某有限公司光伏屋顶设计初步方案.doc

某有限公司光伏屋顶设计（初步）方案某有限公司光伏屋顶设计（初步）方案目录一、项目信息31.1基本信息31.2财政信息3二、项目概况32.1河南开封概况32.2开封的光照资源42.3并网系统工作原理5三、项目方案设计63.1设计依据63.2太阳能方阵设计83.3相关材料选择93.3.1太阳能电池板93.3.2逆变器113.3.3汇流箱143.3.4直流配电柜163.3.5交流配电柜173.3.6监控系统183.3.7环境监测装置19四、发电量计算20五、报价单及配置21六、财务评价和社会效益分析236.1概述236.2项目总投资236.2.1折旧费236.2.2维修费236.2.3保险费236.3发电收入236.4CDM碳减排收益246.5盈利能力分析27一、项目信息1.1基本信息项 目 地: 厂房面积：1万平米厂房结构：钢筋骨架日消耗电量：早8:00-下午18:00,6000KWH当地白天工业电价：0.7 RMB/KWH1.2财政信息本项目为光伏屋顶项目，设计定位为一般结合型项目，根据河南省当地政策和国家政策目前此项目可能面对的是2个补助(参考)。1.申报 省“ ”项目，今年由省财政厅补助4元/W,县财政厅补助2元/W，即可得到6元/W补助。2.申报光电建筑根据今年财办建【2011】187文件一般结合型可得5.5元/W补助。二、项目概况2.1 概况开封界于东经11351511151542，北纬341143351143。海拔69米至78米。东临商丘市，西连省会郑州市，南接许昌市、周口市，北靠黄河，与中原油田隔河相望。总面积6444平方公里，其中市区面积362平方公里。南北宽约92公里，东西长约126公里。年均温为 1315，10以上活动积温为42004900，无霜期190230天,开封气候属于暖温带大陆性季风气候年降水量大约670毫米,410月降水量占全年的8090。主要自然灾害有旱、涝、风、雹、低温、霜冻和干热风等，尤以干旱、雨涝和干热风的危害最大。2.2开封的光照资源图2-1 开封地区太阳能辐射数据由ANAS官方提供开封地区各月气象资料见图2-1根据太阳能辐射数据及通过太阳能光伏方阵设计软件，太阳能方阵倾角在19 31之间时可以得到最佳的太阳能辐射，考虑太阳能方阵基础建筑特点，选择太阳能方阵倾角为4（紧贴建筑物表面）。2.3并网系统工作原理太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、逆变器、支架、直交流配电柜及计量等相关附件构成。其工作原理是太阳能电池方阵在光照的条件下产生直流电，直流电通过逆变器转换为交流电后并入低压或高压电网。太阳能光伏设备属于发电设备，和火力发电、水力发电、风力发电等同样通过电力法来规范。并网型系统可分成逆潮流系统和非逆潮流系统两类，如果太阳能产生剩余电力，逆潮流系统采用由电力公司购买剩余电力的制度；非逆潮流系统由于区域电力需求远远大于 太阳能系统输出电力，太阳能光伏电力全部在低压配电范围内消耗。各部分作用如下：1. 太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部件，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能转换为电能；2. 并网逆变器，太阳能系统的关键组成部件，其作用是通过并网孤岛保护、最大功率跟踪（MPPT）等功能将直流电逆变成我们生活用电的部件；3. 其它附件，主要包括控制检测系统、防雷接地保护、电缆及支架等。系统工作原理图如图2-2。图2-2 太阳能并网光伏系统原理图三、项目方案设计3.1设计依据晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量GB/T18210-2000地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型GB/T 9535-1998光伏器件 第三部分：地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辅照度数据GB/T6495.3-1996光伏器件 第一部分：光伏电流-电压特性的测量GB/T6495.1-1996太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范CECS85-96陆地用太阳电池组件总规范GB/T14007-92低压成套开关设备基本试验方法GB9466-88低压成套开关设备GB7251系统接地的型式及安全技术要求GB14050-1993火电施工质量检验及评定标准（电气篇）电气装置安装工程高压电器施工及验收规范（GBJ147-90）电气装置安装工程电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范（GBJ148-90）电气装置安装工程母线装置施工及验收规范（GBJ149-90）电气装置安装工程电气设备交接试验标准（GBJ50150-91）电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（GBJ50168-92）电气装置安装工程接地装置施工及验收规范（GBJ50169-92）电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范（GBJ50171-92）电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GBJ50254-96）电气装置安装工程起重机电气装置施工及验收规范（GBJ50256-96）建筑电气工程施工质量验收规范（GB503030-2002）电力建设消除施工质量通病守则（DJ-ZT-11）电力建设安全工作规程（火力发电厂部分）DL.5009.1-1992根据项目实际情况结合晶硅太阳能组件的特点，项目选择240W多晶硅电池组件，通过结构型材与金属屋面紧密联结。建议安装排布如图3-1。图3-1 1.08MW屋顶并网组件排布针对本系统太阳能安装位置特点，项目共安装太阳能光电组件4320块，太阳能组件和建筑紧密结合，不会影响建筑特点。3.2太阳能方阵设计一个太阳能光伏方阵，由太阳能电池组件经过串并联组成。将组件串联得到并网逆变器的所要求的电压，再将串联组件并联达到逆变器的功率要求。本系统选择2台SG500K3型集中型并网逆变器，由并网逆变器的技术参数知其最高输入电压783.3，输入电压范围为470900V，而组件的开路电压为37.3V，峰值功率电压为29.4V。串连太阳能电池组件数为S，最多为SMAX，最少为SMIN则有：根据组件电压温度系数-0.35%得出一般情况下组件工作最低电压为26.83V，开路最高电压40.56V。 500KW光伏并网逆变器组串数范围：SMINUDCMAX/V oc=470/26.8317.51SMAXUDCMAX/V oc=900/40.5622.19这里选取S20块。并联组数的确定： 逆变器允许最大输入电流1200A，最大并联组数=1200/8.17=146.88，这里根据项目能够安装的能力及考虑并网逆变器最大功率点拟合的选择。选择并联组数108组，1085000=540kW因项目安装角度较小，满足要求。3.3相关材料选择3.3.1太阳能电池板太阳能电池板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。表征太阳能电池板性能的各项参数为：标准测试条件下板峰值功率、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、板效率、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。表3-1 组件参数指 标单 位数 据峰值功率Wp250开路电压(Voc)V37.3短路电流(Isc)A8.65工作电压(Vmppt)V29.4工作电流(Imppt)A8.5尺寸mm164099250安装尺寸mm重量kg21.51功率温度系数%/C-0.45电压温度系数%/C-0.35电流温度系数%/C0.0510年功率衰降%1025年功率衰降%20组件效率%通过的认证及测试 TUV Rheinland Certificate满足的标准及规程规范IEC61646IEC61730图 3-2 电池板尺寸图3.3.2逆变器在光伏并网系统，并网逆变器是核心部分，目前并网型逆变器的研究主要集中于DC-DC和DC-AC两级能量变换的结构。DC-DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大工作点；DC-AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。由于DC-DC变换环节和DC-AC逆变环节具有独立的控制目标和手段，因此系统的控制环节比较容易设计和实现，具体见表3-2和表3-3。l 直流侧安装断路器；l 直流侧与交流侧安装过压保护装置；l 通过内部安装的数据采集控制板，进行电站监测和数据评估；l 内置电网保护装置，具有防孤岛保护单元（MSD）；l 温度范围宽：-20+55；l 采用采用多种通讯和显示方案，如电力载波通讯方案、无线通讯、数据电缆（RS232、RS485）或显示屏进行检测和通讯。表3-2 逆变器SG500K3基本参数隔离方式低频隔离变器额定功率500KW允许最大电池方阵功率565KW最大输入电压900VDC最大输入电流1200A输入连接端数16启动电压470VDCMPPT范围450820VDC额定交流输出功率500KW最大输出功率550KVA电网额定电压400VAC额定电网频率50/60（Hz）最大效率97.30%欧洲效率96.70%显示方式LCD显示（触摸）额定功率下总谐波电流3%功率因数0.99（额定功率）MPPT精度99%通讯接口RS485;RS232过载运行自动调整运行峰值设备夜间自消耗电能50降额）使用环境湿度095%（无冷凝）参考尺寸（深宽高）28002180850+180021801200mm海拔高度6000m，3000m需降额参考重量3300（Kg）图3-3 SG500K3光伏并网逆变器外观图图3-4 SG500K3光伏并网逆变器电气原理图3.3.3汇流箱汇流箱能使多个太阳能电池组串的连接井然有序，维护、检查时将线路分离使操作更加容易进行，而当太阳能电池阵列发生故障时可以将停电的范围控制在较小的范围内，因此汇流箱安装在比较容易维护、检查的地方。汇流箱内部有直流输出开关、避雷元件、防反冲元件等。太阳能电池阵列侧开关是为了在太阳能阵列的维护、检查时，或者在部分太阳能电池组件发生异常时，从回路把异常的组件切断而设置的。主开关安装在太阳能电池阵列的输出汇总端到逆变器间的回路中。开关的电流和电压应该满足要求。本项目单块组件最大工作电流为8.5A，总216路分别进入18台汇流箱，汇流箱单路熔断器需15A。选用10/16进1出单路电流15A的汇流箱。表3-3 光伏阵列防雷汇流箱参数直流输入路数16路直流输出路数1路正极，1路负极直流输入的正负极线径4mm2地线线径16mm2每路直流输入的保险丝15A防护等级IP65重量（大约）27KG体积（宽高深）670mm600mm210mm 图3-5 汇流箱外观图1.16路输入每路电池串列的正极都配有光伏专用中压直流熔丝。2.装有直流熔断器和断路器共两级安全保护装置。3.防护等级达IP65，满足室外安装的使用要求。4.安装维护简单、方便，使用寿命长。5.每路接入电池串列的开路电压值可达1000V。6.进行保护，其耐压值为DC1000V。 图3-6 汇流箱原理图3.3.4直流配电柜直流配电柜在光伏发电系统中应用比较广泛，是把多个光伏汇流箱的输出回路合并成一路输出，然后将电能输出至光伏逆变器。1）直流防雷配电柜按照配电单元设计； 2）直流防雷配电柜内置进线开关与汇流箱连接，输出开关接至逆变器； 3）直流输入回路都配有可分断的直流断路器和防反二极管，断路器选用ABB品牌；4）直流输出回路配置光伏专用防雷器，菲尼克斯品牌；5）直流输出回路配置1000V 直流电压显示表；此项目将整个电站分为2个500KW单元，每个单元分别是3台、6台汇流箱，所以选用4进1出250KW和5进一出250KW两种规格直流配电柜。图3-8 直流配电柜外观图图3-7 直流配电柜原理图 3.3.5交流配电柜交流配电柜主要是通过配电给逆变器提供并网接口，柜内含网侧断路器、防雷器，配置电能计量表、逆变器并网接口及交流电压、电流表等装置。1）交流防雷配电柜按照配电单元设计； 2）交流输入回路都配有可分断的直流断路器，断路器选用ABB品牌； 3）交流输出回路配置光伏专用防雷器，菲尼克斯品牌； 4）交流输出回路配置1000V交流电压显示表；本项目交流配电柜上一级由2台并网逆变器组成，所以选择一台2进一出总容量1 MW交流配电柜。图3-9 交流配电柜原理图图3-10 交流配电柜外观图 3.3.6监控系统采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软件，采用RS485通讯方式，连续每天24小时不间断对光伏屋顶关键部件的运行状态和数据进行监测。包括远程数据监控器、监控主机、监控软件和显示设备。本系统采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，监控主机的照片和系统特点如下：(1) 监控装置可每隔5分钟存储一次屋顶关键部件的运行数据，可连续存储20年以上的运行数据和所有的故障纪录。(2) 监控主机同时提供对外的数据接口，即用户可以通过网络方式，异地实时查看光伏屋顶系统的实时运行数据以及历史数据和故障数据。(3) 显示单元可采用大液晶电视，具有非常好的展示效果。图3-11 监控软件界面3.3.7环境监测装置图3-12 环境监测仪本系统配置1套环境监测仪，型号为PC-4，用来监测现场的环境情况：该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒组成，可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其RS485通讯接口可接入环境数据采集器，环境数据采集器通过485通讯方式接入远程数据监控器，即可通过监控装置实时记录、监测环境数据。图3-13 环境监测仪软件界面 四、发电量计算电站发电量关系到客户的最终投资回报，根据以往公司所做项目的实际经验得出本项目建成运行之后最可能的发电情况计算表4-1。表4-1发电量统计表月份天数（天）日照时数（h）发电量（KWH）备注一月312.5284369.6采用2台500KW（效率96.7%）并网逆变器。二月283.0692534.4三月313.72124545.6四月304.55147420五月315.23175100.4六月305.37173988七月314.79160369.2八月314.53151664.4九月303.83124092十月313.33111488.4十一月302.6385212十二月312.3478343.2此数据结合NASA气象数据，通过国内知名专家杨金换教授的理论模型，在不同倾角下的不同辐射量，同时结合公司实际项目情况一般电站的实际发电效率所得结果。五、报价单及配置表5-1 报价详细表序号项目名称单位工程量单价(元)合价(万元)一电气设备材料费1250Wp多晶硅组件块43201050.00453.602并网光伏逆变器(500KW)台2380000.0076.003汇流箱台208000.0016.004直流配电柜台3180000.0036.005交流配电柜台1200000.0020.006防逆流配电柜台1250000.0025.007光伏监测系统（含数据采集器、传感器、电脑及软件等）套135000.003.508电缆 米20000.0018.00 此项合计648.1二安装及材料费1人工费m28800100元/m288.002支架MW1.261元/W126.003屋顶加固m28800200元/m2176.004机械费m2880010元/m28.805 此项合计398.80三综合管理费=（二）*（3%）1综合管理费元1196411.9642此项合计11.964四运费=（一）*（1.5%）1运费元972159.7222 此项合计9.722五税金1税金（一）*（17%）元1126896110.182税金（二+三+四）*（3.25%）元13666013.6663此项合计123.846六合计=（一+二+三+四+五） 1 合计1192.432六、财务评价和社会效益分析6.1概述 有限公司光伏屋顶装机容量1.08MW，年均上网电量109.82万千瓦时（第一年发电量120.73 万千瓦时，以后各年发电量逐年递减），财务评价计算期25年。本报告参照建设项目经济评价方法与参数（第三版）、投资项目可行性研究指南及现行的有关财税政策，对该并网光伏发电工程进行财务评价。6.2项目总投资6.2.1折旧费年折旧费=固定资产价值综合折旧率，综合折旧率为4%6.2.2维修费维修费用包括大修提存费及中小修理费用。维修费=固定资产价值（不包括建设期利息）维修费费率本项目计算期为25年，根据本光伏电站拟选设备的运行情况，维修费从正常运行后开始计取，费率为0.5%，在此费率基础上梯型取费，每5年以0.08%增加。6.2.3保险费保险费是指项目运营期间应投保的财产一切险、机器损坏险、公众责