高等级公路管理中心光电一体化研究与应用课题可行性研究报告

1 云南省高等级公路管理中心光电一体化研究与应用课题可行性研究报告 课题名称： 云南省高等级公路管理中心光电一体化研究与应用 承担单位： 云南云岭高速公路交通科技有限公司 编写单位： 云南云岭高速公路交通科技有限公司 编写时间： 二一年三月十日 2 课题可行性研究报告编写内容 1、 课题概要 2、 国内、外同类技术的现状及发展趋势 3、 研究、开发的背景、必要性 4、 研究、开发实施方案 (研究内容、技术关键、技术路线等 ) 5、 考核目标和技术经济指 标 6、 研究开发进度 7、 承担单位、参加单位的工作基础及能力 8、 经费预算及合理性 9、 经济和社会效益评估 10、 其他需要说明的问题 第 页 1 一、 课题概要 云南省交通厅高等级公路管理中心光电一体化研究与应用课题 光伏并网发电系统 是利用 太阳能光伏组件 将太阳能转换成直流电能，再通过 并网 逆变器将直流电逆变成 230V/50相 交流电 或400V/50相交流电 。逆变器的输出端通过配电柜与 电网 低压 侧 并联， 实现低压并网 。 本拟建 项目 位于新科路西侧的云南省交通厅高等级公路管理中心，总建筑面积 34335 平方米，建筑层数 11 层，建筑高度 。 项目比照国家 “ 金太阳示范工程 ” 项目申请和建设，发电系统分别安装于管理中心大楼主楼和裙楼楼顶可利用的空旷无遮挡部位。 太阳能方阵采用常规组件定倾角、固定式支架屋顶安装。全部太阳能电池板发出的电量通过并网逆变器输出 3 相 380V/50入市电网。 如采用屋顶安装，发电系统总安装面积 3780 平方米，总安装容量为 采用屋顶与立面光伏玻璃幕墙发电系统总安装面积 5780 平方米，安装总容量为 项目立足于构建云南太阳能发电的示范工程和科研平台，为今后云南在光伏建筑太阳能并网发 电方面做出积极探索。作为云南省绿色节能环保建筑的标杆，为其它绿色光伏建筑的推行提供很好的指导和借鉴，它的建成将对新能源的应用和推广打下良好的基础，为云南省打造绿色旅游生态城市增添亮丽色彩。 第 页 2 二、 国内、外同类技术的现状及发展趋势 早在 1999 年召开的世界太阳能大会上就有专家认为，当代世界太阳能科技发展有两大基本趋势，一是光电与光热结合；二是太阳能与建筑的结合。太阳能源建筑系统是绿色能源和新建筑理念的两大革命的交汇点，专家们公认，太阳能是未来人类最适合，最安全，最理想的替代能源。目前太阳能利用转化率约为 14% 17%，太阳能的开发利用潜力十分巨大，据报载，目前，世界各国都在实施自己的“阳光计划”，如去年德国政府就宣布推行“十万屋顶”计划，即在建筑顶部大规模地铺设太阳能发电装置，既节省电力又利于环保。在欧洲的能源消费中，约有 1/2 用于建筑的建设和运行，而交通运输耗能只占能源消费的 1/4，因此建筑物利用太阳能成为各发达国家政府极力倡导的事业，太阳能利用设施与建筑的结合自然是人们所关注的问题，主要是太阳能的光伏利用与建筑的结合上。 近几年国际上光伏发电快速发展， 2007 年全球太阳能新装容量达28262007 年，在太阳能光电产业链中有大量的投资集中到新产能的提升上。除此之外，太阳能光电企业在 2007 年间的贷款融资金额增长了近100 亿美元，使得该产业规模不断扩大。 2008 年全球光伏市场增至 球太阳能安装总量已累计达 15然受金融危机影响，德国、西班牙对太阳能光伏发电的扶持力度有所降低，但其它国家的政策扶持力度却在逐年加大。日本政府 2008 年 11 月发布了 “ 太阳能发电普及行动计划 ” ，确定太阳能发电量到 2030 年的发展目标是要达到 2005 年的 40 倍，并在3后，将太阳能电池系统的价格降至目前的一 半左右。 2009 年还专门安排 30 亿日元的补助金，专项鼓励太阳能蓄电池的技术开发。 2008 年 9月 16 日，美国参议院通过了一揽子减税计划，其中将光伏行业的减税政策（ 延 2。 第 页 3 中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年 17000 亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国光伏发电产业于 20 世纪 70 年代起步， 90 年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过 30 多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在 “ 光明工程 ” 先导项目和 “ 送电到乡 ” 工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，中国光伏 发电产业迅猛发展。到 2007 年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10 万千瓦（ 100从事太阳能电池生产的企业达到 50 余家，太阳能电池生产能力达到 290 万千瓦（ 2900太阳能电池年产量达到 1188过日本和欧洲。 目前国内在各地都建有一些太阳能建筑光伏一体化的示范工程，如在深圳已建成的 1 兆瓦并网太阳能光伏电站示范工程位于 园博园 内，是目前全亚洲第一大并网光伏电站 , 由深圳市政府投资 6600 万元，于 2004 年 6月 8 日开工建设， 2004 年 8 月 30 日建成发电 ，整个电站分布在园区综合展馆 花卉 展馆 游客服务管理中心 南区游客服务中心 北区东山坡五个区域 发电能力约为 100 万 所发的电量约占园区用电总量的 15%，相对于火力发电年节省标准煤约 384 吨，年减排二氧化硫约 ，年减排二氧化碳 170 余吨，是真正的无污染的绿色可再生能源项目，它的成功实施为我国太阳能技术的发展起到良好的示范作用。再如 :河北保定电谷大厦（现称电谷锦江国际酒店）太阳能光伏玻璃幕墙，其地下一层，地面以上 24 层，总高度 ，幕墙装饰工程总面积约 24500中光伏玻璃幕墙 面积约 4490筑用途为五星级酒店，是保定电谷广场 阳能光伏发电建筑应用示范工程项目的一部分。是世界上第一座应用于五星级酒店上集建筑和光伏发电于一体的筑，是目前世界上单体建筑采用光伏玻璃幕墙面积最大的一座酒店，同时也是第一个应用太阳能光伏玻璃双层幕墙的五星级酒店。 第 页 4 三、 研究、开发的背景、必要性 1、课题研究、开发的背景 1）、在金融危机形势下， 2009 年 3 月 23 日，财政部、住房和城乡建设部出台关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见，并出台了太阳能光电建筑应用财政补助资金管 理暂行办法，决定有条件地对部分光伏建筑进行每瓦最多 20 元人民币的补贴。 2）、 2009 年 7 月 21 日财政部、科技部、国家能源局联合宣布在我国正式启动金太阳示范工程，三部门联合印发了关于实施金太阳示范工程的通知，决定综合采取财政补助、科技支持和市场拉动方式，加快国内光伏发电的产业化和规模化发展，并计划在 2内，采取财政补助方式支持不低于 500 兆瓦的光伏发电示范项目。 3）、 2009 年国家出台的政策将推动国内太阳能发电市场发展，在我国政府强有力的政策引导下，中国的太阳能光伏发电市场已经开始启动。在 刚刚闭 幕的十一届全国人大常委会第十三次会议透出消息，我国将采取多项措施，大力发展低碳能源。根据全国人大常委会办公厅关于请研究处理有关审议意见的函和国务院办公厅要求，发改委会同有关部门就十一届全国人大常委会第十次会议对国务院关于应对气候变化工作情况的报告的审议意见进行了认真研究，提出了改进工作的措施。发改委的报告表示，有关部门贯彻落实相关规定，启动了太阳能电站示范项目建设和“太阳能屋顶计划”。发改委的报告还称，下一步，有关部门将充分发挥科学技术的支撑和引领作用，完善财税优惠政策，从多方面着手，加快低碳能源的利用和推广。 2、课题实施的必要性 1）有效利用太阳能能源，促进区域社会经济可持续发展 第 页 5 本配套建筑一体化项目的实施，一方面较大幅度的利用了建筑立体面的面积，一定意义上减少了普通土地的使用面积，可有效扭转人口大量增加情况下耕地大量减少的失衡趋势。另一方面，光伏项目配套建筑项目一体化建筑，不但使建筑具有独特的建筑特点，太阳能电池板所发的电能还能供给人们的日常生活需求，从而降低了火电发电的能源消耗，减少污染，美化环境。 2）、开发太阳能资源，实现地区电力可持续发展 太阳能资源是可再生能源，在当今社会能源不断减少的情况 下，合理的开发太阳能能源，为实现能源的可持续发展提供一定的基础，另外在建筑上安装太阳能设备，不但能够充分利用建筑的立体空间面积，还能为建筑本身提供电力支持，为实现地区电力可持续发展提供支持。 在全球能源形势紧张、全球气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。环境状况已经警示我国所能拥有的排放空间已经十分有限了，再不加大清洁能源和可再生能源的份额，我国的经济和社会发展就将被迫减速。提高可再生能源利用率，尤其发展太阳能发电是改善 生态、保护环境的有效途径。太阳能光伏发电以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点，在太阳能产业的发展中占有重要地位。 云南省高等级公路管理中心屋顶太阳能并网发电系统的建成，将会很好的缓解白天用电高峰中心大楼整体的用电压力，如果考虑采用节能用电设备，平均每天太阳能发电可占到大楼整体用电的 70% 83%,为大楼提供清洁环保电力。 第 页 6 四、 研究、开发实施方案（研究内容、技术关键、技术路线等） 光伏建筑一体化即太阳能电池板作为新型建筑装饰材料，作为围护结构应用安装于幕墙、屋顶或建筑其它部位，以满足建筑 各种技术装饰要求；同时作为太阳能光伏发电系统，为用电负载提供绿色、环保、清洁电力的光电建筑应用形式。 光伏与建筑的结合主要有构件型和建材型两种应用结构方式。 方式一：建材型 ， 把封装好的的光伏组件 （平板或曲面板）安装在居民住宅或建筑物的屋顶上，组成光伏发电系统； 方式二：构件型 ，即将光伏器件与建筑材料集成化，用光伏器件直接代替建筑材料，即光伏建筑一体化（ ，如将太阳光伏电池制作成光伏玻璃幕墙、太阳能电池瓦等，这样不仅可开发和应用新能源，还可与装 饰美化合为一体，达到节能环保效果，是今后的发展光伏建筑一体化的趋势。 该项目混泥土屋顶 采用 10 倾角常规 多晶硅组件安装 ， ，彩钢板屋顶采用平铺形式安装， 太阳能系统 总共 安装容量 1285 块组件。 组件排布 ： 第 页 7 云南省交通厅屋顶太阳能并网发电项目，根据建筑结构特点、昆明地理纬度和气象特点情况，光伏发电系统组件的排布主要分为 A、 B、 C、 D 四大部分，组件排布数量 1285 块，系统总计安装容量 排布具体如下表： 如欲增加安装容量，可将办公楼立面设计为 光电玻璃幕墙，选用我公司生产的全玻组件代替普通玻璃与建筑幕墙相结合，其它立面也可选用干挂常规组 第 页 8 件的形式安装，这样可以增大装机容量。 云南省高等级公路管理中心办公楼立面光伏玻璃幕墙，总有效安装面积2000 平米光伏发电系统总安装容量 150墙室内透光率按 45%设计。光伏玻璃幕墙安装于公路管理中心南立面外墙面，采用隐框式幕墙结构形式。 幕墙安装完效果： 组件选型设计 对于大型电站电池组件选型遵循以下原则： 在兼顾易于搬运条件下，选择大尺寸，高效的电池组件，如 120240 选择易于接线 的电池组件； 组件各部分抗强紫外线（符合 18950胶和塑料管静态紫外线心能测定）； 符合国家金太阳工程项目申请等相关政策要求。 遵循以上原则选择单晶硅或多晶硅电池组件 号。 第 页 9 光伏组件外形尺寸 逆变器选型 云南省高等级公路管理中心屋顶太阳能并网发电项目，逆变器选用： 种型号。 性能： 高转换效率达 户外型设计（ 应严酷的使用环境 第 页 10 最大功率点跟踪（ 率 多 语种液晶显示功能 ,可自由设置 通讯： 牙 /以太网 /讯接口 电脑监控软件 安全： 过压保护，短路保护，孤岛保护，过热保护，过载保护 第 页 11 数据采集及监控 根据逆变器本身所具有的通讯传输功能的特点，采用 线通讯模式，整个系统采用全双工通讯并由屏蔽双绞线连接构成以太网络。 整个太阳能光伏并网系统由并网逆变器、数据采集器、 、液晶大屏幕电视等组成；此外，为了收集当地的气象数据为以后太阳能发电系统的应用积累数据，还辅以温度传感器、辐照度传感器、风速计等辅助设施采集相 应设备的相关参数。 第 页 12 五、考核目标和技术经济指标 （ 1） 本项目的示范目标就是将可再生能源（太阳能光伏并网发电）的利用与建筑完美结合，达到建筑节能、可再生能源利用、建筑美观、环境效益、经济效益、社会效益和 谐 发展。 （ 2） 光伏发电系统数据采集及通讯接口、显示设备的研究，数据上网的安全性、准确性、抗干扰能力、防入侵性能研究； 研究 昆明 市相关资源状况（太阳能辐照度、有效光照时间及能量、理论与实际运用的偏离及纠偏等），为后续进行太阳能光伏发电提供基础数据； 研究系统转换过 程中的功率损失情况，使系统优化设计后达到不小于85%的转换效率。 研究 并网发电系统的并网保护、输出电压、相位、频率、谐波 （保持在 3%内） 和功率因数 （大于 等参数的采集与电网的同步运行等； 并网系统的兼容性研究、并网接口的预留及电量上网的计量系统探索； 为 运营政策和投资政策提供依据； 为民用建筑与太阳能光伏发电系统工程技术规范编写提供依据； 民用建筑与 技术规范的编写提供依据； 采用先进的数据采集系统，记录并显示太阳能发电系统实时发电量、总发电量、及太阳辐照度等参数。运用先进的通讯设 备及数据接口将系统运行数据在互联网上发布，相关人员在全球随时随地都可以对光伏发电系统的运行数据进行全面的监测和诊断，为并网发电系统提供参考依据。 第 页 13 （ 3） 太阳能与建筑一体化是将太阳能发电利用与建筑有机结合，利用太阳能发电组件替代建筑物的某些材料，既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。太阳能与建筑一体化是未来太阳能技术和建筑技术发展的主流方向。把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合，取代了传统太 阳能的结构所造成的对建筑的外观形象的影响。利用太阳能设施完全取代或部分取代传统的玻璃幕墙，既可减少成本，又可提高附加经济效益。 方案一 （不包含立面光电玻璃幕墙） 云南省交通厅屋顶太阳能并网发电项目，根据建筑结构特点、昆明地理纬度和气象特点情况，光伏发电系统组件排布数量 1285 块，系统总计安装容量 计年发电量为 千瓦时，平均每天太阳能发电可占到大楼整体用电的 66% 为大楼提供清洁环保电力。 该 项目 总投 资 12,787,， 申请 金太 阳补贴 后 投 资为6,393,，投资回收期为 8 年，二十五年净盈利 元。 方案二 （包含立面光电玻璃幕墙） 若为增加容量，立面做成光电玻璃幕墙形式，预计年发电量为 千瓦时，平均每天太阳能发电可占到大楼整体用电的 70% 83%,为大楼提供清洁环保电力。 该 项目 总投 资 21,513,， 申请 金太 阳补贴 后投 资为10,756,元，投资回收期为 13 年，二十五年净盈利 元。 第 页 14 六、研究开发进度 项目实施进度 本项目建设工期为 52 天 。建设期实施进度规划 如下： 1、 立项 （ 3 天 ）； 2、 深化 设计（ 6 天 ）； 3、 设备采购 （ 18 天 ）； 4、土建施工（ 15 天 ）； 5、设备安装（ 11 天 ）； 6、 电气安装 （ 12 天 ）； 7、 系统整合 （ 3 天 ）。 8、 竣工验收 （ 3 天 ）。 本项目实施进度规划参见项目实施进度表。 第 页 15 七、承担单位、参加单位的工作基础及能力 承担单位： 参加单位： 浙江银江电子股份有限公司是以移动计算及智能识别为核心技术的城市各领域智能化整体解决方案的提供商，致力于城市建筑智能化、金融电子化、医疗数字化、楼宇智能化、教育信息化、安防自动化等建设 ，通过技术创新、系统集成、软件开发。工程服务手段满足用户多样化的 供完整的、先进的、一流的技术、产品和系统解决方案。 公司注册资本 8000 万元人民币，具有建筑智能化系统集成专项工程设计甲级资质，建筑智能化工程专业承包壹级资质、计算机信息系统集成壹级资质、涉及国家秘密的计算机信息系统集成资质、安全技术防范壹级等，具有中国企业信誉 单位评估证书，连年被评为中国质量信用企业 单位，通过 量管理体系认证，是中国计算机用户协会理事、中国自动化学会智能化 专业委员会理事、中国安防协会理事；公司原隶属于中国工商银行总行，多年承担金融系统智能化工程项目。 于 2009 年 10 月份在创业板上市。 我公司 于 2008 年 初 成立光伏电应用系统事业部，与天威英利 及 尚德电力 结成长期的战略合作伙伴，并 一起参与 多个 光伏应用系统 的 项目的 开发和 实施 。 在云南设有分公司，具有完善组织结构和服务队伍，并承接云南多行业的智能化项目和工程，具备良好的售后服务体系。 第 页 16 八、经费预算及合理性 本 课题前期研究 经费 260 万元，其经费构成见经费预算表 经 费 预 算 表 项目名称： 云南省高等级公 路管理中心光电一体化研究与应用 承担单位： 云南云岭高速公路交通科技有限公司 经费投入预算 （万元） 经费支出预算 （万元） 交通厅拨款（补助经费） 130 仪器、设备费 5 工程配套研究费 0 原、材料费 180 单位自筹 130 试验检测费 5 银行贷款 0 工时（台班）费 4 其他经费 0 人员工资 4 技术引进费 10 技术咨询费 6 培训、会议费 2 资料印刷费 1 税 金 8 管理费 15 生产加工费 20 合 计 260 合 计 260 第 页 17 九、经济和社会效益评估 一、经济效益分析 方案一 （不包含立面光电玻璃幕墙） 云南省高等级公路管理中心办公楼屋顶太阳能发电系统年发电 阳能发电系统每发 1 万千瓦时，可节约 4 吨标准煤，一年可以节约标煤 ，可减排二氧化碳 ， 二氧化硫 ，氮氧化物 ，烟尘 ；管理中心办公楼光伏发电年减排效益合计 项目 发电收益 节煤收益 益 小计 二十五年总收益 元 元 元 元 项目总投资 12,787, 金太阳工程补贴 50% 6,393, 投资回收期 78 年，8 年收益 元 二十五年净盈利 元 方案二 （包含立面光电玻璃幕墙） 云南省高等级公路管理中心办公楼屋顶太阳能发电系统年发电 阳能发电系统每发 1 万千瓦时，可节约 4 吨标准煤，一年可以节约标煤 ，可减排二氧化碳 ， 二氧化硫 ，氮氧化物 ，烟尘 ；管理中心办公楼光 伏发电年减排效益合计 第 页 18 项目 发电收益 节煤收益 益 小计 二十五年总收益 元 元 元 元 项目总投资 21,513, 金太阳工程补贴 50% 10,756, 投资回收期 1213 年，13 年收益 元 二十五年净盈利 元 二、社会、环境效益分析 由温室气体排放引起的全球气候变暖问题越来越受到全球的高度重视。气候变暖已使全球自然灾害发生的频率和烈度不断增 加，像厄尔尼诺和拉尼娜现象就与气候变暖有密切关系。