农场100MW渔光互补光伏发电项目实施方案.doc

农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 I 农农场场100MW渔渔光光互互补补 光光伏伏发发电电 项项目目 实施方案实施方案 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 II 目目 录录 1 申报单位及项目概况申报单位及项目概况 1 1 1 项目申报单位概况 1 1 2 项目概况 2 2 项目建设条件项目建设条件 3 2 1 太阳能资源评价 3 2 2 工程地质 3 2 3 所用电源及备用电源 3 2 4 生产 生活供水设施及供水方案 4 3 项目技术方案项目技术方案 5 3 1 工程任务 5 3 2 工程规模 5 3 3 设备选型 6 3 4 光伏阵列设计 5 3 5 电气设计 10 3 6 土建设计 12 3 7 发电量测算与上网模式 28 4 施工组织施工组织 29 4 1 施工条件 29 4 2 施工总布置 34 4 3 施工交通运输 36 4 4 工程建设用地 37 4 5 主体工程施工 38 4 6 施工总进度 43 4 7 附表 附图 48 5 保障措施保障措施 48 5 1 劳动安全与工业卫生 48 5 2 工程消防总体设计 65 5 3 环境保护与水土保持设计 71 5 4 社会效益分析 84 5 5 社会风险及对策分析 84 6 项目投资与经济性评价项目投资与经济性评价 91 6 1 投资概况 91 6 2 设备及安全工程概算 91 6 3 财务评价与社会效果分析 95 6 4 财务评价结论 98 附件 编制单位资质影印件附件 编制单位资质影印件 92 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 1 1 申报单位及项目概况申报单位及项目概况 1 1 项目申报单位概况 某某光伏发电有限公司是某光伏科技有限公司的全资子公司 某光伏科技有限公司 是专业从事光伏发电集成系统和光伏应用产品研发 生产的高科技民营企业 公司法人 代表王柏兴长期在光伏电站领域进行投资 有着丰富的管理能力和经济实力 在新技术 研发方面给予了大量的人力物力支持 使得公司在国内光伏应用领域一直处于技术领先 地位 某光伏科技有限公司成立于 2010 年 8 月 注册资本 8 4 亿元 总投资 48 亿元 不 含流动资金 其中 设备投入 45 亿元 项目规划总投入 80 条太阳能电池片以及相同 产能的组件生产线 一次性建造 20 万平方米生产厂房 年产能可达 3GW 项目分为二 期实施三年内实现 一期项目投资 26 亿元 其中 设备投资 23 亿元 目前年产能 1GW 光伏电池和 1 5GW 光伏组件 全部引进意大利 德国 日本等目前世界最先进的 全自动电池片 组件生产线 具有全球领先的技术装备和研发能力 是国内光伏行业中 唯一通过 VDE 生产全过程质量认证企业 成为行业中最具备质量保证的光伏制造商 某率先延伸光伏产业链的发展 早在 2011 年光伏制造投产同时就开发光伏电站 至 2013 年底已累计开发光伏发电站达到 1 2GW 并成功开发了 7 座单体 100 兆瓦大 型光伏电站 2014 年海内外实现投资开发 700 兆瓦光伏发电站项目 2015 年计划实现 投资建设 1 GW 以上光伏发电站项目 某已成为全球光伏行业中唯一获得良好效益的光 伏产业链发展商 延伸光伏产业发展的行业领跑者 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 2 1 2 项目概况 某农场 100MW 渔光互补光伏发电项目是系某某光伏发电有限公司在某农场地区建 设的工程 由某某光伏发电有限公司投资建设 本项目建设场地位于某农场 位于东经 112 54 北纬 30 04 建设地点周围 无高大建筑 场地开阔 地势平坦 鱼塘可利用面积范围较广 某市属于我国第四类太 阳能资源丰富的地区 具有较好的太阳能资源条件 适合安装太阳能发电项目 项目为渔光互补光伏系统 利用现有的渔区 建设光伏发电系统 该项目所在区域 不涉及桑基渔塘核心保护区 与其他光伏发电形式相比 渔业太阳能光伏发电系统具有 突出的优点 通过我公司江苏常熟渔光互补项目的经验 光伏发电对渔业养殖没有任何 不利影响 尤其适合在工商农业发达 缺乏可供开发利用空地的地区大规模推广应用 结合水产生物的生长习性 螃蟹等 在鱼塘上层空间布置光伏发电板 既提高了下层空 间水产养殖的产值 上层空间的光伏发电又可为附近工商业提供绿色电力 增值效果明 显 符合中央提出的国土空间开发格局的要求 其必将为该形式的光伏发电项目起到示 范作用 项目场址位于某农场 改造鱼塘约 3000 亩 周围无高大建筑 场地开阔 地势平 坦 规划用鱼塘场地附近即为 G4W2 许广高速和 S247 省道 交通十分便利 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 3 2 项目建设条件项目建设条件 2 1 太阳能资源评价 光伏电站的规模主要考虑所在地区的太阳能资源 光电开发规划 电力系统需求情 况 项目开发建设条件等因素 本项目位于某农场 本项目建设装机容量为 100MWp 分两期建设 一期 二期各 50MWp 从地区能源资源分析 湖北太阳能资源丰富 属亚热带季风气候区 光能充足 热 量丰富 无霜期长 全市太阳年辐射总量为 104 110 千卡 平方厘米 年平均气温 15 9 16 6 年无霜期 242 263 天 多数年份降雨量在 1100 1300 毫米之间 有足 够的气候资源供农作物生长 4 10 月份降水量占全年 80 太阳辐射量占全年 75 10 的积温为全年 80 水热同步与农业生产季一致的气候条件 适宜多种农 作物生长发育 区内四季分明 光照充足 温和湿润 无霜期长 年平均气温为 16 16 4 年平均降水量为 904 1127 毫米 是建设大型光伏发电厂的理想场所 从项目开发建设条件分析 本工程厂址区位于某市 占地面积约 2km2 附近有 S247 省道 交通便利 运输方便 厂址区平均海拔 26m 地势平缓 地形开阔 2 2 工程地质 项目场址位于某农场 改造鱼塘约 3000 亩 周围无高大建筑 场地开阔 地势平 坦 规划用鱼塘场地附近即为 G4W2 许广高速和 S247 省道 交通十分便利 总占地面 积为 2km 建设规模为 100MWp 分两期建设 一期 二期各 50MWp 工程建设期为 6 个月 场区地势平缓 地形开阔 地面多为鱼塘 2 3 所用电源及备用电源 升压站内设两台所用变压器为全所提供所用电源 一台所用变由所内 35kV 母线供 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 4 电 另一台由升压站外引接电源 正常时全所电源由 10kV 外接电源提供 事故或停运 时 由母线 35kV 提供电源 2 4 生产 生活供水设施及供水方案 生活给水系统由生活水箱和一套全自动供水稳压设备 两泵一罐 安装在生活消防 水泵房中 供水管线组成 光伏电池组件清洗用水拟采用厂区收集的雨水 同时外围供水主干网预留供水点 本工程施工用水由建筑施工用水 施工机械用水 生活用水等组成 生活用水及施工用 水均拟采用自来水 采施工高峰日施工用水量为 100m3 d 为保证施工期间的用水量 在施工现场和拌合站附近设置临时蓄水池 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 5 3 项目技术方案项目技术方案 3 1 工程任务 某农场 100MW 项目位于某市 充分开发利用当地的太阳能资源 建设高压并网光 伏电厂为当地电网供电 建设绿色环保的新能源 科学合理安排渔业养殖设施的结构 优化渔业设施房的空间利用 增加太阳能电池组件模块 建设可并网的光伏电站 同时 利用光伏电能 实现对渔业设施小气候的调节 太阳能组件将一部分光能遮蔽并转换为 电能改善了养殖池塘水面小生态 在更高层次上提升设施农业对自然资源的有效利用 从而在生态 能源 绿色环保等方面 发挥更大的功能 取得更好的社会和经济效益 工程的主要任务是发电 建成后供电湖北电网 3 2 工程规模 光伏电站的规模主要考虑所在地区的太阳能资源 光电开发规划 电力系统需求情 况 项目开发建设条件等因素 本项目位于某农场 本项目建设装机容量为 100MWp 分两期建设 一期 二期各 50MWp 从地区能源资源分析 湖北太阳能资源丰富 属亚热带季风气候区 光能充足 热 量丰富 无霜期长 全市太阳年辐射总量为 104 110 千卡 平方厘米 年平均气温 15 9 16 6 年无霜期 242 263 天 多数年份降雨量在 1100 1300 毫米之间 有足 够的气候资源供农作物生长 4 10 月份降水量占全年 80 太阳辐射量占全年 75 10 的积温为全年 80 水热同步与农业生产季一致的气候条件 适宜多种农 作物生长发育 区内四季分明 光照充足 温和湿润 无霜期长 年平均气温为 16 16 4 年平均降水量为 904 1127 毫米 是建设大型光伏发电厂的理想场所 从项目开发建设条件分析 本工程厂址区位于某市 占地面积约 2km2 附近有 S247 省道 交通便利 运输方便 厂址区平均海拔 26m 地势平缓 地形开阔 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 6 3 3 设备选型 3 3 1 光伏组件选型 3 3 1 1 光伏电池组件发展概况 目前世界上太阳能开发应用最广泛的是太阳电池 1839 年 19 岁的法国贝克勒尔做 物理实验时 发现在导电液中的两种金属电极用光照射时 电流会加强 从而发现了 光生伏打效应 1904 年爱因斯坦发表光电效应论文 为此在 1921 年获得诺贝尔奖 世 界上 1941 年出现有关硅太阳电池报道 1954 年 5 月美国贝尔实验室恰宾 富勒和皮 尔松开发出效率为 6 的硅太阳电池 这是世界上第一个实用的太阳电池 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 目前 世界上太阳电池的实验室效率最高水平为 单晶硅电池 24 7 4cm2 多晶 硅电池 20 3 4cm2 InGaP GaAs 双结电池 30 28 AM1 非晶硅电池 14 5 初始 12 8 稳定 碲化镉电池 15 8 硅带电池 14 6 二氧化钛有 机纳米电池 10 96 我国于 1958 年开始太阳电池的研究 40 多年来取得不少成果 目前 我国太阳电 池的实验室效率最高水平为 单晶硅电池 20 4 2cm 2cm 多晶硅电池 14 5 2cm 2cm 12 10cm 10cm GaAs 电池 20 1 lcm cm GaAs Ge 电池 19 5 AM0 CulnSe 电池 9 lcm 1cm 多晶硅薄膜电池 13 6 lcm 1cm 非活性硅衬底 非晶硅电池 8 6 10cm 10cm 7 9 20cm 20cm 6 2 30cm 30cm 二氧化钛纳米有机电池 10 1cm 1cm 世界光伏组件在过去 15 年平均年增长率约 15 90 年代后期 发展更加迅速 最 近 3 年平均年增长率超过 30 在产业方面 各国一直通过扩大规模 提高自动化程度 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 7 改进技术水平 开拓市场等措施降低成本 并取得了巨大进展 商品化电池组件效率从 10 13 提高到 14 17 国内整个光伏产业的规模逐年扩大 截至 2010 年底中国 光伏电池总产量达到 8GW 中国已经超越欧洲和日本 成为世界上最大的太阳能电池 制造基地 但是国际上最大的并网应用光伏市场在国内仍然处于零星示范论证阶段 这与我国 的光伏技术水平和具体国情都有关系 中国光伏组件生产规模的大部分用于出口市场 造成我国的光伏企业对国外市场的依存度较高 2008 年爆发的全球金融危机 导致国外 的市场发生急剧变化 使得这些企业受到重大影响 因此随着能源形势和我国产业政策 的变化 推动我国对太阳能光伏发电这种绿色可再生能源的应用是必然的趋势 我们国 家所拥有巨大光伏市场应用潜力 可以让自己的光伏企业的相关产品 光伏发电项目应 用于我国 从而形成比较完整的光伏产业链 随着国内光伏电池组件产量的不断提高 国内光伏产品性价比上的优势越发明显 本工程为某的大型太阳能光伏发电示范项目 为达到充分宣传和展示我国光伏产业的发 展成果的目的 本工程太阳能光伏电站设备以国内自主化生产为主 3 3 1 2 几种常用的太阳能电池 a 单晶硅 多晶硅太阳能电池 目前国内外使用最普遍的是单晶硅 多晶硅太阳能电池 而且国内的光伏组件生产 也主要是以单晶硅 多晶硅太阳能电池为主 商业化的多晶硅电池片效率一般在 12 16 左右 单晶硅电池片效率在 13 18 左右 晶体硅电池片如图 5 1 5 2 5 3 所示 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 8 图 3 1 单晶硅硅片 图 3 2 多晶硅硅片 由电池片组成的电池组件的外形结构如图 5 3 所示 图 3 3 多晶硅 单晶硅太阳能电池组件外形 左为多晶硅组件 右为单晶硅组件 自从太阳能电池诞生以来 晶体硅作为基本的电池材料一直保持着统治地位 而且 可以确信这种状况在今后 20 年中不会发生根本的转变 但是晶体硅太阳能电池的成本 较高 通过提高电池的转化效率和降低硅材料的生产成本 以提高硅材料太阳能电池的 效益 成为世界光伏技术的主流 世界各国也在此取得诸多新的进展 2004 年中国科 学家成功地在实验室完成 P 型晶体硅技术 使得晶体硅太阳能电池的实验室转换效率达 到 24 7 2007 年日本也成功试制的 HIT 太阳能电池 太阳能电池量产转换效率提高 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 9 到 22 3 提高转换效率的技术不断进步 进一步推动了晶体硅太阳能电池在光伏技术 中的领先地位 b 非晶硅太阳能电池 开发太阳能电池的两个关键问题就是 提高转换效率和降低成本 由于非晶硅太阳 能电池的成本低 便于大规模生产 普遍受到人们的重视并得到迅速发展 非晶硅作为 太阳能材料尽管是一种很好的电池材料 但由于其光学带隙为 1 7eV 使得材料本身对 太阳辐射光谱的长波区域不敏感 这样一来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效率 目 前电池转化效率一般在 5 9 此外 其光电效率会随着光照时间的延续而衰减 即所 谓的光致衰退 S 一 W 效应 使得电池性能不稳定 衰减较快 非晶硅薄膜太阳能电池 由于具有较低的成本 重量轻 高温性能好 弱光响应好 充电效率高 非晶硅材料的吸 收系数在整个可见光范围内 在实际使用中对低光强光有较好的适应等特点 有着极大 的潜力 在未来 5 10 年后 有望逐渐扩大其市场份额 3 3 1 3 几种常用的太阳能电池技术性能比较 几种常用的太阳能电池技术性能比较见表 3 1 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 38 表 3 1 太阳能电池技术性能比较表 序号比较项目多晶硅单晶硅非晶硅比较结果 1技术成熟性目前常用的是铸锭多晶硅技术 70 年代末研制成功 商业化单晶硅电池经 50 多年的 发展 技术已达成熟阶段 70 年代末研制成功 经过 30 多年的发展 技术日趋成熟 多晶硅 单晶硅技术都比较成熟 产品性能稳定 2光电转换效率商业用电池片一般 12 16 商业用电池片一般 13 18 商业用电池一般 5 9 单晶硅最高 多晶硅其次 非晶硅 最低 3价格材料制造简便 节约电耗 总的生 产成本比单晶硅低 材料价格及繁琐的电池制造工艺 使单晶硅成本价格居高不下 生产工艺相对简单 使用原材料少 总 的生产成本较低 非晶硅比多晶便宜 多晶硅比单晶硅 便宜 4对光照 温度 等外部环境适 应性 输出功率与光照强度成正比 在高 温条件下效率发挥不充分 同左弱光响应好 充电效率高 高温性能好 受温度的影响比晶体硅太阳能电池要小 晶体硅电池输出功率与光照强度成 正比 比较适合光照强度高的沙漠 地区 5组件运行维护组件故障率极低 自身免维护同左柔性组件表面较易积灰 且难于清理 刚性组件同左 晶体硅电池组件 刚性非晶硅组件 运行维护最为简单 6组件使用寿命经实践证明寿命期长 可保证 25 年使用期 同左衰减较快 使用寿命只有 15 20 年 晶体硅电池组件使用寿命最长 7外观不规则深蓝色 可作表面弱光着色 处理 黑色 蓝黑色黑色 多晶硅外观效果好 利于建筑立面 色彩丰富 8安装方式倾斜或平铺于建筑屋顶或开阔场地 安装简单 布置紧凑 节约场地 同左柔性组件重量轻 对屋顶强度要求低 可附着于屋顶表面 刚性组件安装方式 同左 刚性非晶硅组件 晶体硅组件安装 方式相同 光伏组件安装方便 9国内自主化生 产情况 产业链完整 生产规模大 技术先 进 同左2007 年底 2008 年初国内开始生产线建设 起步晚 产能没有完全释放 电池组件国内自主化有保证 荆州祥晖荒湖农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 39 从比较结果可以看出 1 晶体硅太阳能电池组件技术成熟 且产品性能稳定 使用寿命长 2 商业用化使用的太阳能电池组件中 单晶硅组件转换效率最高 多晶硅其次 但两 者相差不大 3 晶体硅电池组件 刚性非晶硅组件故障率极低 运行维护最为简单 4 晶体硅光伏组件 刚性非晶硅组件安装简单方便 5 非晶硅薄膜电池在价格 弱光响应 高温性能等方面具有一定的优势 但是组件效 率较低 在安装场地面积有限情况下 会影响到安装总容量 因此综合考虑上述因素 本工程拟选用晶体硅太阳能电池 在单晶硅电池和多晶硅电池选择上 单晶硅电池由于制造过程中能耗较高 在市场 中所占比例逐渐下降 本工程选用性价比较高的多晶硅电池组件 这也与国外的太阳能 光伏电池使用情况的发展趋势相符合 3 3 1 4 太阳电池组件主要技术参数 光伏电池组件是太阳能发电系统的核心部件 其光电转换效率 各项参数指标的优 劣会直接影响整个光伏发电系统的发电性能 太阳能电池组件的功率规格较多 从 5Wp 到 310Wp 国内均有厂商生产 且产品应用较为广泛 根据项目运输 施工安装等条件 并且考虑组件的用量很大 占地面积较广 组件的安装量很大 因此设计优先选用单位 面积功率大的电池组件 以减少占地面积 降低组件安装量 采用不同规格多晶硅电池 组件组成 100MWp 电池方阵用量比较 见表 3 2 荆州祥晖荒湖农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 40 表 3 2 不同多晶硅电池组件组成的 100MWp 方阵组件数量比较 方案 参数 方案一方案二 组件峰值功率 Wp 245310 串联数量 块 2218 1 2MWp 子方阵并联数量 路 224214 1 2MWp 子方阵组件数量 块 49283852 100MWp 方阵组件数量413952323568 由上表比较可以看出采用 310Wp 组件组成 100MWp 光伏阵列所使用的组件数量最 少 这样组件间连接点少 施工进度快 且故障率低 接触电阻小 线缆用量小 系统 整体损耗相应降低 综合考虑组件效率 技术成熟性 市场占有率 以及项目建设工期 厂商供货能力 等多种因素 本工程推荐选用多晶硅电池组件规格为 310Wp 310Wp 多晶硅电池组件详细技术参数见表 3 3 所示 该组件既经济又可靠 使用年 限可达 25 年 给长期投资带来最佳回报 并获得 IEC 61215 第二版认证证书 及其它安 全认证 荆州祥晖荒湖农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 41 图 3 4 组件外观 光伏电池组件的特点如下 72 片高效的多晶电池片组成 优质牢固的铝合金边框可以抵御强风 冰冻及变形 荆州祥晖荒湖农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 42 新颖特殊的边框设计进一步加强了玻璃与边框的密封 铝合金边框的长短边都备有安装孔 满足各种安装方式的要求 高透光率的低铁玻璃增强了抗冲击力 优质的 EVA 材料和背板材料 表 3 3 太阳能电池组件技术参数表 编号项 目 名 称数 据 1太阳电池种类多晶硅组件 2太阳电池组件型号TP672ML 310 3组件标准峰值参数 3 1标准功率 W 310 3 2峰值电压 V 36 3 3 3峰值电流 A 8 55 3 4短路电流 A 9 07 3 5开路电压 V 45 2 4组件效率16 5峰值功率温度系数 0 45 6开路电压温度系数 0 35 7短路电流温度系数 0 05 810 年功率衰降 10 925 年功率衰降 20 10尺寸 mm 1960 990 40 11重量 kg 26 3 3 2 光伏阵列运行方式选择 3 3 2 1 运行方式分析 荆州祥晖荒湖农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 43 对普通的多晶硅太阳能电池组件常用的布置方式是按当地的最佳倾角 采用固定式 安装 这种布置方式的优点是支架系统简单 安装方便 布置紧凑 节约场地 缺点是 不能对太阳能资源充分利用 当光伏发电系统整体造价较高时 不能充分发挥其经济效 益 针对组件固定式布置方式存在的缺点 开发研制出逐日跟踪式太阳能光伏发电系统 根据组件阵列面旋转轴的数量又分为单轴和双轴跟踪 逐日跟踪式光伏发电系统虽然能 提高组件对太阳能资源利用效率 但是需要增加机械跟踪设备 光学仪器等 会增加单 位工程造价 随着晶体硅电池板价格的不断下降 相对于机械跟踪等设备所增加的成本 总体的经济效益并不划算 且目前国内跟踪系统技术尚不成熟 因此限制了逐日跟踪式 光伏发电系统的推广利用 故本项目不建议使用跟踪系统 如果单纯从研究的角度出发 可以做部分很小功率的测试系统 用于跟踪系统数据的测试搜集 为今后建设提供充分 的数据 并能准确的做出投资决策 因此本工程推荐选用固定式安装方式 3 3 2 2 光伏阵列倾角设计 在光伏供电系统设计中 光伏组件方阵的放置形式和放置倾角对光伏系统接收到的 太阳辐射有很大的影响 从而影响到光伏供电系统的发电能力 因此确定方阵的最佳倾 角是光伏发电系统设计中不可缺少的重要环节 本工程以某市气象局提供的气象资料作为设计光伏方阵倾角发电量计算依据 从气 象部门获得的太阳能总辐射量是水平面上的 实际光伏电池组件在安装时通常会有一定 的倾角以尽可能多的捕捉太阳能 计算公式如下 R S sin sin D 公式3 1 荆州祥晖荒湖农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 44 图 3 5 倾斜方阵面上的太阳总辐射量计算图 式中 R 倾斜方阵面上的太阳总辐射量 D 散射辐射量 假定 D 与斜面倾角无关 S 水平面上的太阳直接辐射量 方阵倾角 午时分的太阳高度角 荆州祥晖荒湖农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 44 根据上述公式计算不同倾斜角方阵面上的各月辐射量和总辐射量 计算结果如表 3 4 所示 表 3 4 某市不同倾斜角方阵面上的总辐射量 kWh m2 不同角度日平均辐射量 kWh m2 d 方位倾角 1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月11 月12 月全年 163 123 43 474 084 254 414 694 584 223 533 393 11407 14 183 193 453 54 084 234 384 664 584 253 573 473 171415 9 203 263 53 524 084 24 354 624 564 263 613 533 251422 22 223 333 553 544 074 184 314 584 544 283 653 63 321428 54 243 393 593 554 064 154 264 544 524 293 693 663 391432 75 263 443 633 574 054 114 214 494 54 33 723 723 461436 03 283 53 663 574 034 074 164 444 474 33 753 773 521437 2 303 553 73 584 014 034 114 394 434 33 773 823 581438 03 323 63 733 583 993 984 054 334 44 293 793 873 641437 36 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 1 上表的计算结果表明 当方阵倾角为 30 时 太阳能年总辐射量达到最大 但在 16 32 之间时 太阳能年总辐射量变化很小 对发电量的影响不大 经综合考虑可利用 土地面积 总辐射量 后期运维等因素 本工程采用 20 组件安装倾角 其太阳能总辐射 年总量为 1422 22kWh m2 合计 5119 992MJ m2 3 3 3 逆变器选型 3 3 3 1 逆变器的技术指标 逆变器作为光伏发电系统中将直流电转换为交流电的关键设备之一 其选型对于发 电系统的转换效率和可靠性具有重要作用 结合 国家电网公司光伏电站接入电网技术 规定 及其他相关规范的要求 在本工程中逆变器的选型主要考虑以下技术指标 1 转换效率高 逆变器转换效率越高 则光伏发电系统的转换效率越高 系统总发电量损失越小 系统经济型也越高 因此在单台额定容量相同时 应选择效率高的逆变器 本工程要求 大容量逆变器在额定负载时效率不低于 95 在逆变器额定负载 10 的情况下 也要保 证 90 大功率逆变器 以上的转换效率 2 直流输入电压范围宽 太阳电池组件的端电压随日照强度和环境温度变化 逆变器的直流输入电压范围宽 可以将日出前和日落后太阳辐照度较小的时间段的发电量加以利用 从而延长发电时间 增加发电量 如在日落余晖下 辐照度小电池组件温度较高时电池组件工作电压较低 如果直流输入电压范围下限低 便可以增强这段时间的发电量 3 最大功率点跟踪 太阳电池组件的输出功率随时变化 因此逆变器的输入端电阻应能自适应于光伏阵 列的实际运行特性 随时准确跟踪最大功率点 保证光伏发电系统的高效运行 4 输出电流谐波含量低 功率因数高 光伏电站接入电网后 并网点的谐波电压及总谐波电流分量应满足 GB T14549 电 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 2 能质量 公用电网谐波 的规定 光伏电站谐波主要来源是逆变器 因此逆变器必须采取 滤波措施使输出电流能满足并网要求 要求谐波含量低于 3 逆变器功率因数接近于 1 5 具有低电压耐受能力 国家电网公司光伏电站接入电网技术规定 中要求大型和中型光伏电站应具备一 定的耐受电压异常的能力 避免在电网电压异常时脱离 引起电网电源的损失 这就要 求所选并网逆变器具有低电压耐受能力 具体要求如下 1 并网光伏电站必须具有在并网点电压跌至 20 额定电压时能够维持并网运行 1s 2 并网光伏电站并网点电压在发生跌落后 3s 内能够恢复到额定电压的 90 时 并 网光伏电站必须保持并网运行 3 并网光伏电站并网点电压不低于额定电压的 90 时 并网光伏电站必须不间断并 网运行 7 系统频率异常响应 国家电网公司光伏电站接入电网技术规定 中要求大型和中型光伏电站应具备一 定的耐受系统频率异常的能力 逆变器频率异常时的响应特性至少能保证光伏电站在表 3 5 所示电网频率偏离下运行 表 3 5 大型和中型并网光伏电站在电网频率异常时的运行时间要求 频率范围运行要求 低于 48Hz视电网要求而定 48Hz 49 5Hz每次低于 49 5Hz 时要求至少运行 10 分钟 49 5Hz 50 2 Hz继续运行 50 2Hz 50 5 Hz 每次频率高于 50 2Hz 时 并网光伏电站应具备连续 2 分钟的能力 同时 具备 0 2 秒内停止向电网线路送电的能力 实际运行时间由电网调度机 构决定 因此不允许处于停运状态的光伏电站并网 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 3 高于 50 5Hz 在 0 2 秒内停止向电网线路送电 且不允许处于停运状态的光伏电站并 网 8 可靠性和可恢复性 逆变器应具有一定的抗干扰能力 环境适应能力 瞬时过载能力 如在一定程度过 电压情况下 光伏发电系统应正常运行 过负荷情况下 逆变器需自动向光伏电池特性 曲线中的开路电压方向调整运行点 限定输入功率在给定范围内 故障情况下 逆变器 必须自动从主网解列 系统发生扰动后 在电网电压和频率恢复正常范围之前逆变器不允许并网 且在系 统电压频率恢复正常后 逆变器需要经过一个可调的延时时间后才能重新并网 9 具有保护功能 根据电网对并网光伏电站运行方式的要求 逆变器应具有交流过压 欠压保护 超 频 欠频保护 防孤岛保护 短路保护 交流及直流的过流保护 过载保护 反极性保 护 高温保护等保护功能 10 监控和数据采集 逆变器应有多种通讯接口进行数据采集并发送到主控室 其控制器还应有模拟输入 端口与外部传感器相连 测量日照和温度等数据 便于整个电站数据处理分析 3 3 3 2 逆变器单机容量选择 逆变器是并网光伏电站中的核心设备 它的可靠性 高效性和安全性会影响到整个 光伏系统 应选择国内技术较为成熟的并网逆变器 目前世界上最主流的并网光伏逆变技术均以 DSP 作为处理器 采用 IGBT 桥式逆变 电路 利用 PWM 脉宽调制 技术实现 直流 交流 的逆变功能 1 按功率分类 并网逆变器可分为小型 中型 大型逆变器三种 小型逆变器一为 10KW 以下 中 型逆变器为 10KW 100KW 大型逆变器为 100KW 及以上 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 4 2 按是否带隔离变压器分类 按逆变器是否带隔离变压器 分为有隔离型和无隔离型 与同容量的带隔离变压器 的逆变器相比 无变压器的逆变器具有体积小 重量轻的优点 其缺点表现在直流输入 和交流输出之间无 电气隔离 太阳电池方阵的短路故障等可能会对电网造成不利影响 此外 注入电网的直流电流略大 3 按输出相数分类 按并网逆变器的额定输出功率 输入光伏支路数量 输出为三相或单相 无蓄电池 的并网光伏发电系统的逆变方案可分为集中型逆变方案和组串型逆变方案两种 集中型逆变方案 集中型逆变方案是指并网光伏发电系统通过集中型并网逆变器 Central Inverter 将 太阳电池方阵输出的直流电能转换为与低压电网在电压上同频 同相 幅值相同 且三 相平衡的三相交流电能 集中型逆变器的单机容量一般由 10 千瓦至几百千瓦不等 在采用集中型逆变方案的 并网光伏发电系统中 首先由多块太阳电池串联组成太阳电池支路来增加系统直流电压 提高逆变效率 多路太阳电池支路在集中型光伏接线箱中经熔断器后并联成一路直流输 出 多台集中型光伏接线箱的直流输出汇集到集中型逆变器的直流输入端 再经 IGBT 三相桥式逆变电路转换为三相交流电能 集中型逆变器具有功率大 体积大 重量重 发热量大 IP 防护等级不高的特点 一般设计成标准电气柜体或箱体 室内安装 组串型逆变方案 组串型逆变方案是指并网光伏发电系统通过支路型并网逆变器 String Inverter 将 太阳电池方阵输出的直流电能转换为与低压电网在电压上同频 同相 幅值相同的单相 交流电能 组串型逆变器的单机容量一般由几瓦至三十千瓦不等 在采用支路型逆变方案的并网光伏发电系统中 首先由多块太阳电池串联组成太阳 电池支路 几条太阳电池支路 通常为 1 3 条 在支路型光伏接线箱中经断路器后送入 组串型逆变器的直流输入侧 再经 IGBT 单相桥式逆变电路转换为单相交流电能 将组 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 5 成并网光伏发电系统的多台支路型逆变器按输出功率情况 组成基本平衡的三相交流 并入低压电网 组串型逆变器具有功率小 体积小 重量轻节省土地 减少土建工程量等优点 因 此本项目选用 SUN2000 40kW 组串型逆变器 3 4 光伏阵列设计 3 4 1 太阳能电池方阵支架的要求和间距计算 光伏电站安装场址的选择应避免阴影影响 各阵列间应有足够间距 一般要求在冬 至日影子最长时 前后两排光伏阵列之间的距离要保证上午 9 点到下午 3 点之间前排不 对后排造成遮挡 支架采用铝合金 铝合金结构支架符合GB 50205的要求 方阵紧固螺栓连接符合 GB 50205 2001 中 6 2 的要求 光伏方阵阵列间距垂直距离应不小于 D 如图 3 6 所示 图3 6 光伏方阵阵列间距示意图 在水平面垂直竖立的高为 L 的木杆的南北方向影子的长度为 Ls Ls L 的数值称为影 子的倍率 影子的倍率主要与纬度有关 一般来说纬度越高 影子的倍率越大 sin sin sin cos cos cos 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 6 sin cos sin cos Ls L cos H tan arcsin 0 648cos 0 399sin 公式 3 2 其中 为当地纬度 为太阳赤纬 冬至日的太阳赤纬为 23 5 度 为时角 上午 9 00 的时角为 45 度 为太阳高度角 为太阳方位角 本项目中光伏场地所在纬度为 30 04 本项目太阳组件排布方式 组件竖排 横 向为两排 阵列前后排间距 不含前排阵列投影距离 计算结果为 2900mm 考虑在棚 下养殖 间距采用 4m 3 4 2 光伏阵列排布 大型光伏电场组件阵列的布置 一般通过光伏阵列分区 分级排布来实现 分区以 光伏电场升压变设备为对象 把光伏电场划分为若干个相对独立的交流发电子系统 分 级是在每个分区内 对光伏组件阵列进行分级 组串逆变器下辖一级光伏阵列 汇流箱 下辖二级光伏阵列 图 3 7 阵列安装示意图 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 7 3 4 3 光伏子方阵设计 在计算组件串联数量时 必须根据组件的工作电压和逆变器直流输入电压范围 同 时需要考虑组件的开路电压温度系数 3 4 3 1 电池实际工作温度范围确定 在本项目中 选用 310W 多晶硅组件 其主要技术参数见表 3 6 所示 表 3 6 310W 组件参数 开路电压 Voc V45 2 短路电流 Isc A9 07 工作电压 Vmppt V36 3 工作电流 Imppt A8 55 峰值功率温度系数 0 45 开路电压温度系数 0 35 短路电流温度系数 0 05 以上数据是在标准条件下测得的 即 电池温度为 25 太阳辐射为 1000W m2 地面标准太阳光谱辐照度分布为 AM1 5 某市多年气象数据显示为 昼最高气温 40 5 夜间最低气温 12 1 一般情况下 光伏组件的温度会略高于环境温度 本项目最高温度考虑到 70 3 4 3 2 串联回路组件数量确定 组件串联的设计原则 组件串联后 最低温度下的开路电压应低于逆变器的最大输 入电压 13 和 70 下的最佳工作电压应在逆变器的 MPPT 范围之内 在最低温度 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 8 13 下不同串联个数下阵列的开路电压值见表 3 7 表 3 7 不同串联个数下阵列的开路电压 串联组件数 块 13141516171819 电压 V 588 9634 2679 5724 8770 1815 4860 7 在最低温度 13 和最高温度 70 下不同串联个数时光伏组件的最佳工作电压如表 3 8 所示 表 3 8 不同串联个数下阵列的最佳工作电压 串联组件数 块 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 19 00 20 00 13 电压 V 574615656697738779820 25 电压 V 506 8543579 2615 4651 6687 8724 70 电压 V 427457 5488518 5549579 5610 上表中采用 310W 组件参数 从表 3 7 3 8 可以看出 当光伏组件串联数在 18 以下 不超过逆变器的最大输入电压 1000V 当组件串联数为 17 18 时 电压在逆变器 MPPT 电压跟踪范围中 综合考虑光伏电站的容量 光伏组件的尺寸 光伏电站的综合布局等因素 最终确 定 由 18 块光伏组件串联成一组后 2 组并联组成一个光伏方阵 3 4 3 3 光伏阵列单元设计 一个光伏阵列单元中太阳电池组件的排布方式有多种 目前在大型并网光伏电站中 常用的排布有以下几种形式 上下两块组件竖向放置 上下两块组件横向放置和四块组 件横向放置等 组件排布方式选择以接线简单 线缆用量少 施工复杂程度低及运行维 护方便为原则 同时光伏阵列单元组件一般取单串组件数量的整数倍 结合阵列单元电 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 9 池组串及阵列单元组件数量 本项目不适合安装四块组件横向放置的方案 确定两种太 阳能电池组件排布方案 分别为 方案一 将 2 组太阳能电池组串 每串 18 块 每块竖向放置 各组件之间留 20mm 缝隙 便于安装和过风 排成 2 行 18 列 即 36 块电池组件排布为一个子阵列 方案二 将 2 组太阳能电池组串 每串 18 块 每块横向放置 各组件之间留 20mm 缝隙 便于安装和过风 排成 2 行 18 列 即 36 块电池组件排布为一个子阵列 光伏阵列单元方案如图 3 8 3 9 所示 图 3 8 光伏阵列排布方案一 图 3 9 光伏阵列排布方案二 组件不同摆放组串方式组成 1MWp 的占地面积 支架用钢量及电缆用量详见表 3 9 表 3 9 电池组件串接方案组成 1MWp 方阵对比表 方案占地面积 m2 支架用铝量 t 直流电缆总价 万元 方案一1990935 866 方案二208004170 由表 3 9 中的数据 同时考虑电池组件内部各单元的串联方式 确定本工程最佳安 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 10 装方式为方案一 即将 2 组太阳能电池组串 每串 18 块 每块竖向放置 各组件之间 留 20mm 缝隙 便于安装和过风 排成 2 行 18 列 即 36 块电池组件排布为一个子阵列 3 5 电气设计 3 5 1 光伏逆变升压单元的设计 本工程设计兆瓦单元容量为 1 2MW 包括 107 个光伏子阵列 共 9 排 中间 1 排 11 个光伏子阵列 其余 8 排每排 12 个光伏子阵列 每个光伏子阵列上下两排共 36 块光伏 组件 18 串 2 并 每 6 串接入 1 台功率为 40KW 的组串型逆变器 整个单元共安装 36 台逆变器 分列在发电单元道路两侧 每排 4 台 每 6 台组串逆变器接入 1 台 6 汇 1 的 交流汇流箱 回流后经 1 台容量为 1250kVA 的 35kV 箱式升压变 1 个单元分区实际总 功率为 107 2 18 310 1 19412MWp 本工程拟采用 84 个 310W 组件组成的 1 19412MWp 光伏逆变升压单元 则总装机容 量为 100 30608MW 本工程光伏单元采用标准化设计 每个分区光伏逆变升压单元分成东西两部分 逆 变升压站安装于道路旁阵列中间位置 阵列前后排间距设计为 4 米 东西两分区内各阵 列单元左右间距设计为 0 5m 1 个光伏逆变升压单元排布如图 3 10 所示 图 3 10 1 2MW 阵列标准单元排布 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 11 3 5 2 方阵接线方案设计 光伏方阵电气连接主要是系统直流侧的电气连接 具体的电气连接为 通过组件自 带的导线将 18 件组件串联在一起 形成 1 个组件串 1 2MW 分区阵列单元共有 214 个 组件串 每 18 个组件串联成 1 路 1 2MW 分区阵列单元经 36 台组串逆变器将直流电转 换为交流电 再通过 6 汇 1 交流汇流箱汇流 经过直埋电缆送入箱变低压侧 1 2MW 阵 列单元电气接线如图 3 11 所示 图 3 11 1 2MW 阵列单元电气接线图 1 组串逆变器 本工程采用华为 SUN2000 40KTL 组串型逆变器 每台逆变器接入 6 串光伏组串 2 交流汇流箱 为了减少组串逆变器与箱变之间的连接线 方便维护 提高可靠性 一般需要在组 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 12 串逆变器与箱变之间需要加装交流汇流装置 把一定数量的规格相同的组串逆变器接入 交流汇流箱进行汇流 通过防雷器与断路器后输出 方便了后级接入 保证了系统的安 全 大大缩短了系统安装时间 3 升压变 各光伏发电单元经逆变器转换为低电压大电流的交流电 为了减少交流损耗 不宜 将低电压大电流进行长距离输送 因此需要设置升压设备直接将低电压交流电升压至 35kV 由于本工程共 84 座升压室 需配置 84 套升压设备 数量较大 3 6 土建设计 3 6 1 建筑单体设计 本工程拟建于某市 紧邻 S247 省道 对外交通便利 项目总装机容量 100 30608MWp 电站由生产区 管理区两部分组成 电站的出入口位于管理区的北侧 与场外道路相接 管理区位于电站的北侧 光伏电站总占地面积 2km2 管理区占地面积 约为 50000m2 场区布置详见总平面布置图 管理区主要建 构 筑物为综合楼 车库 水泵房 围栏等 管理区内还配备有硬 质广场 绿化区和休闲运动场 综合楼为地上二层 楼梯间局部为三层 框架结构 建 筑面积为 1085m2 主要布置有办公室 会议室 宿舍 餐厅等 管理区布置详见管理区 布置图 生产区包括电池组件阵列 逆变器室等 电池组件阵列由 84 个 1 19412MWp 多晶硅 子方阵组成 生产区内设 4m 宽东西及南北向硬化道路 东西向道路均位于逆变器室背 面 所有东西 南北向道路交接形成环形道路 形成一个场内道路系统 便于较大设备 的运输 满足日常巡查和检修的要求 3 6 2 建筑物结构设计标准 本工程综合楼 中控楼 逆变器室 车库 水泵房工程等别为 级 洪水标准为 50 年一遇 均按 6 度抗震设防 抗震设防类别为丙类 地基基础设计等级为丙级 建筑结 农场 100MW 渔光互补光伏发电项目实施方案 13 构的安全等级为二级 设计使用年限为 50 年 属丙类建筑 上人屋面活荷载 2 0kn m2 不上人屋面活荷载 0 50kn m2 3 6 3 基本资料及设计依据 3 6 3 1 场址工程地质条件 1 地形地貌 某市以平原地区为主体 海拔20 50 米 相对高度在20 米以下 丘陵主要分布于松 滋市的老城 王家桥 斯家场和 某区的川店 八岭 石首市桃花山等地 海拔100 500 米 相对海拔50 100 米 低山主要分布于松滋市西南部与湖南省交界处 海拔500 米左右 2 地层岩性 某市位于扬子准地台中部 属新华夏系第沉降带晚近期构造带 处于中国地势第三级阶梯 的西部边缘 是江汉平原的主体 全市地势略呈西高东低 由低山丘陵向岗地 平原逐渐过渡 全市海拔250 米以上的低山493 平方公里 占国土总面积的3 54 海拔40 250 米的丘陵岗 地 2147 66 平方公里 占 15 27 海拔25 40 米的平原面积11421 34 平方公里 占 81 19 山 丘分布于西部松滋市的庆贺寺 刘家场及西北部 某区八岭山 地势最高点为松滋市的大岭山 海拔815 1 米 岗地分布于某区的川店 马山 纪南和公安县的孟溪 郑公以及石首市的 团山 高基庙一带 东部地势低洼 最低点在洪湖市新滩乡沙套湖 海拔仅18 米 全市土壤类型多样 土层深厚 土壤肥沃 共有7 个土类 14 个亚类 43 个土属 200 个土种 土类总面积563 58 千公顷 量算面积 下同 其中水稻土281 4