机电有限公司屋顶分布式光伏项目建议书

河北凌云机电有限公司屋顶分布式光伏项目建议书华电电力科学研究院国家能源分布式能源技术研发（实验）中心二一四年 三月、目 录1 项目概述11.1 项目简介11.2 屋顶概况12 太阳能资源分析13 发电量计算23.1 太阳能电池组件选型23.2 太阳能电池组件布置33.2.1 倾角计算33.2.2 太阳电池组件的串、并联设计43.2.4 光伏装机容量确定53.3 发电量计算53.3.1 太阳能光伏发电系统效率分析53.3.2 年理论发电量计算54 电气接入74.1 方案描述74.2 系统组成75 效益分析85.1 发电企业财务收益率85.2 用电企业节电收益85.3 节能减排91 项目概述1.1 项目简介河北凌云机电有限公司位于河北省高碑店市，高碑店市是经国务院批准的对外开放城市，财政省直管市。位于河北省中部，地处北京、天津、保定三角腹地，北距北京68公里，东距天津112公里，南距保定58公里，城区距北京天安门广场直线距离为81公里；总面积672平方公里。1.2 屋顶概况河北凌云机电有限公司厂房现有一厂房长108米，宽96米，彩钢瓦结构，可用于铺设光伏组件。2 太阳能资源分析高碑店市，属于保定市代管的县级市，京、津、保三角腹地，位于北京西南部，地处环首都京津经济圈、是京南保北重要的工业城市。市域地理坐标为：东经11547241161240，北纬39553392317，项目所在地坐标为东经11552，北纬3919。项目所在地属温带大陆性季风气候，无霜期达183天，年平均气温12.4，年平均降水量600毫米；淡水资源充足，地下水总储量1.2亿立方米，水质优良，没有污染。境内气候温和，四季分明，雨热同季，属典型的温带半湿润大陆性季风气候，年均气温17.4，年均降水量600毫升，年均无霜期186天，年均日照2522.9小时。年辐射总量大于5000MJ/m2。根据NASA查询工程区域太阳辐射数据如下所示：表3-1 月平均辐射值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数据可知，全年水平面日辐射值约为4.30kWh/m2/day，年水平太阳辐射量5650.2MJ/m2。考虑NASA数据相较实际地面数据偏高，因此此处考虑10%折减，即年水平太阳辐射量5085.18MJ/m2。3 发电量计算3.1 太阳能电池组件选型本项目暂选用250Wp多晶硅电池组件进行相关计算分析，具体参数见下表。表3-1 250W多晶硅光伏电池技术参数峰值功率（W）250开路电压（Voc）35.4短路电流（Isc）7.12工作电压（Vmpp）27.6工作电流（Impp）6.56最大保险丝额定值15A尺寸(L*W*H)1650*990*40重量(kg)19.1最大系统电压 (V)1000VDC额定电池工作温度（NOCT）462工作温度-40C 85CPm温度系数-0.45%/CVoc温度系数-0.33%/CIsc温度系数0.06%/C正面最大静载荷5400Pa背面最大静载荷2400Pa组件效率15.3%3.2 太阳能电池组件布置3.2.1 倾角计算方阵安装倾角的最佳选择取决于诸多因素，如：地理位置、全年太阳辐射分布、直接辐射与散射辐射比例、负载供电要求和特定的场地条件等。对于固定轴式安装电池阵列，其最佳倾角即光伏发电系统全年发电量最大时的倾角。考虑施工方便、安全等因素，采取将光伏板直接沿彩钢瓦屋面铺设的方式，铺设角度为8度，根据RetScreen软件计算结果，可得在8度的倾斜面上各月日平均太阳辐射量数据如下表所示。表3-2 8度倾角各月平均太阳辐射量(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从上表可以看出，高碑店地区各月平均太阳辐射量变化较大，12月份太阳辐射量最低，为约308.47MJ/m2m，5月份太阳能辐射量最高，约为646.88MJ/m2m。其全年辐射值变化趋势如下图所示：图3-1最佳倾角各月平均太阳辐射量(MJ/m2m)3.2.2 太阳电池组件的串、并联设计太阳电池组件串联的数量由逆变器的最高输入电压和最低工作电压、以及太阳电池组件允许的最大系统电压所确定。太阳电池组串的并联数量由逆变器的额定容量确定。在条件允许时，应尽可能的提高直流电压，以降低直流部分线路的损耗，同时还可减少汇流设备和电缆的用量。经计算得出：串联多晶硅太阳电池数量N为：16N25。本项目屋顶形式多样，综合考虑各屋顶的结构，以尽可能多布置电池板为目标，结合支架承重、抗风能力以及250kW和500kW逆变器的允许串联组件数量，本工程N取20。则固定式安装每一路多晶硅组件串联的额定功率容量计算如下：P（N）250Wp18=4500Wp；对应于所选250kW逆变器的额定功率计算，需要并联的路数：N250/550路。对应于所选500kW逆变器的额定功率计算，需要并联的路数：N500/5100路。3.2.4 光伏装机容量确定根据前面数据分析计算，确定本项目太阳能光伏电池板串联数量为20块，单个组串容量为5000Wp。光伏板安装倾角为8，初步确定本项目屋顶最多可布置209个串联单元，合计装机容量为1045kW。具体屋面布置情况参见附图1。3.3 发电量计算3.3.1 太阳能光伏发电系统效率分析1）光伏温度因子光伏电池的效率会随着其工作时的温度变化而变化。当它们的温度升高时，不同类型的大多数光电池效率呈现出降低趋势。折减因子取96%。2）光伏阵列的灰尘损耗由于光伏组件上有灰尘或积水造成的污染，经统计经常受雨水冲洗的光伏组件其影响平均在24%之间，无雨水冲洗较脏的光伏组件其影响平均在810%之间。本项目综合考虑折减系数取3%，即污染的折减因子取97%。3）逆变器的平均效率目前并网光伏逆变器的平均效率为97.5%左右。4）光伏电站内用电、线损等能量损失初步估算光伏阵列直流配电损耗约为3%。其配电综合损耗系数为97%。5）机组的可利用率虽然太阳能电池的故障率极低，但定期检修及电网故障依然造成一定损失，损失系数取1%，光伏发电系统的可利用率为99%。6）太阳能电池板差异性损耗3%，利用率97%。7）早晚不可利用辐射损失3%，利用率97%。综合以上各折减系数，固定式多晶硅电池阵列系统的综合效率为80%。3.3.2 年理论发电量计算根据所选工程代表年最佳倾斜面上各月平均太阳总辐射量可得出本工程月及年峰值日照小时数。将太阳电池组件所在平面上某段时间中能接收到的太阳辐射量转换为1000W/m2条件下的等效小时数称峰值日照小时数。经计算，固定式倾角安装容量1045kWp，首年发电量131.82万kWh，年等效利用小时为1261.42h。考虑系统20年输出衰减15.2%，即第20年发电量为111.78万kWh。由此可以计算出本工程20年平均利用小时数为1165.55h，平均年发电量121.80万kWh。表3-4 本工程逐年发电量计算表年份衰减系数年发电量（万kWh）等效利用小时数（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 总和/2436.01 23311.07 平均/121.80 1165.55 4 电气接入4.1 方案描述太阳能光伏并网发电系统是利用太阳电池板将太阳能转换成直流电能，再通过逆变器将直流电逆变成50赫兹、AC400V的三相交流电。逆变器的输出端通过配电柜与变电所内的变压器低压端（AC400V）并联，对负载供电，并将多余的点通过变压器送入电网。本项目无蓄电池储能设备，当阴雨天无太阳时，由电网供电给负载。4.2 系统组成本项目有一个屋顶，作为一个独立的发电单元控制，根据容量设置汇流箱，由汇流箱接入逆变器，逆变器的交流输出经隔离变压器后，汇总接入升压变压器。逆变器输出为三相AC400V（带隔离变压器），频率50HZ，效率大于96。逆变器的交流输出接入交流配电柜，配置防雷装置。经交流断路器接入电网，并配有双向发电计量表。每台交流配电柜装有交流电网电压表和输出电流表，可以直观地显示电网侧电压及发电电流。图4-1 系统组成方案原理图5 效益分析5.1 发电企业财务收益率财务评价是在国家现行财税制度和价格体系的基础上，对项目进行财务效益分析，考察项目的盈利能力、清偿能力等财务状况，以判断其在财务上的可行性。本项目装机容量为1045kW，企业目前电力接入为10kV，变压器容量为3000kVA，由于目前暂无企业用电具体数据，光伏电站暂按照70%企业自用，30%上网运行。工业企业用电平均电价约1.0元/kWh，考虑为企业直供电0.9元/kWh，上网按照当地火电脱硫标杆电价0.43元/kWh，国家对分布式发电补贴0.42元/kWh，分布式光伏综合电价为1.179元/kW。项目工程静态投资按9300元/kW计算，财务评价数据如下：表5-1 财务指标汇总表序号项目名称（单位）数值1装机容量 （MW）1.0452首年发电量 （MWh）1318.183总投资 （万元）971.854经营期平均电价(含增值税)（元/kWh）1.1795投资回收期（年）12.076自有资金内部收益率 （%）8.037全部投资内部收益率（%）5.95从上表数据可以看出，项目资本金内部收益率为8.03%，可以保证项目具有较为一定的收益性，项目的投资回收期为12.07年。5.2 用电企业节电收益以20年计算，该项目每年平均发电量为121.8万kWh，70%由企业自用，按照每度电节约0.1元计算，每年可为企业节约电费8.53万元。20年累计可为企业节约电费170.6万元。企业无需对发电项目进行投资、运行管理，光伏发电可无缝接入企业变压器低压侧，对企业正常用电无影响。5.3 节能减排本项目20年年均发电量为121.8万kWh，以全国平均供电煤耗326g/kWh 计算，本项目可节约标煤397.068吨。在环境保护方面，CO2可减排992.67吨，SO2减排74.58吨，烟尘50.4吨，项目节能减排效果明显。附图1：可利用屋顶光伏板布置图