某某建设基地太阳能光电建筑一体化应用示范项目实施方案.doc

目目 录录 一 工程概况一 工程概况 1 1 工程概况 1 2 项目实施进展情况 2 二 示范目标及二 示范目标及主主要要内容内容 4 1 示范目标 4 2 主要内容 4 三 技术方案三 技术方案 11 一 建筑围护结构体系 11 二 光电系统技术设计方案 11 1 设计依据及原则 11 2 光电建筑一体化设计 13 3 并网系统设计 14 4 主要产品 部件及性能参数 15 5 系统能效计算分析 27 6 技术经济分析 27 三 节能量计算 28 四 运行维护和管理 28 1 运行维护 28 2 管理 29 五 数据监测与远传系统 31 1 数据检测 31 2 远传系统 31 六 进度计划与安排 33 1 项目进度计划 34 2 项目进度安排 33 七 效益及风险分析 35 1 环境影响分析 35 2 项目推广前景分析 37 3 风险分析 38 八 技术支持 38 九 证明材料 45 1 工程立项审批手续 45 2 由获得认证的第三方实验室或检测机构出具的产品检测报告 53 3 并网项目应提供电网接入行政许可或报送备案相关证明材料错误 错误 未定义书签 未定义书签 4 新建建筑项目 包括资料 错误 未定义书签 错误 未定义书签 1 建设项目选址意见书 错误 未定义书签 错误 未定义书签 2 建设用地规划许可证 60 3 建设工程规划许可证 错误 未定义书签 错误 未定义书签 4 土地使用证 70 5 建筑工程施工许可证 73 6 房屋建筑施工图设计审查合格证书 75 5 地方出台与落实有关支持光电发展的扶持政策 81 1 一 工程概况 1 1 工程概况 工程概况 项目名称 项目名称 综合业务用房项目 一期 项目单位 项目单位 业主单位 承建单位 项目 一期 全景鸟瞰图 项目简介 项目简介 基地建设项目综合业务用房项目 以下简称 办公基地项 目 建设用地位于某某市区路南侧 路西侧 东邻某某市 院 西接正 在建设的 住宅小区 北邻 中心 南邻已建成的多层住宅小区 征地 面积 2 平方米 合 亩 实用地面积 平方米 合 亩 项目一期拟建 1 座综合业务用房大楼 框剪结构 地上 层 地下 层 业务配套用房 框架结构 地上 层 和业务配套用房 框架结构 地 上 层 总建筑面积 平方米 其中 地上 平方米 地下 平方米 综合业务用房大楼用于办公 会议等使用 业务配套用房 为 职工食堂及宿舍 业务配套用房 为职工活动中心 配有室内游泳池 更 衣室 乒乓球室 羽毛球场及室内篮球场等活动场所 该工程按 二星 绿色建筑标准设计并施工 现已纳入 2 年某某省绿色建筑示范项目 本工程太阳能光电建筑一体化项目峰瓦值为 300 00kWp 总平面图 总平面图 2 2 2 项目实施进展情况 项目实施进展情况 目前本项目进展情况 该项目自 20 年 9 月正式开工建设 目前综 合业务用房大楼主体已施工至 层 在结构封顶之前可按设计要求安装组 件电池板的屋面预埋件 使太阳能组件与屋面紧密结合 业务配套用房 楼结构已封顶 业务配套用房 是水平屋面结构 可随时设计安装太 阳能组件 业务配套用房 部分采用格栅屋架 局部为水平屋面 在主体 设计中已按照安装太阳能组件考虑荷载 施工时已在格栅屋架上安装预埋 件 可随时设计安装太阳能电池组件 计划 20 年 月主体施工全面完成 进入设备安装和装修阶段 预计 20 年 月竣工并投入使用 目前施工现场全景照片 3 二 示范目标及主要内容 一 示范目标 一 示范目标 为响应国家加快发展新能源产业的政策号召 推进太阳能光伏产业在 某某省的发展 加快结构调整 促进节能减排和科普示范 某某省住房和 城乡建设厅大力推广应用建筑节能新技术 率先在办公基地项目采用太阳 能光电建筑一体化技术 项目单位计划投资 420 万元 利用三座单体建筑 屋顶无遮挡区域 建设 300 00KWp 太阳能光电建筑一体化应用示范项目 办公基地项目周围场地开阔 具备建设光伏发电项目的良好条件 经专业 的建筑节能设计计算 本项目建筑达到或超过 公共建筑节能设计标准 GB50189 2005 规定的节能 50 水平 建筑本体满足国家和地方建筑节能 标准 该项目由某某有限公司及其技术支持单位某某工程公司具体实施 某某有限公司以帮助社会节约能源为宗旨 提供优质节能产品节能技术 服务于社会 某某工程公司为国内太阳能行业著名企业 各项技术达到国 际一流水平 该项目建成后 将成为节能减排宣传教育基地 对某某市申报可再生 能源示范城市具有重要意义 对某某省绿色建筑以及太阳能光电建筑一体 化的推广具有重要的示范效应 二 主要内容 二 主要内容 1 1 太阳能光电建筑一体化总体方案 太阳能光电建筑一体化总体方案 本项目包括综合业务用房大楼一座 业务配套用房各一座 为 300kWp 太阳能光电建筑应用示范工程项目 4 本项目利用综合业务大楼及业务配套用房 的屋顶建设 太阳能电 池板采光面积约 2000m2 其中可用于放置太阳能光伏发电板的面积分别为 综合业务用房大楼屋顶 1500 m2 业务配套用房 A 屋顶 600 m2 业务配套 用房 B 屋顶 1000 m2 本项目综合业务用房大楼及业务配套用房 采用普通方式与屋面紧密 结合 建设容量为 175 44kW 业务配套用房 采取与屋面已有结构紧密结 合的形式建设 建设容量为 127 2kW 该项目的总装机容量为 300kWp 太 阳电池组件方阵由 1261 块 240Wp 组件组成 占用屋顶面积约 3100m2 本项目系统所发的电量主要满足综合业务办公大楼及两个业务配套用 房内的办公用电和其他设备用电 各部分使用面积及建设容量见下表 位置名称可利用面积 m2 电池组件数量 块 容量 KWp 综合业务用房大楼1500591141 84 业务配套用房 60014033 6 业务配套用房 1000530127 2 合 计31001261300 1 1 太阳能电池组件平面布置 太阳能电池组件平面布置 A 综合业务用房大楼屋顶可利用面积为 1500 平方米 安装 591 块 240Wp 多晶硅组件 141 84kWp 组件规格为 1634 982 42 mm 其中 140 块组件采用 25 度倾角安装 其余 451 块组件采用平铺的方式安装在小 屋面及屋面构架 具体排布方案如下图 5 B 业务配套用房 楼屋面可利用面积为 600 平方米 安装 140 块 240Wp 多晶组件 33 6kWp 组件规格为 1634 982 42 mm 安装倾角为 25 度 6 C 业务配套用房 楼屋面可利用面积为 1000 平方米 安装 530 块 240Wp 多晶组件 127 2kWp 组件规格为 1634 982 42 mm 组件全部 采用与屋面格栅屋架紧密结合的方式 水平铺设安装 2 2 投资估算 投资估算 本项目利用某某有限公司及其技术支持与设备供应 单位某某工程有限公司在太阳能屋顶电站建设上的重大突破和创新技术 拟在办公基地各建筑屋顶等无遮挡区域 建设 300KWp 太阳能光电建筑一 体化示范项目 计划总投资约 420 万元 目前各项资金已经全部筹集到位 前期各项工作正在顺利进展中 3 3 环保效益 环保效益 本项目年平均发电量为 30 8 万 kWh 按照该系统 25 年运营期计算 累计发电 770 万 kWh 相当于每年可节省煤炭 110 吨 减 排灰渣约 21 7 吨 减排二氧化碳约 240 吨 减排二氧化硫约 2 4 吨 减 排可吸入颗粒物约 1 1 吨 25 年累计可节省煤炭 2672 吨 减排二氧化碳 约 5992 吨 实际运行 25 年后 该系统仍具有发电能力 7 2 2 技术要点 技术要点 1 1 太阳能光电系统 太阳能光电系统 太阳能光伏发电系统是利用太阳能光伏电池组件将太阳能转换成直流 电能 再通过逆变器将直流电逆变成 50HZ 交流电 逆变器的输出端通过 配电柜与变压器低压端 230 400 伏 并联 对负载供电 太阳能光伏并 网电站结合数据监控系统 检测太阳能光伏并网电站的运行情况 外界环 境情况等 与 Internet 连接实现电站远程控制 数据共享等 通过建设 大型多媒体屏幕实时监测电站运行情况 本项目采用的太阳能电池方阵由 20 个太阳能电池组件构成 依据当 地的太阳能辐射参数和负载特性 确定太阳能电池方阵的总功率 4 8KW 本项目按照太阳能电池方阵的结构设计要求 组件与支架的连接必须 牢固可靠 并能很方便地更换太阳能电池组件 太阳能电池方阵及支架必 须能够抵抗 120km h 的风力而不被损坏 支架安装角度固定为 25 度 以 使太阳能电池方阵在设计月份中 即平均日辐射量最差的月份 能够获得 最大的发电量 本项目太阳能电池方阵主要安装在屋顶上 所有方阵的紧 固件要求有足够的强度 以便将太阳能电池组件可靠地固定在方阵支架上 方阵支架必须与建筑物的主体结构相连接 2 2 逆功率保护技术 逆功率保护技术 逆功率是指在电网中低一级的电网把没有消耗的电能往高一级的电网 输送 如果出现逆功率对高一级的电网将产生很大的危险 尤其是在高一 级电网进行检修等相关的作业时 会给高一级电网的工作人员带来很大的 危害 由于本项目系统为并网系统 考虑到安全方面的因素 太阳能产生的 电能必须在本项目使用 不能向上一层电网输入电能 所以在太阳能并网 8 点增加了逆功率保护功能 当光伏并网发电系统检测到有逆功率产生时 逆功率为光伏并网系统额定功率 5 时 逆变器能够自动降低功率输出 或部分逆变器与电网断开 光伏并网系统输出功率能够与负载功率动态保 持平衡 以保证上层电网的安全 3 3 防孤岛保护技术 防孤岛保护技术 孤岛效应 指在电网失电情况下发电设备仍作为孤立电源对负载供 电这一现象 孤岛效应 对设备和人员的安全存在重大隐患 为了避免 隐患的出现 逆变器一般采用 防孤岛保护技术 本项目逆变器采用了两种 孤岛效应 检测方法 即被动式和主动式 两种检测方法 被动式检测方法指实时检测电网电压的幅值 频率和相位 当电网失电时 会在电网电压的幅值 频率和相位参数上 产生跳变信号 通过检测跳变信号来判断电网是否失电 主动式检测方法指对电网参数产 生小干扰信号 通过检测反馈信号来判断电网是否失电 其中一种方法就 是通过测量逆变器输出的谐波电流在并网点所产生的谐波电压值 从而得 到电网阻抗来进行判断 当电网失电时 会在电网阻抗参数上发生较大变 化 从而判断是否出现了电网失电情况 此外 在并网逆变器检测到电网 失电后 会立即停止工作 当电网恢复供电时 并网逆变器并不会立即投 入运行 而是需要持续检测电网信号在一段时间 如 90 秒钟 内完全正常 才重新投入运行 本项目系统能够并行使用市电和太阳能电池组件阵列作为本项目交 流负载的电源 降低了整个系统的负载缺电率 4 4 系统接地技术 系统接地技术 本项目光伏系统采用的接地技术有 A 防雷接地 包括避雷针 避雷带以及低压避雷器 外线出线杆上的 9 瓷瓶铁脚还有连接架空线路的电缆金属外皮 B 工作接地 逆变器 电压互感器和电流互感器的二次线圈 C 保护接地 光伏电池组件机架 控制器 逆变器 以及配电屏外壳 电缆外皮 穿线金属管道的外皮 D 屏蔽接地 电子设备的金属屏蔽 E 接闪器可以采用 12mm 圆钢 如果采用避雷带 则使用圆钢或者扁 钢 圆钢直径 48mm 厚度不应该小于等于 4 2 F 接地装置 人工垂直接地体宜采用角钢 钢管或者圆钢 水平接地 体宜采用扁钢或者圆钢 圆钢的直径不应该小于 10mm 扁钢截面不应小于 100 mm2 角钢厚度不宜小于 4mm 钢管厚度不小于 3 5mm 人工接地体在 土壤中的埋设深度不应小于 0 5mm 需要热镀锌防腐处理 在焊接的地方 也要进行防腐防锈处理 G 按照规范 GB50057 2010 要求安装电涌保护器 10 三 技术方案 一 建筑围护结构体系 一 建筑围护结构体系 本项目的太阳能光电建筑一体化示范应用在基地内的三个办公及配套 业务用房楼面上面 1 1 办公楼的主要结构形式 面积 体形系数 窗墙比和外围护结构 办公楼的主要结构形式 面积 体形系数 窗墙比和外围护结构 等情况等情况 主要结构形式面积 m2 体形系数窗墙比用途 框 剪结构 17561 20 16 东 0 18 南 0 32 西 0 20 北 0 24 办公 外围护结构构造 热工性能及其节能情况 1 外墙材料采用 190 厚加气混凝土砌块 0 19 W m2 K 和 400mm 厚的钢筋混凝土 1 74 W m2 K K 1 59W m2 K 2 外窗采用铝合金 Low E 中空玻璃 6 中透光 9 空气 6 透明 可 见光透射比为 0 62 K 3 30 W m2 K SC 0 39 3 屋面保温材料采用 25 厚泡沫玻璃板 其特点 保温性能好且材 料燃烧性能等级为 A 级 0 050 W m2 K K 1 59W m2 K 2 2 配套业务用房 配套业务用房 的主要结构形式 面积 体形系数 窗墙比和外围的主要结构形式 面积 体形系数 窗墙比和外围 护结构等情况护结构等情况 主要结构形式 面积 m2 体形系数窗墙比用途 11 框架结构51170 41 东 0 17 南 西 0 14 北 办公的配套设施 外围护结构构造 热工性能及其节能情况 1 外墙材料采用 190 厚加气混凝土砌块 0 19 W m2 K 和 400mm 厚的钢筋混凝土 1 74 W m2 K K 1 51W m2 K 2 外窗采用铝合金 Low E 中空玻璃 6 中透光 9 空气 6 透明 可见光 透射比为 0 62 K 3 30 W m2 K SC 0 39 3 屋面保温材料采用 25 厚泡沫玻璃 其特点 保温性能好且材料燃烧性 能等级为 A 级 0 050 W m2 K K 1 59W m2 K 3 3 配套业务用房 配套业务用房 的主要结构形式 面积 体形系数 窗墙比和外围的主要结构形式 面积 体形系数 窗墙比和外围 护结构等情况护结构等情况 主要结构形式面积 m2 体形系数窗墙比用途 框架结构1481 40 30 东 0 28 南 西 0 17 北 运动 休息 外围护结构构造 热工性能及其节能情况 1 外墙材料采用 190 厚加气混凝土砌块 0 19 W m2 K K 1 06W m2 K 2 外窗采用铝合金 Low E 中空玻璃 6 中透光 9 空气 6 透明 可见光 透射比为 0 62 K 3 30 W m2 K SC 0 39 3 屋面保温材料采用 25mm 厚聚氨酯硬泡沫塑料 0 033 W m2 K K 1 1W m2 K 格栅结构的天窗采用铝合金 Low E 中空玻璃 6 中透光 9 空 气 6 透明 可见光透射比为 0 62 K 3 30 W m2 K SC 0 39 二 光电系统技术设计方案 二 光电系统技术设计方案 12 1 1 设计依据及原则 设计依据及原则 主要设计依据如下 1 GB T18210 2000 晶体硅光伏 PV 方阵 I V 特性的现场测量 2 GB T18479 2001 地面用光伏 PV 发电系统概述和导则 3 IEEE 1262 1995 光伏组件的测试认证规范 4 IEC61727 2004 IEC61215 IEC61730 电池组件标准 5 GB T 19939 2005 光伏系统并网技术要求 6 GB Z 19964 2005 光伏发电站接入电力系统的技术规定 7 GB T 20046 2006 光伏系统电网接口特性 8 GB 12326 200 电压波动和闪变 9 GB T 4549 19939 公共电网谐波 10 GB50009 2001 建筑结构载荷规范 11 GB50017 2003 钢结构设计规范 12 GB50057 2010 建筑物防雷设计规范 13 GB50016 2006 建筑设计防火规范 14 GB50010 2002 混凝土结构设计规范 15 GB50007 2002 建筑地基基础设计规范 16 JGJ79 91 建筑地基处理技术规范 17 GB50068 2001 建筑结构可靠设计统一标准 18 GB50011 2001 建筑抗震设计规范 19 GB50023 2004 建筑工程抗震设防分类标准 20 JGJ16 2008 民用建筑电气设计规范 21 GB 50194 1993 建设工程施工现场供用电安全规范 13 22 GB 50293 1999 城市电力规划规范 23 GB 50054 1995 低压配电设计规范 24 GB 50217 2007 电力工程电缆设计规范 25 GBJ63 1990 电力装置的电测量仪表装置设计规范 26 GB50052 2009 供配电系统设计规范 27 GB50212 2007 电力工程电缆设计规范 28 GB12326 2000 电能质量 电压波动和闪变 29 GB T14549 1993 电能质量 公用电网谐波 30 GB T15543 1995 电能质量 三相电压允许不平衡度 31 GB T15945 1995 电能质量 电力系统频率允许偏差 设计原则如下 1 与建筑的有机结合 由于世界各国对环境和能源短缺的日益关注 可持续发展必将成为今 后建筑设计的重要指导思想 将太阳能光伏发电应用于建筑 并与建筑一 体化的新型太阳能建筑已在欧 美和日本等国进行示范 公众反响强烈 安装在办公基地配套工程建筑的太阳能电池将与建筑结构密切配合 达到 光伏建筑一体化应用 2 最大限度地获得太阳辐照量 为了增加光伏阵列的输出能量 尽可能地保证光伏组件普照在阳光下 避免光伏组件之间互相遮光 以及其他障碍物遮挡阳光 3 减低电缆传输距离 优化设计输配电 为了实现以下目的 从光伏组件到接线箱 接线箱到逆变器以及从逆 变器到并网交流配电柜的电力电缆全部按照最短距离 2 2 光电建筑一体化设计 光电建筑一体化设计 14 太阳能电池是做光电建筑最基本的部件 国内外光电建筑一体化发展 从示范到推广 从屋顶光伏到建筑集成 太阳能电池已经成为一种新型的 建筑材料 光电建筑在整个太阳能建筑里魅力无比 由于增加了光伏组件 使得建筑在节能的同时也更具有观赏性 在国外甚至把光电建筑作为艺术 品来建造 太阳能电池和建筑可以完美结合 在发电的同时也可以做非常 好的装饰 本次设计结合办公基地办公楼及配套用房屋顶的建筑特点 采用多晶 硅组件与屋面一体化设计 既保证建筑物的美观 同时又发挥电站的最大 效率 3 3 并网系统设计 并网系统设计 在并网方式上 采用低压电网直接并联 属于 自发自用 用户低压侧 并网系统 利用太阳能电池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 230 400V 的交流电 逆变器的输出端通过配电柜与 市电并联 直接提供给站区负载用电 同时 太阳能光伏并网系统结合监 控系统 检测太阳能光伏并网电站的运行情况 外界环境情况等 15 光伏并网发电系统框图 办公基地项目配套建筑在 8 00 20 00 分时段预计用电负荷为 2400Kwh 本项目光伏发电系统输出功率 300kWp 完全做到即发即用 平均负荷 序号建筑物名称 8 00 9 00 9 00 12 00 12 00 17 00 17 00 20 00 1主办公楼12070090050 2 配套业务用 房 5015030030 3 配套业务用 房 305010020 4总计2009001200100 4 4 主要产品 部件及性能参数 主要产品 部件及性能参数 16 1 太阳能电池组件的选择太阳能电池组件的选择 本项目光伏组件选用某某集团生产的多晶硅 240W 组件 组件效率约 为 14 34 多晶硅组件性能参数 表 型式多晶硅光伏组件 型号 0 尺寸结构1634 982 42 净重20 5Kg 使用粘合胶体类型硅胶 在 AM1 5 1000W 的辐照度 25 的电池温度下的峰值参数 标准功率240W 峰值电压30 92V 峰值电流7 60A 17 短路电流8 18A 开路电压37 23V 系统电压1000V Max 温度范围 40 85 绝缘电阻 50 M 功率误差范围 3 承受冰雹 按照 IEC61215 标准测试25mm 直径 23m s 速度 接线盒类型PV 6063T5 接线盒防护等级IP65 接线盒连接线长度 970mm 组件效率14 34 组件的填充因子74 03 框架结构使用材料氧化喷砂处理铝合金边框 a 正常工作条件 1 环境温度 40 85 2 相对湿度 95 25 3 海拔高度 5500m 4 最大风速 150 km h b 太阳能电池组件性能 1 产品通过TUV 认证 VDE UL CE 金太阳认证 2 提供的组件功率偏差为 3 3 组件的电池上表面颜色均匀一致 无机械损伤 焊点无氧化斑 4 组件的每片电池与互连条排列整齐 组件的框架整洁无腐蚀斑 18 点 5 在标准条件下 即 大气质量AM 1 5 标准光强E 1000W m2 温度为25 1 在测试周期内光照面上的辐照不均匀性 5 太阳电 池组件的实际输出功率均大于标称功率 6 太阳电池片的效率 16 15 组件效率 14 34 7 光伏电池组件具有较高的功率 面积比 功率与面积比 146 W 功率与质量比 10 W Kg 填充因子FF 0 77 8 组件2年内功率的衰减 2 使用10 年输出功率下降不超过使用 前的10 组件使用25 年输出功率下降不超过使用前的20 9 组件使用寿命不低于25 年 10 太阳能电池组件强度满足 IEC61215 光伏电池的测试标准 中 第10 17节钢球坠落实验的测试要求 并满足以下要求 撞击后无如下严 重外观缺陷 破碎 开裂 弯曲 不规整或损伤的外表面 某个电池的一条裂纹 其延伸可能导致组件减少该电池面积10 以 上 在组件边缘和任何一部分电路之间形成连续的气泡或脱层通道 表面机械完整性 导致组件的安装和 或工作都受到影响 标准测试条件下最大输出功率的衰减不超过实验前的5 绝缘电 阻应满足初始实验的同样要求 11 太阳能电池组件防护等级IP65 12 连接盒采用满足IEC 标准的电气连接 采用工业防水耐温快速 接插 防紫外线阻燃电缆 13 1组件的封层中没有气泡或脱层在某一片电池与组件边缘形成一 19 个通路 气泡或脱层的几何尺寸和个数符合IEC61215 规定 14 组件在外加直流电压2000V 时 保持1分钟 无击穿 闪络现象 15 绝缘性能 对组件施加1000V 的直流电压 测量其绝缘电阻应 不小于100M 16 组件采用EVA 玻璃等层压封装 EVA 的交联度大于80 EVA 与玻璃的剥离强度大于30N cm2 EVA 与组件背板剥离强度大于10N cm2 17 光伏电池受光面有较好的自洁能力 表面抗腐蚀 抗磨损能力 满足IEC61215 要求 18 边框与电池片之间应有足够距离 确保组件的绝缘 抗湿性和 寿命 19 为保证光伏电池组件及整个发电系统安全可靠运行 提供光伏 电池组件有效的防雷接地措施 20 组件背面统一地方粘贴产品标签 标签上注明产品商标 规格 型号及产品参数 标签保证能够抵抗二十年以上的自然环境的侵害而不脱 落 标签上的字迹不会被轻易抹掉 产品包装符合相应国标要求 外包装 坚固 内部对组件有牢靠的加固措施及防撞措施 全包装箱在箱面上标出 中心位置 装卸方式 储运注意标识等内容 太阳电池组件伏安特性曲线太阳电池组件伏安特性曲线 20 太阳电池组件伏辐照度 温度性曲线 太阳电池组件伏辐照度 温度性曲线 2 逆变器的选择逆变器的选择 逆变器技术要求 逆变器技术要求 21 光伏并网逆变器是光伏发电系统中的关键设备 对于提高光伏系统效 率和可靠性具有举足轻重的作用 光伏并网逆变器的选型主要应考虑以下 几个问题 性能可靠 效率高 光伏发电系统目前的发电成本较高 逆变器是光伏并网系统中的关键 设备 如果在发电过程中逆变器自身消耗能量过多或逆变出现故障 必然 导致系统总发电量及经济性能的下降 因此要求逆变器的高可靠性 高效 率等非常必要 并具有根据光伏组件当前的运行状况输出最大效率 MPPT 点的跟踪功能 直流输入电压具有较宽的适应范围 由于光伏组件的输出电压随光照强度和温度而变化 这就要求逆变电 源必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作 并保证交流输出电压 稳定 具有严格保护功能 并网逆变器应具有交流过压 欠压保护 超频 欠频保护 高温保护 交流及直流的过流保护 直流过压保护 防孤岛保护等保护功能 波形畸变小 功率因数高 大型光伏发电并网运行时 为避免对公共电网的电力污染 要求逆变 电源输出正弦波 电流波形必须与外电网一致 波形畸变小于 5 高次谐 波含量小于 3 功率因数接近于 1 监控和数据采集功能齐全 逆变器应有多种通讯接口进行数据采集并发送到中控室 并且具备完 善的配套软件或硬件用于对整个电站的数据进行显示 存储并分析 满足国家电网的接入规定 22 根据国家电网公司新出台的光伏电站接入电网技术规定 试行版 逆变器应满足接入标准 本项目逆变器选用金太阳品牌 SG 系列 250K 集中型逆变器 SG 系列集中型逆变器的具体技术参数如下 23 太阳能光伏组件间距的设计 太阳能光伏组件间距的设计 为了避免阵列之间遮阴 光伏电池组件阵列间距应不小于 D D 0 707H tan arcsin 0 648cos 0 399sin 式中 为当地地理纬度 在北半球为正 南半球为负 H 为阵列前排 最高点与后排组件最低位置的高度差 根据上式计算 求得 D 2200 24 3 3 土建及结构设计 土建及结构设计 1 太阳电池方阵承载方案 主办公楼及配套业务用房 屋顶为单层钢筋混凝土框架结构保温体系 配套业务用房 屋顶为轻钢网架结构 在保证不影响原有屋面防水 保温 隔热措施的前提下 主办公楼及配套业务用房 在屋面制作槽钢支撑基座 主办公楼及配套业务用房 在屋面制作 350 350 500 的水泥墩 安 装太阳能电池组件 槽钢基座的光伏发电板荷载在原来的基础上每平方米 增加 0 3KN 水泥基座的光伏发电板荷载在原来的基础上每平方米增加 0 47KN 根据设计核载标准核算结果验证 项目建筑屋顶完全满足建设条 件 在屋面承受荷载范围之内 2 主要生产建筑 构 物的布置及结构选型 建筑设计以安全 适用 经济 美观为原则 根据生产工艺流程 使 用要求 自然条件 建筑材料 建筑技术等因素 结合工艺设计进行建筑 物的平面布置 空间组合及建筑造型设计并考虑到建筑群体与周围环境的 协调 支撑钢架采用角钢钢桁架结构 下部固定于槽钢 水泥 基座的连接件 按照工艺要求布置 净高 1 53 m 安装支架正面图安装支架侧面图 太阳能电池板 25 4 4 监测系统方案监测系统方案 本项目设置数据采集系统两套 低压用户侧 高压侧各一套 主要监 视并网逆变器的运行状态 数据采集系统包括数据采集控制器 显示终端 就地测量仪表等设备 并网逆变器及电网的数据信息通过通讯的方式 RS485 总线 Internet 传输至数据采集控制器 数据采集控制器与局 域网相连 操作人员通过局域网在办公室计算机上对并网逆变器进行监视 可以选择就地设有大屏幕显示器 大屏幕显示器也与局域网相连 数据采 集系统的信息可在大屏幕显示器上实时显示 此外 并网型太阳能光伏发 电系统还需要对就地的温度 太阳能辐射强度进行监测 5 5 防雷接地防雷接地 a 防雷 太阳能光伏并网电站防雷主要是防直击雷和感应雷两种 防雷措施应 依据 光伏 PV 发电系统过电压保护 导则 SJ T11127 中有关规定 设计 根据 SJ T11127 中有关规定 该系统主要采取以下措施 在每路直流输入主回路内装设浪涌保护装置 并分散安装在直流配 电箱内 屋顶光伏并网发电系统在组件与逆变器之间加入直流配电箱 不仅 局部安装支架详图 26 对屋顶太阳电池组件起到防雷保护作用 还为系统的检测 维修 维护提供 了方便 缩小了电池组件故障检修范围 在并网接入的交流配电箱中安装避雷元件 以防护从低压配电线侵 入的雷电波及浪涌 b 接地 为保证人身和设备的安全 所有设备的某些可导电部分均应可靠接地 每件金属物品都要单独接到接地干线 做到等电位连接 不允许串联后再 接到接地干线上 6 主要设备配置主要设备配置 本示范项目主要设备配置清单 序号名 称数 量规 格 型 号备 注 1太阳能电池组件1261 块240Wp 2SG 系列并网逆变器6 台 2 100KW 3 20KW 1 50KW 3支架1 套 4交直流配电柜6 套交流直流各 3 台 5光伏专用汇流箱5 个16 汇 数据采集控制器1 套 风速仪1 台 太阳能辐射传感器1 个 温度传感器1 个 5 液晶显示屏1 台 6防雷系统及其他保护3 套 27 5 5 系统能效计算分析 系统能效计算分析 1 太阳能光电系统效率分析太阳能光电系统效率分析 并网光伏电站的总效率由光伏阵列的效率 逆变器效率 交流并网等 三部分组成 a 光伏阵列效率 1 光伏阵列在 1000W m2太阳辐射强度下 实际的 直流输出功率与标称功率之比 光伏阵列在能量转换过程中的损失包括 组件的匹配损失 表面尘埃遮挡损失 不可利用的太阳辐射损失 温度影 响 最大功率点跟踪精度 及直流线路损失等 取效率 90 计算 b 逆变器转换效率 2 逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之 比 取逆变器效率 95 计算 c 交流输出损耗 3 若系统设备位置与并网接点位置较远 线路有一部分损耗 一般 5 3 95 若距离较近 3 100 d 系统总效率为 总 1 2 3 90 95 95 81 5 2 发电量发电量 该项目一部分采取最佳安装角度 25 一部分采用平铺方式 电池接 受的年辐射量为 4614kWh m2 而太阳电池片面积约为 2000m2 光伏并网电 站效率为 81 5 则本工程年发电量约为 30 8 万 kWh 3 费效比费效比 a 增量成本估算 本项目预计总投资 420 万元 其中 设备费 350 万元 安装调试费用 50 万元 不可预见费 20 万 本项目的增量投资主要是相对于火力发电计算 增量投资主要包括建 28 设期投资及生产燃料费用上 根据国家发改委 2007 年发布的 火力发电 工程建设预算编制与计算标准 相同规模的 300KW 火力发电建设期投资约 151 万元 火力发电厂生产 770 万 kWh 电量 按照火电煤耗平均 350g 标煤 kWh 计算 需要消耗标准煤 2695 吨 折合资金约 260 万元 b 费效比计算 根据国家 2006 年 9 月颁发的 可再生能源建筑应用示范项目评审办 法 规定要求 项目费效比为成本投资与节能效益之比 即 项目费效比 成本投资 节能效益 该项目 25 年节约总电量为 770 万 KWH 约节约电费 924 万元 成本投 资为 420 万元 因此该项目费效比为 0 46 元 KWH 6 6 技术经济分析 技术经济分析 1 1 投资估算和资金筹措投资估算和资金筹措 估算编制说明依据 估算编制说明依据 1 本项目投资估算根据国家计委和建设部颁发的 建设项目经济评价 方法与参数 第三版 和 投资项目可行性研究指南 试用版 有关规 定进行 2 设备及材料价格按建设单位提供的资料进行估算 3 建设单位管理费参照国家有关规定进行计算 4 其他前期工作费用包括技术设计费 可研报告编制费等 5 基本预备费用按工程费用与其他费用之和的 5 估算 约为 21 万元 本项目投资预算 本项目投资预算 本项目预计总投资 420 万元 其中 设备费 350 万元 安装调试费用 50 万元 不可预见费 20 万 29 资金筹措方式与来源 资金筹措方式与来源 项目总投资 420 万元 由建设单位自筹资金 资金已落实 投资及资金使用计划 投资及资金使用计划 根据项目实施进度 融资方案和资金到位的可能性 建设投资需在 6 个月内全部投入 2 2 经济评价分析经济评价分析 项目计算期定为 25 年 建设期 6 个月 总共发电 770 万 kWh 按照当 前峰值电费 1 元 kWh 计算 可节约电费共计 770 万元 静态总投资 420 万 元 考虑目前能源紧缺电价上涨 预计在电站运营期内可收回投资 三 节能量计算 三 节能量计算 太阳能光伏发电是一种清洁能源 与火电相比 可节约大量的煤炭或 油气资源 有利于环境保护 同时 太阳能是取之不竭用之不尽的可在生 能源 早开发早受益 办公基地 300kWp 太阳能光电建筑应用示范工程项 目实施后 年平均发电 30 8 万 KWh 实现销售收入 30 8 万元 同时 相当 于每年可节省煤炭 110 多吨 减排灰渣约 21 56 吨 减排二氧化碳约 230 吨 减排二氧化硫约 4 9 吨 减排可吸入颗粒物约 0 98 吨 25 年可节省 煤炭 2450 吨 减排二氧化碳约 5779 吨 实际运行 25 年后 该系统仍具 有发电能力 本项目运行年限 25 年 可节约电量 770 万 kWh 四 运行维护和管理 四 运行维护和管理 1 1 运行维护 运行维护 太阳能并网发电项目属于一次性投资 维护工作量很小 本项目运行 阶段维护需要定员1人 主要负责电站日常管理 电池组件清洁和维修等 事务 30 1 光伏组件维护光伏组件维护 光伏系统的光伏组件 定期清洗 清洗时应先用清水冲洗 然后用干 净的柔软布将水迹擦干 严禁用有腐蚀性的溶剂冲洗 或用硬物擦拭 光 伏组件清洗应避免在太阳辐射较强时进行 定期检查光伏组件间连线是否可靠 牢固 连线是否接地并检查连线 是否绝缘 2 并网逆变器并网逆变器 定期检查逆变器与其它设备的连线是否牢固 检查逆变器的接地连线 是否牢固 3 配电线路配电线路 线缆是否有损伤 断股 线缆上有无抛挂物 绝缘子是否破损 绝缘 子铁脚有无歪曲和松动 进户线上的熔丝盒是否完整 熔丝是否合格 固 定铅皮卡是否松动等 光伏系统应定期完成一次系统绝缘电阻的检查 项目建设完工后 每年进行一次对光伏系统 锚固结构等全项目的检 查 当发生极端气象灾害前进行全面加固 发生后进行全面检查 光伏系统运行发生异常时 及时与专业维修人员联系 在专业维修人 员的指导下进行处理 主要设备和控制装置应由专业人员维修 发电计量 装置应按规定定期进行校验 所有记录应及时归档 2 2 管理 管理 建立全面完整的技术文件资料档案 并设立专人负责电站技术文件的 管理 为电站的安全可靠运行提供强有力的技术基础数据支持 1 1 建立电站设备技术档案和设计施工图纸档案建立电站设备技术档案和设计施工图纸档案 主要包括 设计施工 竣工图纸 验收文件 各设备的基本工作原理 技术参数 设备安装规程 设备调试的步骤 所有操作开关 旋钮 手柄 31 以及状态和信号指示的说明 设备运行的操作步骤 电站维护的项目及内 容 维护日程和所有维护项目的操作规程 电站故障排除指南 包括详细 的检查和修理步骤等 2 2 建立电站的信息化管理系统建立电站的信息化管理系统 利用远程监控管理系统建立电站信息资料 对电站建立一个数据库 数据库内容包括两方面 一是电站的基本信息 主要有 气象地理资料 交通信息 电站的相关信息 如电站建设规模 设备基本参数 建设时间 通电时间 设计建设单位等 二是电站的动态信息 主要包括 1 电站供电信息 供电时间 负载情况 累计发电量等 2 电站运行中 出现的故障和处理方法 对电站各设备在运行中出现的故障和对故障的处 理方法等进行详细描述和统计 3 3 建立电站运行期档案建立电站运行期档案 这项工作是分析电站运行状况和制定维护方案的重要依据之一 日常 维护工作主要是每日测量并记录不同时间系统的工作参数 主要测量记录 内容有 日期 记录时间 天气状况 环境温度 子方阵电流 电压 逆 变器直流输入电流 电压 交流配电柜输出电流 电压及用电量 记录人 等 当电站出现故障时 电站操作人员要详细记录故障现象 并协助维修 人员进行维修工作 故障排除后要认真填写 电站故障维护记录表 主 要记录内容有 出现故障的设备名称 故障现象描述 故障发生时间 故 障处理方法 零部件更换记录 维修人员及维修时间等 电站巡检工作应 由专业技术人员定期进行 在巡检过程中要全面检查电站各设备的运行情 况和运行现状 并测量相关参数 并仔细查看电站操作人员对日维护 月 维护记录情况 对记录数据进行分析 及时指导操作人员对电站进行必要 的维护工作 同时还应综合巡检工作中发现的问题 对本次维护中电站的 32 运行状况进行分析评价 最后对电站巡检工作做出详细的总结报告 4 4 建立运行分析制度建立运行分析制度 依据电站运行期的档案资料 组织相关部门和技术人员对电站运行状 况进行分析 及时发现存在的问题 提出切实可行的解决方案 五 数据监测与远传系统 五 数据监测与远传系统 1 数 数据据监测监测 本项目发电量计量在低压输出测采用低压电能计量表计量 低压电能 计量表是真正反映整个光伏并网发电系统发电量的计量装置 其准确度和 稳定性十分重要 采用性能优良的高精度电能计量表至关重要 为保证发电数据的安全 建议在低压计量回路同时装一块机械式计量 表 作为IC式电能表的备用或参考 该电表不仅要有优越的测量技术 还要有非常高的抗干扰能力和可靠 性 同时 该电表还可以提供灵活的功能 显示电表数据 显示费率 显 示损耗 ZV 状态信息 警报 参数等 此外 显示的内容 功能和参 数可通过光电通讯口用维护软件来修改 通过光电通讯口 还可以处理报 警信号 读取电表数据和参数 2 远传系统 远传系统 本项目采用国内公司生产的高性能监控设备 可以每天24小时不间断 对所有的并网逆变器进行运行数据的监测 监控设备和所有光伏并网逆变器之间的通讯可采RS485总线或 thernet 以太网 在太阳能光伏发电场内配置1套环境监测仪 实时监测 日照 强度 温度等参数 该装置由日照辐射表 测温探头 控制盒及支架组成 可测量环境温 度和辐射强度等参量 其通讯接口可接入并网监控装置的监测系统 实时 33 记录环境数据 采用RS485或Ethernet 以太网 远程通讯方式 实时采集电站设备运 行状态及工作参数并上传到监控主机 监控主机主要显示下列信息 实时显示电站的当前发电总功率 日总发电量 累计总发电量 累计 CO2总减排量 环境数据以及每天发电功率曲线图 记录保存每台逆变器的运行参数 主要包括 A 直流电压 B 直流电流 C 直流功率 D 交流电压 E 交流电流 F 逆变器机内温度 G 时钟 H 频率 I 功率因数 J 当前发电功率 K 日发电量 L 累计发电量 M 累计CO2减排量 N 每天发电功率曲线图 监控所有逆变器的运行状态 采用声光报警方式提示设备出现故障 可查看故障原因及故障时间 监控的故障信息至少因包括以下内容 A 电网电压过高 34 B 电网电压过低 C 电网频率过高 D 电网频率过低 E 直流电压过高 F 直流电压过低 G 逆变器过载 H 逆变器过热 I 逆变器短路 J 散热器过热 K 逆变器孤岛 L DSP故障 M 通讯失败 监控软件集成环境监测功能 主要包括日照强度 室外温度 室内温 度和电池板温度等参量 最短每隔5分钟存储一次电站所有运行数据 包 括环境数据 故障数据需要实时存储 连续存储20年以上的电站所有的运 行数据和所有的故障纪录 六 进度计划与安排 六 进度计划与安排 1 1 项目 项目进度计划进度计划 本项目初步计算期 25 年 建设期 6 个月 属于当年建设 当年投产 项目 并且产能达到 100 目前投资主要用于工程建设的设备 施工费用 及其它不可见等费用 2 2 项目进度安排 项目进度安排 项目的实施按照国家关于基本建设程序和太阳能光伏电站的安装有关 规定 35 具体项目进度如下 20 年 0 月 20 年 月 项目基础现场勘察工作 进行技术性方案 开发 20 年 月 20 年 月 落实项目后 进行施工图设计 20 年 月 20 年 月 经过施工图设计审查后 进行项目招标和和 承包商选定等建设条件的准备 20 年 月 20 年 月 土建主体施工 设备安装 单体调试 联 合调试试运行监测 编写工程总结 工程预检收 20 年 月 项目建成 试运行及验收 项目建成验收 针对太阳能光伏发电项目运行特性研究 对并网的 电能质量进行检测 总结出光伏发电对电网的影响及寻找整改措施 总结 项目设计经验 七 效益及风险分析 七 效益及风险分析 1 1 环境影响分析 环境影响分析 设计依据 设计依据 1 中华人民共和国环境保护法 2 中华人民共和国环境影响评价法 3 中华人民共和国大气污染防治法 4 中华人民共和国水污染防治法 5 中华人民共和国环境噪声污染防治法 6 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 7 中华人民共和国清洁生产促进法 8 中华人民共和国水污染防治法实施细则 9 中华人民共和国矿产资源法 36 10 国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定 11 资源综合利用目录 国家发改委 2003 年修订 12 建设项目环境保护管理条例 国务院 1998 第 253 号令 本工程是利用光伏组件将太阳能转换成直流电能 属于清洁能源 不 产生工业废气 也无工业废水 灰渣产生 本工程主要工艺系统流程图如 下 污染治理措施 污染治理措施 1 噪声 本工程主要噪声源为 逆变器 预测噪声值 60dB A 控制器 预测 噪声值 60dB A 变压器 预测噪声值 65dB A 拟采取的噪声防治措施 为 噪声设备安装在室内 通过墙壁隔挡降噪 室内的噪声源 经墙壁隔挡后可以降噪 15dB A 室外的噪声强度为 50dB A 达到 GB3096 93 城市区域环境噪声标准 2 类标准 厂界可 以达到 GB12348 90 工业企业厂界噪声标准 类标准 由于噪声源强较 37 弱 因此对外界噪声影响很小 2 电磁辐射 在变压器等设备的运行过程中 大功率电力电器设备及高压输电线等 会产生电磁波向外辐射 工频电磁场可能对人体健康产生不良影响 以及 信号干扰等种种危害 这种电磁辐射场强的强弱与变压器等级选型和距变 压器的距离等因素有关 一般而言 变压器的变压等级越大