发电站接入电力系统技术规定》（GB/T 19964-2005）

《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范》（CECS85-96）

《光伏(PV)发电系统过电保护－导则》（SJ-249-11127）

《太阳光伏电源系统安装工程设计规范》（CECS84-96）

1.2.2 基础资料
加德满都地区太阳辐射资料及基本气象资料。

1.3 光能资源
尼泊尔太阳能资源十分丰富，全年日照时数为 2550～3500 小时，日照百分率60%～80%，年辐射总量达 6885～9200MJ/m2，工程所在地区太阳能资源较丰富工程代表年辐射量为9072MJ/m2.a，在倾斜角度为30°时，倾斜面所接收到的总辐射量为9187MJ/m2.a。太阳能光伏发电应用前景广阔。

1.4 工程任务与规模
工程的主要任务是建设高压并网光伏电厂，充分开发利用加德满都地区丰富的太阳能资源，建设绿色环保的新能源。从能源资源利用、电力系统供需、项目开发条件以及项目规划占地面积和阵列单元排布等方面综合分析，本工程规划建设30.456MWp。

1.5 光伏系统总体方案设计及发电量估算
太阳能电站光伏阵列单元由太阳能电池板、阵列单元支架组成。阵列单元按平板固定倾角式方案进行经济技术比较分析。以优化阵列单元间布置间距，降低大风影响，减少占地面积，提高发电量为布置原则。

通过技术与经济综合比较，电池组件选用 235Wp 多晶硅电池组件，电站安装 129600 块电池板。安装方式为全固定式支架安装，支架倾角 30°，方位角 0°。逆变器选用 500kW 逆变器，共计 60 台。30.456MWp 由 30 个独立的 1.0152MWp 系统组成，每 20 个电池板一串，每 12 串接入 1 个汇流箱，每 9 个汇流箱接入一组 500kW逆变器。

加德满都 太阳能光伏发电站项目发电系统 25 年的总发电量约为 138433.5 万kW.h，年平均发电量 5537.34 万 kW.h，年等效利用小时数为 2019h。
1.6 电气
1.6.1 电气一次
本阶段推荐的电气主接线为：电站共 30 个 1.0152MWp 光伏发电单元，每个发电单元设置一台 1000kVA 35kV 双分裂绕组箱式变，5 台 35kV 双绕组箱式变在高压侧并联为 1 回电源进线，共计 6 回电源进线。

推荐光伏电站建设一座 35kV 开关站，汇集上述联合光伏单元的 6 回 35kV进线，再由 35kV 开关站出 1 回 35kV 线路接入 110kV 加德满都变 35kV 母线侧。由于 35KV 侧电容较大，经计算，35kV 侧发生单相接地时对地电容电流为22.75A，接地电弧不可能可靠熄灭，35kV 侧考虑采用中性点接消弧线圈接地，消弧线圈容量为 630kVA。

厂用电采用双电源供电，主供电源引自附近 35kV 公用电网，备用电源引自光伏电站 35kV 母线，主、备用电源通过备自投切换，经厂用变压器降压至 0.4kV。

1.6.2 电气二次
电站采用以计算机监控系统为基础的监控方式。整个光伏电站安装一套综合自动化系统，具有保护、控制、通信、测量等功能，可实现对光伏发电系统及开关站的全功能综合自动化管理，实现光伏电站与地调端的测控、遥信功能及发电公司的监测管理。

结合本电站自动化水平的要求，本电站采用微机型继电保护装置。为 35kV 出线、35kV 集电线路、35kV升压箱式变电站等配置保护。直流控制电源系统设置 1 组 100Ah 蓄电池，一套充电/浮充电装置，单母线接线。

在 35kV 线路侧作为计量考核点，配置 0.2S 级电能表。电站配置一套电量采集和电能质量监测装置，以 RS485 串口方式与电度表通讯，采集全站电量信息。电站设一套火灾自动报警系统，火灾自动报警系统选用集中报警方式，设置一套图像监控及安全警卫系统（工业电视系统），实现对开关站主要设备、光伏阵列等设备的运行状态及安全防卫环境的图像监控。在光伏电站内配置一套环境监测仪，实时监测日照强度、风速、温度等参数。

1.7 土建工程
建（构）筑物设计主要包括：生产楼综合楼、设备用房等。生产楼为地上一层砖混结构耐火等级为二级。抗震设防烈度为 7 度。逆变器室为地上一层砖混结构，共 30 座。耐火等级为二级；抗震设防烈度为 7 度。

电池组件固定支架结合电池组件排列方式布置，采用纵向檩条，横向支架布置方案，多晶硅组件支架沿结构单元长度方向上设置横向支架， 1MWp 子方阵多晶硅固定支架主材用钢量约 56.63t。

本工程支架基础采用阵列基础采用条形基础，埋深 0.9m，基础尺寸为0.3m*0.4m*2.9m，前后支腿为 300mm*300mm 的混凝土短柱。由于上部结构传来的荷载相对较小，经计算，固定支架基础的绝对沉降量将控制在 0. 5cm 以内，而沉降差将控制在 0.25cm 以内。支架与基础、支架间杆件以及支架与檩条之间的连接方式推荐采用螺栓连接。

本工程生活用水、绿化用水、浇洒道路用水和冲洗电池组件用水引自园区供水管网。室内生活污水系统采用单立管伸顶通气排水系统，污水自流排入室外污水管网。厨房污水经隔油池处理后排入室外污水管网。生活污水经化粪池和地埋式污水处理设备处理后定期清掏外运。

电站建设中基础开挖、车辆碾压等施工行为，均对地表带来一定的破坏，地表下层的粉砂大量裸露，势必会加重扬沙、扬尘的危害。故在施工建设期要求从源头控制，杜绝大面积机械开挖施工方式，严格规划施工期行车路线，及时做好裸露粉砂地表的处理，做到文明施工和保护环境并举。太阳电池组件分布在整个电站场区内，数量多、密度大，这在一定程度上增加了场地内地面的粗糙度，起到平铺式沙障的作用。平铺式沙障既能用于固定流沙，又能抑制风速的增加，这样可以防止风速再次加速，同时也减少了沙源，增强防沙措施的效果。

考虑由于纬度影响，且要确保阵列内部不发生阴影遮挡，电池方阵南北向的间距相对较大，除场内道路和全场电池组件投影覆盖面积，地表裸露面积超过电站占地面积的 50%。
1.8 工程管理设计
建设期间，根据项目目标，以及针对项目的管理内容和管理深度，光伏电站工程将成立项目公司。项目公司建设期计划设置 5 个部门：计划部、综合管理部、设备管理部、工程管理部、财务审计部，共 12 人，组织机构采用直线职能制，互相协调分工，明确职责，开展项目管理各项工作。

根据生产和经营需要，结合现代化光伏电站运行特点，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。光伏电站运营公司编制10人，设经理1人，全面负责公司的各项日常工作。运营公司设3个部门，综合管理部（2人）、财务部（2人）、生产运行部（5人）。
1.9 施工组织设计
主要建筑物材料来源充足，所以建筑材料均可通过便利公路和铁路运输至施工现场。生活用品可从加德满都市区采购。施工高峰日用水量为 150m3/d。施工用电电源就近引接，沿光伏电站进场道路布置线路，各标段施工单位由该线路接入各自施工区域。本工程高峰期施工用电负荷约为 232kW。

本工程装机 30.456MWp，施工工期较短，占地面积较大，光伏电池组件布置相对集中，初步考虑施工区按集中原则布置，在与光伏电池组件相邻的地势较平坦区域进行施工活动。从安全及环保角度出发，生活区靠近仓库，远离混凝土搅拌站。

永久性占地主要包括光伏阵列、逆变器室及施工期各临建生产、生活设施占地，场内临时道路等占用的土地面积。施工期临时性用地包括施工中的综合加工厂、混凝土搅拌站、施工人员临时居住建筑占地、设备临时储存仓库占地、场内临时道路和其他施工过程中所需临时占地。以上临时性用地面积均在工程永久用地范围之内，不需额外占用土地。

本工程计划建设期 30 个月。工期总目标是：光伏电站全部设备安装调试完成，全部光伏阵列并网发电。
1.10 环境影响评价和节能效益
太阳能光伏发电是可再生能源，其生产过程主要是利用太阳能转变为电能的过程，不排放任何有害气体。

工程在施工中由于土石方的开挖和施工车辆的行驶，可能在作业面及其附近区域产生粉尘和二次扬尘，造成局部区域的空气污染。可采用洒水等措施，尽量降低空气中颗粒物的浓度。

太阳能光伏发电具有较高的自动化运行水平，电站运行和管理人员只有 5 人，少量的生活污水经化粪池及地埋式污水处理设备处理后定期清掏外运，对水环境不会产生不利影响。根据本项目新增水土流失的特点，水土流失防治措施主要采用工程措施、植物措施、管理措施相结合的综合防治措施。

本工程建成后对当地的地方经济发展将起到积极作用，既可以提供新的电源，又不增加环境压力，还可为当地增加新旅游景点，具有明显的社会效益和环境效益。
1.11 项目投资概算
工程设计概算参照《风电场工程设计概算编制办法及计算标准》及《光伏发电工程编制办法》等。结合国家、部门及地区现行的有关规定、定额、费串标准进行编制。材料预算价格按加德满都地区 2012 年 1季度市场价格水平确定，并汁入材料运杂费及采购保管费等。

主要设备价格如下：

多晶硅电池组件（235Wp／块）按 7.5 元／Wp 计算。

并网逆变器（500kW／台）按 1.2元／W 计算；

35kv 欧式式箱变 36万元/台；

其他机电设备价格参考国内现行价格水平计算。

1.12 工程特性表

一、光伏电站场址概况
编号
项目
单位
数量
备注
1
装机容量
MWp
30.456

2
占地面积
万平方米
51.84

3
海拔高度
M
1300-1350

4
纬度（北纬）

27°42′

5
经度（东经）

85°19′

6
工程代表年太阳总辐射量
MJ/m2 .a
9072
水平面上
二、主要气象要素
项目
单位
数量
备注
多年平均气温
℃
18.3

多年极端最高气温
℃
32

多年极端最低气温
℃
2

多年最大冻土深度
m
0

多年最大积雪厚度
cm
0

多年平均风速
m/s
3.2

多年极大风速
m/s
20

三、主要设备
编号
项目
单位
数量
备注
1 光伏组件（型号：多晶硅电池组件）
1.1
峰值功率
Wp
235

1.2
开路电压 Voc
V
37

1.3
短路电流 Isc
A
8.54

1.4
工作电压 Vmppt
V
29.5

1.5
工作电流 Imppt
A
7.97

1.6
安装尺寸
mm
1650X990X50

1.7
重量
Kg
19.8

1.8
数量
块
86400

1.9
固定倾角角度
(°)
30

附表1
编号
项目
单位
数量
备注
2 逆变器（型号：500kW）
2.1
输出额定功率
kW
500

2.2
最大交流侧功率
kW
500

2.3
最高转换效率
%
98.7

2.4
欧洲效率
%
98.5

2.5
最大功率跟踪（MPPT）范围
V DC
450-820

2.6
最大直流输入电流
A
1200

2.7
交流输出电压范围
V
250-362

2.8
输出频率范围
Hz
47-51.5

2.9
工作环境温度范围
℃
-25~+55

2.10
数量
台
40

2.11
功率因素

自行运行模式≥0.99
（额定功率）
调节控制模式：
-0.95～+0.95

3 升压主变压器（型号：SCB10-1000/35 型 ）
3.1
台数
台
20

3.2
容量
MVA
1000

3.3
额定电压
A
38.5±2x2.5%/0.3/0.3

4 35kV 开关站进出线回路数
4.1
出线回路数
回
1

4.2
进线回路数
回
6

2.光资源分析
2.1 代表气象站概况
距离本工程拟建厂址最近的气象站为加德满都气象站，位置坐标：E85°18′，27°41′49.30＂ N，观测点海拔高度 1310m。加德满都气象站为一般气象站，只有基本气象要素观测记录，无太阳辐射观测数据。

图 2-1 气象站位置示意图

拟建场区水平面接受的太阳辐射主要受当地太阳高度角、大气透明度、海拔高度及日照时数等因素的影响。现将拟建场址和焉耆气象站所在地上述因素影响简要分析如下：

（1）、太阳高度角

太阳高度角是太阳光线与地表水平面之间的夹角。太阳高度角大，辐射就强；反之，辐射就弱。气象站与工程所在地纬度非常接近，因此在一个特定时间，太阳高度角也非常接近，在正常天气情况下两地太阳辐射强度基本相当。

（2）、大气透明度

大气透明度是表征大气对于太阳光线透过程度的一个参数。云量的多少、云层的厚度以及阴雨、沙尘天数等对太阳辐射的影响也很大，云层越厚，云量越多，对太阳辐射的削弱越多，到达地面的太阳辐射能量就越少；阴雨、沙尘天数越多，相对大气透明度就越低，日照时数也相应会减少，太阳辐射也随之减少。两地气候特征及天气状况类似，两地晴好天气接近，天气状况差异很小。

（3）、地理纬度

地理纬度是影响太阳辐射能量的因素之一，纬度接近的地区太阳辐射能量也相对比较接近。北半球太阳辐射能力一般随着纬度增加而减少，场区中心纬度27°41′54.65＂ N，气象站的纬度在 27°41′49.30＂ N，场址区纬度低于气象站，因此场址太阳辐射量理论上应优于气象站。

（4）、海拔高度

海拔高度越高，空气就越稀薄，太阳光线在大气中的光程就越短。太阳辐射被吸收、散射的就越少，并且大气中的水汽和尘埃的含量也越少，大气的透明度就越佳，接受到的太阳辐射能量也就越大。场址区与气象站海拔高度非常接近，因此不存在由于海拔高度不同而造成的辐射强度不同。

综上所述，场区与气象站地理位置接近，属同一气候区，且气候环境一致；两地的太阳高度角、大气透明度、地理纬度、海拔高度接近。因此，本工程拟建场区与加德满都气象站的太阳辐射情况类似，故可研阶段采用加德满都气象站作为本工程太阳辐射研究的代表站，并将该站太阳辐射资料作为本阶段太阳辐射的研究依据。

本章节依据收集到的加德满都气象站的基本气象资料及加德满都气象站逐月太阳辐射、日照时数数据作为分析依据。
2.2 气象资料
2.2.1 主要气象要素
加德满都气象站多年各气象要素统计见表 2-1。
表2-1 加德满都气象站多年各气象要素统计表
序号
要素名称
要素值
序号
要素名称
要素值
1
年平均气温（℃）
18.3
10
年最大冻土深度（cm）
0
2
极端最高温度（℃）
32
11
累年平均风速（m/s）
3.2
3
极端最低温度（℃）
2

4
年平均降雨量（mm）
112

5
最大一次日降雨量（mm）
27.5

6
30 年一遇最大风速（m/s）
20

7
年最大积雪厚度（cm）
0

8
年平均气压（hpa）
982.8

9
年平均相对湿度（%）
73.7%

(1)、环境温度条件分析

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，太阳电池组件的实际工作温度可保持在环境温度加 30℃的水平。

根据气象站的多年实测气象资料，本工程场址区的多年平均气温 18.30℃，多年极端最高气温 32℃，多年极端最低气温2℃。因此，按本工程电站极端气温数据校核，本项目太阳能电池组件的工作温度可控制在允许范围内。本项目逆变器布置在室内，其工作温度也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。

(2)最大风速影响分析

本工程场址平坦四周无遮挡，场址区多年平均风速为 3.2m/s，30 年一遇 10m高处 10 分钟平均最大风速为 20m/s，太阳能电池组件迎风面积较大，组件支架设计必须考虑风荷载的影响。并以太阳电池组件支架及基础等的抗风能力在 20m/s风速下不损坏为基本原则。

(3)积雪影响分析
工程区域内全年无积雪，无需考虑。

太阳能电池板最低点距地面距离 H 的选取主要考虑以下因素：
a.高于当地洪水水位；
b.防止动物破坏；
c.防止泥和沙溅上太阳能电池板；
本次设计 H 取 0.5m。

2.3 太阳能资源分析
2.3.1 加德满都太阳辐射资源分析

尼泊尔太阳能资源十分丰富，全年日照时数为 2520～2600 小时，日照百分率为 60%～80%，年辐射总量达 7095～9187MJ/m2.a。

图2-2 加德满都气象数据表

全年日照大于 7 小时的天数为 250～280 天，日照气温高于 18.30℃的天数普遍在 150 天以上。

2.3.2 加德满都太阳辐射月分布特征
表2-2 加德满都月均辐射量
月份
日照时间（kw.h/m2.d）
月辐射量 (MJ/m2 . a)
1
7.1
766.8
2
9.0
972.0
3
8.5
918.0
4
7.8
842.4
5
7.5
810.0
6
6.0
648.0
7
4.6
496.8
8
5.2
561.6
9
4.3
464.4
10
8.0
864.0
11
8.0
864.0
12
8.0
864.0
总计

9072.0

根据以上得出，月最大辐射量集中在5个月份：2月，3月，10月，11月，12月. 月辐射量达到860 (MJ/m2 . a) 以上。由于2月平均9个小时的日照时间和较少的降雨天（5天），其辐射量值最大，达到972.0(MJ/m2 . a)。在5，6,7,8,9月，温度较高，但是湿度较高，阴雨天较多，分别为15, 21, 20, 12 days, 因此这几个月的平均日照时间和月辐射量不是很高。月最低辐射量在9月，只有464.40 (MJ/m2 . a)。在冬天，温度相对较低，但是仍然有11.2度，且10， 11， 12，1 月的雨天分别只有4, 1, 0.3, 1 天，因此辐射量依然相当的丰富。水平地面年均辐射量大约为2520kWh/m2.a, 相当于9072.0(MJ/m2 . a)。

2.3.3 加德满都地区太阳能资源评价
2.3.3.1 辐射总量等级评价
名称
符号
1年总辐射量（MJ/m2 *a）
1年总辐射量（kW.h/m2 *a）
极丰富
A
≥6300
≥1750
很丰富
B
5040≤ RS<6300
1400≤RS<1750
丰富
C
3780≤RS<5040
1050≤RS<1400
一般
D
<3780
<1050
根据地区的太阳年总辐射量多少，可以把地区的太阳能资源划分为四个等级，如下表 2-3 所示。

表 2-3 太阳能辐射总量等级划分表

根据上述可知，加德满都地区近 工程的年辐射总量为 9072MJ/m2²，属于“A”类极丰富地区。

2.3.3.2 太阳能辐射稳定性评价
一年中各月总辐射量（月平均日辐射量）的最小值与最大值的比值可表征总辐射年变化的稳定度，在实际大气中其数值在(0，1)区间变化，越接近 1 越稳定。采用稳定度作为分级标准，将太阳辐射资源分为四个等级，如下表 2-4 所示。
表 2-4 太阳能资源稳定性等级划分
名称
符号
分级值
稳定
A
≥0.45
较稳定
B
0.38≤RW<0.45
一般
C
0.28≤RW<0.38
不稳定
D
<0.28

加德满都地区月平均总辐射量值 2 月最大，达 972MJ/m2；12 月最小，为464.4MJ/m2。RW=464.4/972=0.4778，属于“A”级，“稳定”。这主要是由于加德满都纬度较低，冬季太阳高度角较大，造成冬季辐射较大。可通过倾斜太阳能电池板的形式提高冬季太阳能电池板所能接受到的辐射量，以及年总发电量。

2.3.3.3 辐射形式等级评价
直射比为直射辐射所占总辐射的比例，不同气候类型地区，直射辐射和散射辐射占总辐射的比例有明显差异，在实际大气中直射比数值在[0,1)区间变化，越接近 1，直接辐射所占比例越高。采用直射比作为标准，将全国太阳能资源分为四个等级，如下表 2-5 所示。
表 2-5 太阳能资源直射比等级划分

名称
符号
分级阈值
直接辐射主导
A
≥0.6
直接辐射较多
B
0.5≤RX<0.6
散射辐射较多
C
0.35≤RX<0.5
散射辐射主导
D
<0.35

根据 NASA 卫星数据，加德满都地区年直射总量占年辐射总量的 56%，按照表2-3，属于“B”类，“直射辐射较多”地区。

2.4 光伏电站光资源计算
2.4.1 计算原则
由于太阳辐射的随机性，无法事先确定光伏系统安装后方阵面上各个时段确切的太阳辐射量，只能根据气象站记录的资料作为参考。然而通常气象站提供的只是水平面上的太阳辐射量，而电池方阵一般是倾斜放置的，需要将水平面的太阳总辐射量转换成倾斜面上的辐射量。在光伏并网电站系统设计中，如果按天进行能量的平衡计算，即没有意义，也太烦琐，更不能按照小时计算，而按年为周期进行计算有太粗糙，因此最合理的是按照月进行能量平衡的计算。

因此根据整理出的工程代表年的逐月辐射总量，计算出特定倾斜角度斜面上所能接受到的月辐射总量及年辐射总量。

2.4.2 固定式电池方阵的最佳倾角计算
为了使光伏方阵表面接收到更