洛社工业园区屋顶光伏发电项目可研报告

（无锡洛社）工业园1.38MW分布式光伏电站可行性研究报告检索号： （无锡洛社）工业园1.38MWp分布式光伏电站可行性研究报告

目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章综合说明 11.1概述 11.2项目拟建地址 21.3工程任务与建设规模 31.4太阳能资源 31.5光伏系统总体方案设计及发电量计算 41.6电气接入设计 41.7土建工程 51.8消防设计 51.9施工组织设计 51.10工程管理设计 51.11环境保护和水土保持设计 61.12劳动安全与工业卫生设计 61.13节能降耗 71.14工程设计概算 71.15财务评价与社会效果分析 71.16结论及建议 7第二章工程建设的必要性 92.1开发太阳能资源是改善生态、保护环境、适应持续发展的需要 92.2开发利用太阳能资源，符合能源产业政策发展方向 92.3开发利用太阳能资源，符合地区电力可持续发展及政策规划 102.4项目建设的意义 11第三章工程任务和规模 123.1工程任务 123.2工程规模 13第四章太阳能资源概况 154.1我国太阳能资源概况 154.2区域太阳能资源概况 164.3气象条件影响分析 23第五章工程地质 255.1概述 255.2区域地质及构造稳定性 255.3区域气候 255.4站址工程地质评价 265.5结论和建议 26第六章系统总体方案设计及发电量计算 276.1光伏组件选择 276.2光伏阵列运行方式选择 336.3逆变器的选择 396.4光伏阵列设计 446.5光伏子方阵设计 476.6方阵接线方案设计 506.7光伏发电工程年上网电量估算 51第七章电气部分 537.1电气一次 537.2电气二次 617.3通信 67第八章土建工程 698.1设计安全标准 698.2土建设计内容包括 698.3基本资料 698.4设计依据 698.5光伏方阵基础及逆变器单元基础设计 708.6主要建筑材料 708.7采暖通风设计 70第九章工程消防设计 729.1设计范围 729.2设计依据 729.3主要设计原则、功能及配置 729.4施工消防 73第十章施工组织设计 7510.1编制依据及原则 7510.2工程概况 7510.3施工条件 7610.4施工总布置 7710.5建设用地方案 7810.6主体工程施工 7810.7施工总进度 80第十一章环境保护和水土保持设计 8211.1编制依据 8211.2环境影响评价报告主要内容 8211.3项目所在地区域环境质量现状 8211.4环境影响分析 8311.5结论建议 87第十二章劳动安全与工业卫生 8812.1总则 8812.2建设项目概况 9312.3主要危险、有害因素分析 9412.4工程安全与卫生设计 9412.5工程运行期安全管理及相关设备、设施设计 10712.6主要结论和建议 111第十三章节能降耗分析 11313.1设计原则和依据 11313.2施工期能耗种类 11413.3主要节能降耗措施 11413.4电站节能降耗效益分析 11813.5结语 118第十四章工程设计概算 11914.1项目概况 11914.2投资估算 119第十五章财务评价和社会影响分析 12215.1社会影响效果分析 12215.2社会适应性分析 12215.3社会风险及对策分析 12215.4经济评价 12415.5成本与费用 12615.6总体经济评价结果 126第十六章结论和建议 12916.1工程建设的可行性 12916.2工程的建设经济上的合理性 12916.3社会影响分析 129附表目录（无锡洛社）1.38MWp分布式光伏电站可行性研究报告PAGE129东南大学建筑设计研究院有限公司·电力工程设计研究分院第一章综合说明1.1概述1.1.1项目名称（无锡洛社）工业园1.38MWp分布式光伏电站1.1.2项目执行单位本项目由投资兴建。1.1.3项目可行性报告范围本项目为总规模1.38MW屋面光伏电站工程，计划于2014年7月开始分步实施，本期1.38MW计划于2014年12月竣工，光伏电站并网发电。东南大学建筑设计研究院有限公司·电力工程设计研究分院受委托，承担无锡洛社工业园1.38MWp分布式光伏电站可行性研究报告设计工作。参考水利水电规划设计总院发布的《光伏发电工程可行性研究报告编制办法》（GD003—2011），该项目本阶段的主要研究范围包括：（1）初步论证项目开发的必要性；（2）初步拟定项目任务和规模；（3）初步选定光伏电站场址；（4）对工程场地地区太阳能资源进行初步论证分析和评价。（5）初步查明光伏发电工程场地场址区域工程地质条件，提出初步的结论和建议。（6）初步选定光伏组件和逆变器形式及主要参数，初步确定阵列方案及布置方案，初步确定电站总平面图，估算上网电量。（7）初步确定接入系统方式，主接线，主要电气设备形式和参数，初步选定控制、保护通信设计方案。（8）初步确定支架基础形式，初步确定室外工程设计方案。（9）初步进行施工总布置规划，拟定施工方案，提出施工总进度方案。（10）初步进行环境影响评价。（11）编制工程投资估算。（12）进行财务效果评价。1.1.4报告编制原则与依据编制原则：（1）认真贯彻国家能源相关的方针和政策，符合国家的有关法规、规范和标准，符合江苏省内关于光伏发电的相关法规、规范和标准。（2）结合华电江苏能源有限公司发展规划，制订切实可行的方针、目标；（3）对场址进行合理布局，做到安全、经济、可靠；（4）充分体现社会效益、环境效益和经济效益的和谐统一。（5）严格执行国家和地方的劳动安全、职业卫生、消防和抗震等有关法规、标准和规范，做到清洁生产、安全生产、文明生产。（6）厂址规划、厂区布置和组件支架等，应紧密结合本工程特点，进行方案优化和比选。编制依据：（1）（无锡洛社）工业园1.38MWp分布式光伏电站可行性研究报告委托书（2）《关于建设项目进行预可行性研究的试行管理办法》（计资【1983】116号）（3）《中华人民共和国节约能源法》（4）国家电网《光伏电站接入电网技术规定》DGW617-2011（5）《光伏发电工程可行性研究报告编制办法》（GD003-2011）1.2项目拟建地址（无锡洛社）工业园1.38MWp分布式光伏电站位于无锡市惠山区洛社工业园内。惠山区洛社镇位于无锡市西北侧，312国道、G42高速、锡宜高速贯穿镇区，交通十分便利。由原洛社镇、杨市镇、石塘湾镇三镇合并而成，是惠山区“一区四组团”中最大的一个组团，是无锡市主城区西侧的卫星城。全镇总面积77.57平方公里，总人口超过17.7万人。全镇拥有年产值超2000万元的规模以上企业210多家，产值超亿元企业53家，用电量大，曾两次荣获“中国乡镇之星”称号，是国务院11个部委批准的“全国第二批小城镇综合改革试点镇”，还先后获得“全国文明镇”、“国家卫生镇”、“全国环境优美乡镇”、“全国群众文化先进镇”、“全国亿万农民健身活动先进镇”等荣誉称号，目前正在创建全国新能源示范镇。本项目建设地址本项目建设地址项目位置区位图1.3工程任务与建设规模（无锡洛社）工业园1.38MWp分布式光伏电站主要为建设规模为1.38MW的屋面光伏电站，本期建设1.38MW。工程地址位于无锡洛社工业园，项目的建设能充分发挥该地区的光伏资源优势，进一步优化能源结构，减轻环保压力，实现无锡地区光伏发电产业的可持续发展。根据计划依托园区屋面及光资源优势，加快发展光伏产业。通过大力发展光伏发电开发，为无锡提供更多可靠的清洁能源。本期1.38MW并网型太阳能光伏发电系统，包括太阳能光伏发电系统及相应的并网设施。光伏系统通过就地并网的方式接入用户配电装置。工程静态总投资1119.36万元，工程动态总投资1149.36万元，单位千瓦静态投资8.11元/W，单位千瓦动态投资8.33元/W。1.4太阳能资源项目地点水平面年总辐射量为4980.6（MJ/m2.a），相当于1379.7(kWh/m2.a)，日照时间长，辐射强，年利用小时数1045.22小时以上。通过分析计算，本项目所在地区太阳能资源丰富，年平均太阳辐射量比较稳定，属于太阳能辐射资源丰富区域，能够为光伏电站提供充足的光照资源，实现社会、环境和经济效益。1.5光伏系统总体方案设计及发电量计算1.5.1光伏系统总体方案设计本工程所产生的电能通过就地并网的方式接入用户配电系统，由用户配电装置分配至各个用电单位，实现光伏所发电量优先自发自用，多余电能馈入电网。本项目拟选用250Wp多晶体硅太阳能电池，将在园区内的部分企业厂房建筑屋顶面铺设太阳能光伏发电系统，本工程所选厂房屋顶结构为混凝土屋面，采用15°倾斜角铺设方式。项目本期装机容量1.38MW，考虑到建筑朝向及安装角度，尽可能将处于相同发电情况的光伏阵列接入同一台逆变器，本项目选用20kW组串式并网逆变器，光伏阵列的组串设计需满足逆变器的直流工作电压范围，同时其最大功率输出电压应满足并网逆变器的最大功率点跟踪（MPPT）范围，并使单个光伏发电单元故障或检修对整个光伏电站的运行影响较小。本项目拟采用共69台光伏组串式并网逆变器,投资适中，施工便利。1.5.2发电量预测项目地点水平面年总辐射量为4980.6（MJ/m2.a），相当于1379.7(kWh/m2.a)。项目部分组件采用固定支架设方式。经计算可得，本工程25年总发电量约为3606.03万kWh，25年平均发电量约144.24万kWh，年等效利用小时数为1045.22小时。1.6电气接入设计本期装机容量为1.38MW，分为4个独立的光伏发电子系统，其中无锡市明通动力附件厂光伏子系统装机容量280kW,采用14台20kW并网逆变器,以400V接入10kV白杨线-华场头变400V母线；无锡天洋电子有限公司光伏子系统装机容量400kW,采用20台20kW逆变器，400V接入小天鹅陶瓷配电室400V母线；无锡元欣灯饰有限公司光伏子系统装机容量200kW,采用10台20kW逆变器，400V接入厂区配电室；无锡金信表面处理有限公司光伏子系统装机容量500kW,采用25台20kW逆变器，400V接入厂区配电室具体方案见附录中的接入系统审查意见。本工程采用光伏发电设备集中控制方式，在位于中航动控公司办公楼内设置中央控制室，实现对光伏设备及电气设备的遥测、遥信，并实现与电网调度站的联系。光伏电站按无人值守的原则进行设计。1.7土建工程本工程本期安装1.38MW。光伏电站需要建设相关电气设备的配套基础，无新建建筑。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）拟选站址50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.10g，相应的地震基本烈度为Ⅶ度。本工程按照抗震设防烈度7度采取抗震构造措施。本项目光伏组件采用15°角固定安装方式，本期光伏发电站容量1.38MW共分4个子系统。1.8消防设计本工程消防设计贯彻“预防为主、防消结合”的设计原则。设计中，严格执行国家有关防火规范和标准，积极采用先进的防火技术，做到保障安全，使用方便，经济合理。本工程消防总体设计采用综合消防技术措施，根据消防系统的功能要求，从防火、灭火、排烟、救生等方面作完善的设计，力争做到防患于未“燃”，减少火灾发生的可能，从积极的方面预防火灾的发生及蔓延。一旦发生也能在短时间内予以扑灭，使火灾损失减少到最低程度。同时确保火灾时人员的安全疏散。1.9施工组织设计本光伏发电站站用电采用380/220V，设0.4kV站用电工作段。站用电400V工作段电源一路引自附近400V配电室（施工期间可暂作施工电源），另一路自逆变器交流出口增加的小型辅助变压器处引来。工程所需建筑材料当地均能满足供应。根据施工总进度要求，施工主要设施均布置在安装光伏组件的厂房附近，主要包括：生产区、生活区、施工仓库、辅助加工厂、钢筋堆场、加工场地、施工临时设施和其他建材堆放用地等。本项目工程从设计到并网发电，建设总工期约为6个月。1.10工程管理设计根据项目目标，以及针对项目的管理内容和管理深度，本工程将由江苏电力发展股份公司组建的依法注册的项目公司负责电站建设和运营。组织机构采用直线职能制，互相协调分工，明确职责，开展项目管理各项工作。根据生产和经营需要，结合现代化光伏电站运行特点，遵循精干、统一、高效的原则，对运营机构的设置实施企业管理。参照原能源部颁发的能源人[1992]64号文“关于印发新型电厂实行新管理办法的若干意见的通知”，结合新建电站工程具体情况，本电站按无人值守的原则进行设计。1.11环境保护和水土保持设计经过对（无锡洛社）1.38MWp分布式光伏电站站址及其周围地区的调查和分析可知，本工程的建设对周围的自然环境和社会环境的影响有利有弊。有利的方面主要体现在光伏发电是清洁的可再生能源，与燃煤电厂相比，每年不仅可减少多种大气污染物的排放，还可减少大量灰渣的排放，改善环境质量。同时还可发挥屋面光伏发电项目的科技先导和示范带动作用。项目建设对环境的不利影响主要体现在施工期，如施工粉尘、噪声、废水和生活垃圾对施工人员的影响等，但影响的范围小，时间短，可通过采取适当的防护措施以及加强施工管理，可将不利影响减小至最低程度。（无锡洛社）1.38MWp分布式光伏电站的建设不存在制约工程建设的重大环境问题，不会制约当地环境资源的永续利用和生态环境的良性循环，只要采取防、治、管相结合的环保措施，工程建设对环境的不利影响将得到有效控制，而且光伏发电本身就是一个清洁能源项目，从环境角度分析，不存在制约工程开发的环境问题，本工程建设是可行的。1.12劳动安全与工业卫生设计遵循国家已经颁布的政策，贯彻落实“安全第一，预防为主”的方针，在设计中结合工程实际，采用先进的技术措施和可靠的防范手段，确保工程投产后符合劳动安全及工业卫生的要求，保障劳动者在生产过程中的安全与健康，编制劳动安全及工业卫生篇。着重反映了工程投产后职工及劳动者的人身安全与卫生方面紧密相关的内容，分析生产过程中的危害因素，提出防范措施和对策。通过对施工期存在的防雷防电等工作可能存在的危害因素，对运行期可能存在的防火防爆、电气伤害、机械伤害、电磁辐射等可能存在的危害因素进行分析，提出相应对策，并成立相应的机构和应急预案。对光伏电场的施工和安全运行提供了良好的生产条件，有助于减少生产人员错误操作而导致安全事故以及由于运行人员处理事故不及时而导致设备损坏和事故的进一步扩大，降低了经济损失，保障了生产的安全运行。1.13节能降耗本工程节能设计主要为设备节能设计。设备选型贯彻节能政策，选择节能型设备和产品，选择损耗低、效率高的逆变器和站用变压器，选用节能型、发光效率高的照明灯具，减少电缆损耗。通风与空气调节装置通过温度、湿度自动控制调节，以保证人员舒适与设备的正常运行。室内照明以LED灯为主。对施工期和运行期的能耗进行详细的分析，并提出建设管理的节能措施建议，提高本工项目的综合效益。本太阳能光伏发电站工程建成后装机容量1.38MW，经测算25年年平均发电量为144.24万kWh。同燃煤火电站相比，按标煤煤耗为340g/kW·h计，每年可为国家节约标准煤461t。相应每年可减少多种有害气体和废气排放，其中减少SO2排放量约为4.21t，NOx（以NO2计）排放量约为3.7t。另外，根据国家发改委《关于公布2009年中国低碳技术化石燃料并网发电项目区域电网基准线排放因子的公告》，华东电网的排放因子取0.8806（tCO2e/MWh），本工程的建设每年可减少温室气体CO2的排放量约为1194.89t。1.14工程设计概算工程估算依据国家、部门及当地现行的有关规定、定额、费率标准等，并结合光伏并网工程建设的特点进行编制。本项目总投资1149.36万元，详情请见本工程概算。1.15财务评价与社会效果分析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。本项目电价暂定为1.25元/kWh（含税）。经测算，光伏电站部分财务内部收益率(税后)为8.72%1.16结论及建议（1）无锡洛社年利用小时数1045.22小时以上，多年平均太阳辐射量4980.6（MJ/m2.a），属我国太阳能资源丰富区域，适合建设大型太阳能光伏并网电站。（2）项目符合江苏省“十二五”时期国民经济和社会发展规划纲要：推进资源节约。（3）（无锡洛社）1.38MWp分布式光伏电站一期1.38MW选址无锡洛社产业园，利用园区现有及部分在建屋面，完成屋面光伏发电，能够实现社会、环境和经济三方效益。（4）本工程选用性价比较高的多晶硅电池组件，与国外的太阳能光伏电池使用情况的发展趋势相符合。（5）本工程从光伏系统、电气、土建、水工、消防等方面均具备可行方案，各项风险较小，无不良经济和社会影响。

第二章工程建设的必要性2.1开发太阳能资源是改善生态、保护环境、适应持续发展的需要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。我国在近二十几年，随着人口和经济的持续增长，能源消费量也在不断增长。同时，矿物能源的消费会产生大量的污染物：CO，SO2，CO2和NOx是大气污染的主要污染源之一。我国在新世纪将面临能源与环境问题的严峻挑战，开发和利用拥有巨大资源保障、环境友好的替代能源是事关我国国民经济可持续发展、国家能源安全和社会进步的重大课题。太阳能光伏发电不产生燃煤发电带来的污染物排放问题。同时，电池板可循环使用，系统材料可再利用，光伏的能源投入可进一步降低，是一项新型的绿色环保项目。大力发展太阳能发电事业，可以减轻矿物能源燃烧给环境造成的污染，保护环境，有利于建设环境和谐的社会。中国是世界上最大的发展中国家，经济高速发展，中国能源消耗增长速度居世界首位，加剧了中国能源替代形势的严重性和紧迫性。中国电力科学院的研究表明，在考虑到充分开发煤电、水电和核电的情况下，2010年和2020年电力供需的缺口分别为6.4%和10.7%(胡学浩.我国能源中长发展战略研究专题报告[R]2004.)，这个缺口正是需要用可再生能源发电进行补充的。而太阳能光伏发电可能在未来中国的能源供应中占据主要位置。2.2开发利用太阳能资源，符合能源产业政策发展方向我国是世界上能源结构以煤为主的国家之一，也是世界上最大的煤炭消费国。2010年，我国一次性能源消费结构中，煤炭占70.5%，石油占17.6%，天然气占4.0%，可再生能源消费比重仅占7.9%。能源资源的“高增长，高消耗，高污染”，使我国正面临严峻的能源形势。我国政府已将光伏产业发展作为能源领域的一个重要方面，并纳入了国家能源发展的基本政策之中。根据《可再生能源中长期发展规划》（发改能源[2007]2174号），我国将充分利用水电、沼气、太阳能热利用和地热能等技术成熟、经济性好的可再生能源，加快推进风力发电、生物质发电、太阳能发电的产业化发展，逐步提高优质清洁可再生能源在能源结构中的比例，力争到2020年使可再生能源消费量达到能源消费总量的15%左右。在2011年3月份通过的国家“十二五”能源规划中突出了六大重点：优化能源结构，调整能源产业布局，推进能源科技创新，完善能源宏观调控体系，深化能源体制改革，进一步建立能源可持续发展的政策标准体系。并提出了提高水电、风电、太阳能等清洁能源的比重，大力发展风能、太阳能、生物质能等新兴能源科技装备技术，逐步向国外输出先进的能源技术、设备和产品，发展中国特色的新能源经济，实现我国由能源大国向能源强国的跨越。进一步建立能源可持续发展的政策标准体系。加快推进有利于能源产业健康发展的政策、标准体系建设，近期有效缓解能源安全和环保压力，中远期逐步形成新的能源可持续发展系统，实现能源永续发展。2.3开发利用太阳能资源，符合地区电力可持续发展及政策规划江苏是能源资源小省、能源消费大省，当前的能源发展面临突出的矛盾和挑战。在能源供应紧张的同时，江苏能源对外依存度高。江苏省能源消费量约占长三角地区的一半，但煤炭、原油和天然气产量分别仅有2300多万吨、160万吨和5500万立方米，资源严重匮乏。江苏省90%的煤炭、92%的原油和95%以上的天然气依靠外省或者进口，保障供需平衡的难度很大。能源消费以煤为主，煤炭消费量约占能源消费总量的66%。发展新能源和可再生能源，调整能源消费结构，成为江苏省能源发展的必由之路。近年来，江苏省经济持续快速增长，电力需求旺盛，尤其是苏北、苏中用电增长强劲，2010年江苏省全社会用电量累计完成3864.37亿kW•h，同比增长16.6%，全社会最高用电负荷为64040MW，同比增长13.5%。预计“十二五”期间全省用电仍将保持较高增长水平。从目前全省电力供应能力看，“十二五”尤其是前三年江苏将面临新的供电紧张局面，其中2011年全省统调最高负荷达到6900万千瓦，电网最大电力缺口约1000万千瓦，预计今后两年电力缺口将进一步加大。2.4项目建设的意义太阳能光伏发电属国家大力支持的可再生能源产业，具有明显的环保和节能效果。光伏发电是直接利用太阳能发电的一项高新技术，它具有许多优点，如：安全可靠、无噪声、无污染，能量随处可得，不受地域限制，无需消耗燃料，无机械转动部件，故障率低，维护简便，可以无人值守，建站周期短，规模大小随意，无需额外架设输电线路，可以方便地与建筑物相结合等。这些优点都是常规发电和其他发电方式所不可比拟的。太阳能光伏并网发电是一个前途光明且又极具社会效益的项目。本工程光伏发电项目的兴建不仅能减少对电网电力的消耗，减轻当地电网的压力，使用绿色能源，起到节约传统能源的作用，有助于提升企业形象，也可以提高无锡市的城市形象。综上所述，项目的建设符合产业政策的发展方向，带来较好的社会效应，所以项目的建设是可行和必要的。

第三章工程任务和规模3.1工程任务开发利用可再生能源是国家能源发展战略的重要组成部分，（无锡洛社）1.38MWp分布式光伏电站一期1.38MW位于江苏省无锡市惠山区洛社镇，项目开发利用当地丰富的太阳能资源建设光伏电站，符合国家产业政策。3.1.1地区经济现状及发展规划无锡是中国著名的鱼米之乡，繁华富庶，文物之邦。无锡自明起素有布码头、钱码头、窑码头、丝都、米市之称。无锡是中国民族工业和乡镇工业的摇篮。苏南模式的发祥地。中国民营企业之都。无锡的商业形成了向全省的强劲辐射力。无锡景色优美，是中国优秀旅游城市之一、国家卫生城市、国家森林城市、国家园林城市。无锡完善的基础教育是教授、科学院院士和大学校长的摇篮。无锡是东部经济重镇、制造业基地、工业城市、中国民营企业之都、中国优秀旅游城市之一、福布斯大陆最佳商业城市。2012年无锡经济发展呈现“总量跃升、均量上升、质量提升”的良好态势，完成地区生产总值突破7000亿元，达到8000亿元，比上年增加688亿元，可比价增长10.1%。2012年全市人均地区生产总值（按常住人口计算）达到11.74万元，比2011年净增1万元，按现行汇率折算，人均GDP达到1.87万美元，继续保持全省第一的位置。无锡将新能源产业作为发展战略性新兴产业的重点，全力推动太阳能光伏、风能产业做大做强，加大推进生物智能等产业规模化发展。培育了一批拥有自主知识产权，具有较强国际竞争力的龙头企业，形成了较为完整的上下游产业链，成为全国重要的新能源产业基地。3.1.2地区电力系统现状及发展规划无锡地区拥有35千伏及以上变电所325座，变电容量5124.75万千伏安，线路长度6969.93千米。其中220千伏变电站45座，110千伏变电站140余座，线路长度5851千米，变电容量3106万千伏安。电网密度和功率密度均居全国前列。3.1.3工程主要任务本工程的主要任务是利用洛社镇现有屋面建设屋顶光伏发电站，充分开发利用无锡市惠山区丰富的太阳能资源，建设绿色环保的新能源。考虑江苏省太阳能资源分布、土地面积、项目资金筹措等因素，本期投资建设1.38MW屋面光伏发电站项目，1.38MW光伏发电站电池组件采用屋面固定倾斜角支架安装方式安装，以提高有限的面积内光照资源的利用率。3.2工程规模3.2.1地区光照辐射条件本项目地址位于江苏无锡市惠山区洛社镇，该地区年均太阳能总辐射量为4980.6MJ／m2，年平均利用小时数在1045.22h。根据《太阳能资源评估方法》（行业标准QXT-89-2008）制定的太阳能资源丰富程度等级，本项目站址所在地为资源丰富地区。3.2.2地区交通运输条件无锡重要的地理位置促使无锡成为了华东地区主要的交通枢纽，现已形成由铁路、公路、水路、航空配套组成的立体交通网络。2011年全年完成客运量44210万人次，比上年增长3.2%；完成货运量21067万吨，比上年增长3.5%。全年空港旅客吞吐量310.12万人次，比上年增长10%。无锡是沪宁线上的公路中枢，沪宁、沪宜高速公路通达上海市和南京市，京沪高速公路直达北京，宁杭高速公路直通杭州，沿江高速连接南京溧水和苏州太仓。312、104国道穿过无锡。沪宜、锡沙、镇澄、澄张、澄鹿等公路干线通向苏、浙、皖。无锡公路总里程4189公里，公路密度达到90.1公里/百平方公里，无锡已成为全国54个公路运输中心之一。北京至上海、上海至南京、上海至成都、南京至杭州的高速公路，其交会点正在无锡市。2011年年末全社会拥有车辆190.17万辆，比上年增长12%。无锡铁路站现为华东地区仅有的三个客货特等站之一，无锡南站为货运特等站，经沪宁线和新长线可与全国铁路连网直通，在沪宁线上还有无锡北站、无锡西站、硕放站、无锡新区站、洛社站（已停用）、惠山站（高铁站）、周泾巷站等共7座火车站，新长线有江阴站、藕塘站、胡埭西站、宜兴北站、宜兴站、丁山站等6座火车站；沪汉蓉客运专线沪宁段城际铁路——沪宁城际铁路已于2010年7月1日竣工通车，无锡共有惠山站、无锡站、新区站3个站点，成为“公交化”铁路快线上的“长三角人”；世界上至今标准最高、建设里程最长，运营速度最快京沪高速铁路也已于2011年6月30日开通运营，无锡段设无锡东站，无锡正式进入上海半小时交通圈；已建成通车的宁杭城际铁路（无锡段设宜兴站，预留徐舍站）以及正在规划中的沿江城际铁路（镇南铁路）、沪泰城际铁路、泰宜城际铁路等将为日后无锡及周边地区交通提供更为便捷的条件；预计至2020年，无锡境内将有至少7条铁路线，成为苏南铁路运输的枢纽。无锡依托长江、京杭大运河和太湖水系，具有7条主要航道，航道总里程1656公里，已开通营业航运线221条。无锡的海洋客、货运输，主要经由上海港、张家港港、江阴港出海，无锡市有高速公路和国道和这些港口相连，距上海港165公里，距江阴港38公里，距张家港港43公里。江阴沿长江有42公里深水岸线，建有一批万吨级以上泊位，无锡（江阴）港口为对外开放港，建成了国内第一个内河港口型国际集装箱中转站。江阴黄田港是长江出海口的主要换装港之一，也是连结苏北地区的主要渡口。3.2.3厂区总体规划项目本期装机容量1.38MW，以厂区为单位共分为4个独立的光伏发电区域。太阳电池方阵采用固定倾斜角安装方式。每组光伏组串通过电缆集中接至组串式逆变器。3.2.4厂区总平面规划本项目位于江苏无锡市惠山区洛社镇，建筑载体多为厂房、仓库等建筑。房屋屋面面积较大，屋顶平整，承载结实，能够实现屋顶太阳能电站计划。项目优势为装机容量较大，施工方便，发电可解决企业厂区用电的自己自足，多余电量还可馈入电网。选择面积大、朝向好，电力消纳能力强的企业厂房，在其建筑屋顶铺设太阳能光伏发电系统，选择的厂房多数为南北朝向，周围无阴影遮挡，光照充足，非常符合太阳能光伏发电的要求。本项目本期可用于铺设太阳能光伏系统的屋顶面积约为1.5万平方米，拟安装在园区内各车间厂房屋面上，总的装机容量约为1.38MWp。本期各公司厂房装设光伏板数量及容量见下表：序号建筑名称组件数量(片）组件规格（W）容量（kW）串联组数1无锡市明通动力附件厂1120250280562无锡天洋电子有限公司1600250400803无锡元欣灯饰有限公司800250200404无锡金信表面处理有限公司2000250500100

第四章太阳能资源概况4.1我国太阳能资源概况地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。资源丰度一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富地区。我国属太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时。根据中国气象局风能太阳能资源评估中心，利用700多个地面气象站，1978－2007年观测资料计算了总辐射和直接辐射，初步更新我国太阳能资源的时空分布特征，并进一步简要分析了云、气溶胶和水汽等相关要素的影响得到的数据如下：图4-1中国近30年总辐射分布图图4-2中国近30年年平均直接辐射分布图图4-3中国近30年年平均日照时数图我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云雾雨多，在北纬30°～40°地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增长。4.2区域太阳能资源概况4.2.1无锡自然条件无锡地区属北亚热带湿润季风气候区，受太平洋气候的调节和季风环流的影响，具有四季分明、气候湿润、光照充足、雨量充沛、无霜期长的特点。一般春季气温回升缓慢，天气多变；夏季炎热多雨；秋季天高气爽；冬季天气晴朗，寒冷干燥。4.2.2太阳辐射观测站概况由于无锡地区气象站均无太阳辐射要素观测记录，本项目太阳辐射要素观测记录参考180公里外的南京气象观测站观测数据进行分析。南京气象观测站为国家气象基站，该站对数据采集、处理及设备的维护都遵循严格的规程、规范，因此从系统性的可靠性角度出发，其提供的太阳辐射观测数据具有较高的参考价值。4.2.3太阳辐射资料的采集、检验和修正（1）参考气象站的基本概况南京气象观测站建于1956年，新址位于南京市江宁区科学院月华路，由于周围环境等因素，气象站历经1次搬迁，历史搬迁和仪器设备变更情况见表4-1表4-1南京气象观测站历史沿革情况开始年（年月日）结束年（年月日）地址仪器地理环境1956070120071231秦淮区红花村小教场热电式天空辐射表近郊20080101现在江宁区科学园区月华路热电式天空辐射表近郊（2）总辐射的观测仪器总辐射是辐射观测最基本的项目，用总辐射表（亦称天空辐射表）测量。总辐射表由感应件、玻璃罩和附件组成（见图4-4）。图4－4总辐射表感应件由感应面与热电堆组成，涂黑感应面通常为园形，也有方形。热电堆由康铜、康铜镀铜构成。另一种感应面由黑白相间的金属片构成，利用黑白片的吸收率的不同，测定其下端热电堆温差电动势，然后转换成辐照度。二期的灵敏度为7～14μV/W·㎡。响应时间≤60s（90%响应）。年稳定性≤50%。余弦响应指标规定如下：太阳高度角为10°、30°时，余弦响应误差分别≤10%、50%。玻璃罩为半球形双层石英玻璃构成，它既能防风，又能透过波长0.3～3.0μm范围的短波辐射，其透过率为常数且接近0.9。双层罩的作用是为了防止外层罩的红外辐射影响，减少测量误差。我国自动气象站技术性能要求见表4-2表4-2气象站技术性能要求表测量要素测量范围分辨率准确度平均时间自动采样速率总辐射0-1400W/㎡1W/㎡5%1min6次/min（3）太阳能资源历史观测数据采集、检验和修正根据南京气象观测站的历史资料情况，考虑到本工程的特点和需要，本阶段收集了南京气象观测站的太阳能资源历史观测数据如下：

1979-2008年以来气象站的实测月平均辐射量；

2004-2008年以来气象站的实测各月最大瞬时辐射强度；南京气象观测站有较长时间的太阳总辐射记录数据，其对仪器的安装、使用、维护数据采集均严格遵循气象专业部门的规程、规定进行，并由专业人员对数据进行检验并修正，但从记录情况看仍有个别数据缺失，且1990年、1991年以及2004年记录数据异常，且均发生在更换观测设备的初期，因此，本报告将对这三年的数据进行修正。（4）参考站太阳总辐射量历年变化统计1）气象站太阳总辐射量历年变化统计根据南京气象观测站1979年～2008年数据统计，其近30年平均太阳总辐射量为5185MJ/㎡·a；近10年平均太阳总辐射量为4837MJ/㎡·a。太阳总辐射量历年变化情况见图4-5。图4－5南京气象观测站1979～2008年太阳年总辐射量从图4-5中可以看出：1990年、1991年、1994年以及2004年记录数据异常，而1990年和2004年正好都进行了一次观测设备更新。因此，我们分析认为这几年的数据异常与更换设备有直接关系，故数据不可靠。另外，图4-5显示太阳年总辐射量逐年呈缓慢增长趋势，因此，本报告太阳年总辐射量计算拟取近10年数据，同时，对2004年数据用30平均数进行修正。由此得出多年平均太阳总辐射量为4710MJ/㎡·a。2）气象站太阳总辐射量各月平均值统计根据南京气象观测站1979年～2008年数据统计，其30年平均各月太阳总辐射量变化过程见图4-6；10年平均各月太阳总辐射量变化过程见图4-7。图4－6月辐射量30年平均值图4－7月辐射量10年平均值从上图中可以看出：太阳总辐射量月最大值出现在5月份，6月份的太阳总辐射低于5、7月的原因是由于入夏前黄梅季节常有阴雨天气。全年太阳总辐射量分为以夏季最多，占年总量的30%；冬季最少，占年总量的21%左右，春秋季接近，太阳总辐射的分布与日照时数的分布基本相似。3）气象站多年月瞬时最大辐射值统计根据南京气象观测站2004年～2008年月瞬时最大辐射值统计资料，其各月瞬时最大辐射多年平均值见图4-8。图4－8最大辐射多年平均值从图4-8中可以看出，瞬时最大辐射值出现在7月，瞬时最高辐射值在1300W/㎡左右，接近1981年世界气象组织（WMO）推荐了太阳常数最佳值1367±7W/㎡，这从理论上分析是不可能出现的，但是考虑到太阳总辐射是由直射和散射两部分组成的，由于散射会受空中云层、周围环境等因素影响，所以该值不能由理论上分析就可以否定。3-9月份瞬时最大辐射值超过1000W/㎡。根据南京气象观测站1979年～2008年数据统计，其近30年平均太阳总辐射量为5185MJ/㎡•a；近10年平均太阳辐射量为4837MJ/㎡•a。从图4-5中分析：1990年、1991年以及2004年记录数据异常，1990年和2004年观测辐站对辐射观测设备进行了两次更新。可以认为此时记录异常与更换设备有直接关系，故数据不可靠。另外，图4-5显示太阳年总辐射量逐年呈缓慢增长趋势，因此，本报告太阳年总辐射计算拟取近10年数据，由于2004年的记录有异常，对此采用30年平均数进行修正。取多年平均太阳总辐射量4710MJ/㎡•a。4.2.4美国宇航局（NASA）太阳总辐射量美国宇航局（NASA）提供的卫星观测数据为3.79kWh/m2.d，换算为4980.6MJ/㎡·a。折算成标准强度时年日照时长为1383.35小时，如下表：不难看出南京气象站获得数据4710MJ/㎡•a与NASA获得数据相差5.42%，差距不大。鉴于南京气象观测站与工程所在地相距约180公里，且环境条件有一定差异；美国宇航局（NASA）提供的卫星观测数据，同样会与地面直接测量数据之间存在一定的误差，但根据诸多实例，说明NASA的数据是具有参考价值的。本项目选用美国宇航局（NASA）提供的卫星观测数据基本合适。洛社镇年太阳能总辐射量为4980.6MJ／m2，属于我国第Ⅲ类太阳能分布地区，年日照利用小时数为1045.22h。根据《太阳能资源评估方法》（行业标准QXT-89-2008）制定的太阳能资源丰富程度等级，本项目站址所在地为资源丰富地区。图4-4无锡市各月均太阳辐射量变化图从图表中可以看出，无锡市水平面上的太阳辐射多集中在4-9月份，在370-430MJ/m2之间，11-2月份水平面收到的辐射较少，为210-250MJ/m2。4.2.2太阳能资源综合评价无锡地区属北亚热带湿润季风气候区，受太平洋气候的调节和季风环流的影响，具有四季分明、气候湿润、光照充足、雨量充沛、无霜期长的特点。年利用小时数为1045.22小时，年太阳能总辐射量为4980.6MJ／m2，根据《太阳能资源评估方法》（行业标准QXT-89-2008）制定的太阳能资源很丰富程度等级，本项目站址所在地为资源丰富地区。表4.1太阳能资源丰富程度太阳总辐射年总量资源丰富程度≥1750kW.h/(㎡.a)资源最丰富6300MJ/(㎡.a)1400-`1750kW.h/(㎡.a)资源很丰富5040-6300MJ/(㎡.a)1060-`1400W.h/(㎡.a)资源丰富5040-6300MJ/(㎡.a)＜1050kW.h/(㎡.a)资源一般＜3780MJ/(㎡.a)通过以上分析计算可以看出场址所在地区太阳能资源丰富，年平均太阳辐射量比较稳定，开发利用潜力大。从太阳能资源利用角度来说，在无锡地区建设光伏电站的太阳能资源条件很好。4.3气象条件影响分析4.3.1气象条件概况该地区多年平均的基本气象要素资料：气象要素单位数值多年平均气温℃17.6日照时数小时1909.4多年平均太阳总辐射量MJ／m24980.6多年平均年降水量mm1121.2年平均雷暴日数天27.5多年平均台风影响次数次/年3多年平均雾日数天32.5多年平均大气压hPa1016.2多年平均水气压hPa16.6多年平均相对湿度%83盐雾多发4.3.2气象条件分析（1）环境温度条件分析本工程选用逆变器的工作环境温度范围为-25-60℃，选用电池组件的工作温度范围为-40-85℃。根据当地气象站的多年实测气象资料，本工程场址区的多年平均气温17.6℃，多年极端最高气温38.9℃，多年极端最低气温-12.5℃。因此，按本工程场区极端气温数据校核，本项目太阳电池组件的工作温度可控制在允许范围内。本项目组串式逆变器布置在室外，可保证其工作温度在允许范围内。因此该项目场址区气温条件对太阳能电池组件及逆变器的安全性没有影响。（2）最大风速、风沙影响分析本工程地处郊区，场址平坦四周无遮挡，场址区多年平均风速为3.5m/s，太阳能电池组件迎风面积较大，组件支架设计必须考虑风荷载的影响。并以太阳电池组件支架及基础等的抗风能力在25m/s风速下不损坏为基本原则。（3）积雪影响分析太阳能电池板最低点距地面距离H的选取主要考虑以下因素：a.高于当地最大积雪深度；b.防止截流雨水；c.防止泥和沙溅上太阳能电池板；本次设计H暂取为0.3m；故场址区最大积雪小于电池板装设高度，对太阳能电池板的安全性没有影响。本工程采用固定倾角安装方式，积雪会增加基础的荷载，而且会覆盖电池板，遮挡阳光，导致电池无法工作，或者部分覆盖电池，致使形成热斑，导致电池损坏。故本工程在设计时应当考虑雪荷载的影响，并且实施合理的清洗方案。

第五章工程地质5.1概述（无锡洛社）1.38MWp分布式光伏电站一期1.38MW位于无锡市惠山区洛社镇。站址区大体划分为3个区块。主要建（构）筑物有：户外电气设施、光伏组件方阵等。5.2区域地质及构造稳定性无锡市区内地貌类型主为冲湖积和湖沼积平原，地势低平为其基本特点。宜兴南部为低山、丘陵，太湖北部和江阴境内局部有丘陵分布。低山、丘陵是滑坡、崩塌等地质灾害的多发地带。平原地区第四纪地层厚度一般达100—300米，为一套多层状结构组成的松散沉积物。其间夹有不同时期形成的湖沼相、海相软土层和古河道相松散砂层，在剖面上岩相变化大。松散砂层赋存丰富的孔隙地下水，水质优良。无锡市位于新华夏系第二巨型隆起带上，区域地质构造较为复杂，主要由华夏系北东向展布的复背斜组成，并伴有北北东向断裂，后期发育北西西向断陷盆地，如藕塘和荡口凹陷。本区第四系除市区西部太湖边丘陵区缺失下更新统的正常层序外，其余平原区的第四系发育齐全，分布广泛。其岩性上部以湖沼、冲湖相沉积的亚粘土为主，沉积物含钙质较高；下部为冲湖相沉积的亚粘土、亚沙土、和砂、砾层的沉积物，含水量丰富。第四系厚度一般在100m左右，由西向东逐渐增厚。5.3区域气候无锡地区属北亚热带湿润季风气候区，受太平洋气候的调节和季风环流的影响，具有四季分明、气候湿润、光照充足、雨量充沛、无霜期长的特点。一般春季气温回升缓慢，天气多变；夏季炎热多雨；秋季天高气爽；冬季天气晴朗，寒冷干燥。温度：据1959年-2000年气象资料统计，常年平均气温15.3℃，最高年达19.8℃，最低年11.8℃。平均气温在12℃以下的有1月、2月、3月、11月、12月5个月，平均气温在28℃以上的月份没有。湿度：无锡地区降水量年均1121.2毫米左右。由于四面环水，空气湿度相对较大达78%。日照：无锡常年日照数为1909.4小时。5.4站址工程地质评价根据区域地质条件和拟建场地的工程地质条件，本场地区域构造稳定性较差，不良地质条件作用不发育，因此拟建场地属稳定性较差场地，场地适宜性分类属较适宜场地，可进行工程建设。5.5结论和建议该场地基本适宜工程建设，建议如下：1）拟建场地属对建筑抗震不利地段，总体上场地稳定性尚好。2）根据电阻率测量成果分析，建议该场地1-30m深处各层视电阻率为1.1.-1.7Ω/m，厂区的视电阻率设计值可根据接地的埋深取相应深度的视电阻率推荐值。

第六章系统总体方案设计及发电量计算6.1光伏组件选择6.1.1太阳电池组件光伏发电系统通过将大量的同规格、同特性的太阳能电池组件，经过若干电池组件串联成一串以达到逆变器额定输入电压，再将这样的若干串电池板并联达到系统预定的额定功率。这些设备数量众多，为了避免它们之间的相互遮挡，须按一定的间距进行布置，构成一个方阵，这个方阵称之为光伏发电方阵。其中由同规格、同特性的若干太阳能电池组件串联构成的一个回路是一个基本阵列单元。每个光伏发电方阵包括预定功率的电池组件、逆变器和升压配电室等组成。若干个光伏发电方阵通过电气系统的连接共同组成一座光伏电站。选择合适的太阳能电池组件对于整个电站的投资、运营、效益都有较大的关系。当今太阳能开发应用最广泛的是太阳电池。1941年出现有关硅太阳电池报道，1954年研制成效率达6％的单晶硅太阳电池，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。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、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12%～16%。国内整个光伏产业的规模逐年扩大，2007年中国光伏电池产量达到1180MW，首次超越欧洲和日本，成为世界上最大的太阳能电池制造基地，截止2010年底时光伏电池产量超过8GW，雄居世界首位。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％（4cm2)，多晶硅电池18.6%（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）。（1）晶体硅光伏电池晶体硅仍是当前太阳能光伏电池的主流。单晶硅电池是最早出现，工艺最为成熟的太阳能光伏电池，也是大规模生产的硅基太阳能电池中，效率最高。单晶硅电池是将硅单晶进行切割、打磨制成单晶硅片，在单晶硅片上经过印刷电极、封装等流程制成的，现代半导体产业中成熟的拉制单晶、切割打磨，以及印刷刻版、封装等技术都可以在单晶硅电池生产中直接应用。大规模生产的单晶硅电池效率可以达到13-20%。由于采用了切割、打磨等工艺，会造成大量硅原料的损失；受硅单晶棒形状的限制，单晶硅电池必须做成圆形，对光伏组件的布置也有一定的影响。多晶硅电池的生产主要有两种方法，一种是通过浇铸、定向凝固的方法，制成多晶硅的晶锭，再经过切割、打磨等工艺制成多晶硅片，进一步印刷电极、封装，制成电池。浇铸方法制造多晶硅片不需要经过单晶拉制工艺，消耗能源较单晶硅电池少，并且形状不受限制，可以做成方便光伏组件布置的方形；除不需要单晶拉制工艺外，制造单晶硅电池的成熟工艺都可以在多晶硅电池的制造中得到应用。另一种方法是在单晶硅衬底上采用化学气相沉积（CVD）等工艺形成无序分布的非晶态硅膜，然后通过退火形成较大晶粒，以提高发电效率。多晶硅电池的效率能够达到10-18%，略低于单晶硅电池的水平。和单晶硅电池相比，多晶硅电池虽然效率有所降低，但是节约能源，节省硅原料，达到工艺成本和效率的平衡。晶体硅电池片如图5-1，5-2所示：图6-1单晶硅硅片图6-2多晶硅硅片两种电池组件的外形结构如图6-3所示。（左为单晶硅组件，右为多晶硅组件）图6-3组件的外形结构（2）非晶硅电池和薄膜光伏电池非晶硅电池是在不同衬底上附着非晶态硅晶粒制成的，工艺简单，硅原料消耗少，衬底廉价，并且可以方便的制成薄膜，并且具有弱光性好，受高温影响小的特性。自上个世纪70年代发明以来，非晶硅太阳能电池，特别是非晶硅薄膜电池经历了一个发展的高潮。80年代，非晶硅薄膜电池的市场占有率一度高达20%，但受限于较低的效率，非晶硅薄膜电池的市场份额逐步被晶体硅电池取代，目前约为12%。图6-4非晶薄膜太阳能电池组件外形非硅薄膜太阳电池是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上附上非常薄的感光材料制成，比用料较多的晶体硅技术造价更低，其价格优势可抵消低效率的问题。（3）数倍聚光太阳能电池数倍聚光太阳能电池片本身与其它常规平板光伏电池并无本质区别，它是利用反射或折射聚光原理将太阳光会聚后，以高倍光强照射在光伏电池板上达到提高光伏电池的发电功率。国外已经有过一些工业化尝试。比如利用菲涅尔透镜实现3～7倍的聚光，但由于透射聚光的光强均匀性较差、且特制透镜成本降低的速度赶不上高反射率的平面镜，国外开始尝试通过反射实现聚光，比如德国ZSW公司发明了V型聚光器实现了2倍聚光，美国的Falbel发明了四面体的聚光器实现了2.36倍聚光。尽管实现2倍聚光也可以节省50%的光伏电池，但是相对于聚光器所增加的成本，总体的经济效益并不明显。图6-5聚光太阳能电池组件外形目前国内聚光太阳能电池研究尚处于示范运行阶段，聚光装置采用有多种形式，有：高聚光镜面菲涅尔透镜、槽面聚光器、八面体聚光器等。由于聚光装置需要配套复杂的机械跟踪设备、光学仪器、冷却设施，且产品尚处于开发研究期，其实际的使用性能及使用效果尚难确定。根据国外的应用经验，尽管实现多倍聚光可以节省光伏电池，但是随着电池价格的不断下降，相对于聚光器所增加的成本，总体的经济效益并不明显。在单晶硅、多晶硅、非晶薄膜电池这三种电池中，单晶硅的生产工艺最为成熟，在早期一直占据最大的市场份额。但由于其生产过程耗能较为严重，产能被逐渐削减。到2006年时，多晶硅已经超过单晶硅占据最大的市场份额。6.1.2几种太阳电池组件的性能比较对单晶硅、多晶硅、非晶硅和多倍聚光这四种电池类型就转换效率、制造能耗、安装、成本等方面进行了比较如下表6.1：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薄膜数倍聚光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，技术日趋成熟发展起步较晚，技术成熟性相对不高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%能实现2倍以上聚光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，总的生产成本较低需要配套复杂的机械跟踪设备、光学仪器、冷却设施等，未实现批量化生产，总的生产成本较高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多晶硅电池弱光响应好。高温性能好，受温度的影响比晶体硅太阳能电池要小为保证聚光倍数，对光照追踪精度要求高，聚光后组件温升大，影响输出效率和使用寿命。5组建运行维护组件故障率极低，自身免维护同多晶硅电池柔性组件表面较易积灰，清理困难。机械跟踪设备、光学仪器、冷却设施需要定期维护故障率大6组件使用寿命经实践证明寿命期长，可保证25年使用期同多晶硅电池衰减较快，使用寿命只有10-15年机械跟踪设备、光学仪器、冷却等设施使用期限较难保证7外观不规则深蓝色，可作表面弱光着色处理黑色、蓝黑色深蓝色表面为菲涅尔透镜8安装方式利用支架将组件倾斜或固定支架于地面建筑屋顶或开阔场地，安装简单，布置紧凑，节约场地同多晶硅电池柔性组件重量轻，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晶硅组件带机械跟踪设备，对基础抗风强度要求高，阴影面大，占用场地大9国内自动化生产情况产业链完整，生产规模大、技术先进同多晶硅电池2007年底2008年初国内开始生产线建设，起步晚，产能没有完全释放尚处于研究论证阶段，使用较少由表6-1可知:（1）晶体硅光伏组件技术成熟，且产品性能稳定，使用寿命长。（2）商业用化使用的光伏组件中，单晶硅组件转换效率最高，多晶硅其次，但两者相差不大。（3）晶体硅电池组件故障率极低，运行维护最为简单。（4）在开阔场地上使用晶体硅光伏组件安装简单方便，布置紧凑，可节约场地。（5）尽管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，但是使用寿命期较短。目前，全球光伏发电产业中，晶体硅材料是生产及应用技术最成熟的光伏发电材料。在可以预见的未来10年，晶体硅材料仍将为主流光伏发电材料。我国光伏组件商业化生产的光伏组件主要以晶体硅光伏组件为主。通过对比不同材料光伏组件的各项性能指标，晶体硅光伏组件全光照面积组件转换效率为15.7％左右，远远高于非晶硅的8％，且生产成本已经接近非晶硅。不同材料的光伏组件性能对比如表6-2所示。表6-2不同材料的光伏组件性能对比项目A公司B公司C公司组件种类单位单晶硅多晶硅薄膜峰值功率W24524550开路电压V37.437.562短路电流A8.618.681.42工作电压V30.330.243工作电流A8.098.131.17外形尺寸mm1650×992×501650×992×401245×635×7重量kg191914.5峰值功率温度系数%/℃-0.45-0.45-0.22开路电压温度系数%/℃-0.35-0.35-0.33短路电流温度系数%/℃0.060.050.0910年功率衰降%≤10≤10≤1025年功率衰降%≤20≤20≤20组件转换效率%15.115.18同样尺寸的光伏组件，多晶硅与单晶硅组件标称峰值功率参数基本相同。同样的可利用面积，可认为选择单晶硅或多晶硅组件装机容量几乎没有差别。同单晶硅光伏组件相比，多晶硅光伏组件转换效率稍低，但单瓦造价相对便宜，尤其是大功率组件价格要更便宜。另外，根据设备厂的资料，多晶硅光伏组件在工程项目投运后效率逐年衰减稳定，单晶硅光伏组件投运后的前几年组件的效率逐年衰减稍快，以后逐年衰减稳定。本工程光伏组件的造价在工程造价中的比重相对较高（约50%），有必要降低光伏组件价格以节省工程投资。因此，本工程拟选用250Wp多晶硅电池组件，效率高达15.6%以上，其主要技术参数见下表：太阳能电池组件性能参数表峰值功率（Wp）250短路电流（Isc）8.84开路电压（Voc）37.2峰值电压(Vmp)30.06峰值电流(Imp)8.32外形尺寸(mm)1636×982×35电池组件效率15.6%重量(kg)18.0短路电流温度系数0.062%/°C开路电压温度系数-0.330%/°C最大功率温度系数-0.45%/°C正常工作电池温度47±2°C(Air20°C;Sun0.8kW/m2;Wind1m/s)最大系统电压1000V(IEC)6.2光伏阵列运行方式选择（1）光伏方阵运行方式概述光伏方阵的运行方式有简单的固定式、自动跟踪式类型。自动跟踪式又可分为“单轴跟踪”、“双轴跟踪”两种类型。固定式：光伏方阵固定安装在支架上，一般朝正南方向放置，且有一定的倾角。倾角可根据当地辐射和地理位置进行优化选择。固定式光伏方阵单轴跟踪式：它通过围绕位于光伏方阵面上的一个轴旋转来跟踪太阳。该轴可以有任一方向，但通常取东西横向，南北横向，或平行于地轴的方向。最常见的是轴取为南北横向，且有一定的倾角。斜单轴跟踪系统能够提高安装组件整体发电量20%以上。平单轴支架斜单轴跟踪式双轴跟踪式：它有两个可以旋转的轴，通过旋转这两个轴可使得方阵面始终和太阳光垂直，从而最大可能捕获太阳能。双轴跟踪系统能够提高安装组件整体发电量35%以上。双轴跟踪式（2）光伏方阵运行方式分析水平单轴支架在光伏电站使用较少，与倾角设为最优的固定式相比，年总发电量提高5%左右，考虑其造价的增加以及人力成本的增加，该运行方式不适合本项目。固定式与自动跟踪式各有优缺点：固定式初始投资较低、且基本免维护；自动跟踪式初始投资稍高、需要一定的维护，但年发电量较倾角最优固定式相比有较大的提高。固定式和常见的几种跟踪系统的发电量比对见下图：图6-6固定式和常见的几种跟踪系统的发电量比光伏发电系统安装方式对比表见下表6.3表6-3晶体硅组件方阵不同安装方式对比表序号比较项目固定式单轴跟踪式双轴跟踪式比较结果仰角跟踪极轴跟踪式1增加的太阳能转换率按当地最佳倾角安装，比水平面安装增加15%左右的发电量。比按最佳倾角固定安装增加5～10%左右的发电量。比按最佳倾角固定安装增加13～20%左右的发电量。比按最佳倾角固定安装增加20～30%左右的发电量。跟踪式对太阳能的转换效率要比固定式高。2抗风能力、土建基础根据IEC标准要求，固定安装支架按抗风能力需满足42m/s；但由于采用固定安装，东西方向风载较小，对土建基础的承载要求一般。根据IEC标准要求，单轴跟踪式太阳能光伏阵列支架按抗风能力满足27m/s；由于采用仰角跟踪式安装，东西方向风载较大，对土建基础的承载要求较高根据IEC标准要求，单轴跟踪式太阳能光伏阵列支架按抗风能力满足27m/s；由于采用单轴跟踪式安装，东西方向风载更大，对土建基础的承载要求更高。根据IEC标准要求，双轴跟踪式太阳能光伏阵列支架按抗风能力满足27m/s；由于采用双轴跟踪式安装，东西方向风载最大，对土建基础的承载要求也最高。跟踪式的抗风能力对土建基础设计比固定式高。3安装要求固定式支架因没有转动部件，安装相对简单，安装精度要求相对较低。单轴跟踪式支架因有部分转动部件，为保证跟踪精度，安装相对复杂，安装精度要求较高极轴跟踪式支架转动部件增多，为保证跟踪精度，安装更加复杂，安装精度要求也更高。双轴跟踪式支架的传动机构最为复杂，跟踪精度要求很高，安装要求也最高。跟踪式的安装要求对比固定式高。4经济性支架系统价格可以控制0.75元/Wp以内。支架系统价格约2.2元/Wp支架系统价格约2.5元/Wp,支架系统价格约2.8元/Wp跟踪式系统发电量的增加比例小于投资的增量，故经济性较固定式差。5技术成熟性组件安装最通用的一种方式，支架系统简单，应用广泛。机械跟踪系统相对复杂，使用不广泛，应用经验缺乏，技术不够成熟。机械跟踪系统更复杂，使用不广泛，缺乏相应的应用经验，技术不够成熟。机械跟踪系统最复杂，使用不广泛，缺乏相应的应用经验，技术不够成熟。固定式支架系统简单，应用广泛。系统输出效率有保证。7可靠性简单可靠跟踪机械、光学仪器可靠性相对较低，维护要求高，使用成本高。跟踪机械、光学仪器可靠性相对较低，维护要求更高，使用成本更高。跟踪机械、光学仪器可靠性相对较低，维护要求最高，使用成本也高。固定式简单可靠，维护成本低。8使用寿命及运行维护可保证25年使用期，基本免维护。机械设备使用期有限，运行维护要求高，运行成本大。机械设备使用期有限，运行维护要求更高，运行成本更大。机械设备使用期有限，运行维护要求最高，运行成本最大。固定式使用寿命长，运行维护简单，费用低（无锡洛社）1.38MWp分布式光伏电站光伏发电系统安装方式对比表见下表6-4表6-4光伏发电系统安装方式对比表项目发电量提高成本提高占地面积支架故障维护量固定式111基本没有水平单轴1.05--1.4较多斜单轴(倾纬度角)1.13--2较多双轴跟踪1.2-1.31.32-3较多根据上表我们可以看出，跟踪系统发电量提高很明显，尤其是双轴跟踪系统，发电量提高比较明显，但其成本、占地面积提高不少，支架故障维护率也提高一些。在综合考虑跟踪系统成本和占地费用较高，而发电量和电价销售收入相对较少的情况。本项目推荐使用固定式方案。采用固定式光伏发电方阵布置方式，具有电池板布局整齐美观，站区分区明确，设备编号和管理方便，运行和检修吹扫方便等优点。（3）辐射最佳倾角分析本项目的太阳电池方阵采用固定倾斜角度方式。电池组件所能接收的太阳能直接辐射量与太阳高度角和倾斜角度有关。方案一：最佳倾角敷设；安装方向：光伏组件电池表面的水平方位角沿建筑物的。通过RETScreenPV3C能源模型，分别计算在各个角度时，各月方阵斜面上平均日辐射量(单位：kWh/㎡·d)。得出当地敷设光伏板最佳倾角为28°。图6-7-1倾角为28°时的辐射量方案优点：最佳倾角敷设光伏板件时，可保证光伏电站发电量最大，所取的的电价收益较高。方案缺点：当单排组件按最佳倾角方案布置时，退让距离据计算达到926.125mm。由于屋面可使用面积较地面电站较小，屋面按照最佳倾角方式布置，安装容量会降低很多。且项目地位于台风影响区域，最佳倾角敷设时对组件支架形式要求较高，增加支架投资。方案二：屋面平铺方案优点：由于平铺方案不需要考虑组件间的遮挡，只需考虑检修通道，同样面积屋面，本方案装机容量最大方案缺点：平铺的光照辐射量仅为最佳倾角方案的92%左右，发电效率低。且平铺方式运行时，光伏组件易积灰，影响发电效率，运行维护量大。方案三：按15°倾角安装安装方向：光伏组件电池表面的水平方位角采用正南方向。通过RETScreenPV3C能源模型，分别计算在15°角时，各月方阵斜面上平均日辐射量(单位：kWh/㎡·d)。图6-7-2倾角为15°时的辐射量方案优点：15°倾角安装时，组件大于自清洁角度，运行维护时工作量较平铺方案少，组件支架可采用自成式支架，安装制作方便，更容易满足项目所在地抗风压要求。组件间考虑遮挡时退让约为2500mm，单位面积的装机容量较最佳倾角方案有较大优势。方案缺点：发电效率与最佳倾角方案相比偏低，15°倾角时的光照辐射量为28°时的97.18%，发电量上有所损失。对以上三个方案进行比较，结合本项目实际情况，推荐采用发电效率较高，维护量少，且装机量适中的方案三按15°倾角装设光伏板。6.3逆变器的选择6.3.1并网逆变器系统设计方案合理的逆变器配置方案和合理的电气一次主接线对于提高太阳能光伏系统发电效率，减少运行损耗，降低光伏并网电厂运营费用以及缩短电厂建设周期和经济成本的回收期具有重要的意义，合理的电气一次主接线可以简化保护配置、减少线路损耗、提高运行可靠性。同时合理的配置方案和合理的电气一次主接线对于我国大规模的光伏并网电厂建设具有一定的示范意义。因为本工程是分散式屋面安装方式，逆变器选型时更应尽量选用性能可靠的产品，减少系统损耗。当前市场上的逆变器主要分为集中式逆变器和组串式逆变器，关于这两种类型的产品比较如下：(1)集中式逆变器：设备功率在50kW到630kW之间，功率器件采用大电流IGBT，系统拓扑结构采用DC-AC一级电力电子器件变换全桥逆变，工频隔离变压器的方式，防护等级一般为IP20。体积较大，室内立式安装。主要优点有：a.逆变器数量少，便于管理；b.逆变器元器件数量少，可靠性高；c.谐波含量少，直流分量少电能质量高；d.逆变器集成度高，功率密度大，成本低；e.逆变器各种保护功能齐全，电站安全性高；f.有功率因素调节功能和低电压穿越功能，电网调节性好。主要缺点有：a.直流汇流箱故障率较高，影响整个系统。b.集中式逆变器MPPT电压范围窄，一般为450-820V，组件配置不灵活。在阴雨天，雾气多的部区，发电时间短。c.逆变器机房安装部署困难、需要专用的机房和设备。d.逆变器自身耗电以及机房通风散热耗电，系统维护相对复杂。e.集中式并网逆变系统中，组件方阵经过两次汇流到达逆变器，逆变器最大功率跟踪功能（MPPT）不能监控到每一路组件的运行情况，因此不可能使每一路组件都处于最佳工作点，当有一块组件发生故障或者被阴影遮挡，会影响整个系统的发电效率。f.集中式并网逆变系统中无冗余能力，如有发生故障停机，整个系统将停止发电。集中式逆变器一般用于日照均匀的大型厂房，荒漠电站，地面电站等大型发电系统中，系统总功率大，一般是兆瓦级以上。(2)组串式逆变器：功率小于30KW，功率开关管采用小电流的MOSFET，拓扑结构采用DC-DC-BOOST升压和DC-AC全桥逆变两级电力电子器件变换，防护等级一般为IP65。体积较小，可室外壁挂式安装。主要优点有：a.组串式逆变器采用模块化设计，每个光伏串对应一个逆变器，直流端具有最大功率跟踪功能，交流端并联并网，其优点是不受组串间模块差异，和阴影遮挡的影响，同时减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加了发电量。b.组串式逆变器MPPT电压范围宽，一般为250-800V，组件配置更为灵活。在阴