太阳能光电建筑一体化示范项目的任务和规模分析

太阳能光电建筑一体化示范项目的任务和规模分析1.1工程总体规划及总平面布置某某金属材料有限公司光伏项目在本公司厂区内，项目布置在了精矿仓、精矿仓二期和20万吨电解车间的建筑屋顶。屋顶安装区域如下图所示：图1.1.1精矿仓屋顶电池板安装图图1.1.2精矿仓二期屋顶电池板安装图图1.1.320万吨电解车间屋顶电池板安装图根据站址总平面布置的特点，本工程将太阳能板布置在厂区内建筑物屋顶上，其中布置太阳能板房顶面积为38000m2。太阳能板采用多晶硅太阳电池组件，单片功率250Wp，共10440片。本工程将太阳能电池板布置在精矿仓、精矿仓二期和20万吨电解车间房顶，光照条件好，周围无建筑物遮挡，充分利用厂区内立体空间，集约、节约用地，降低土地成本，有效实现光电建筑一体化。太阳能板采用多晶硅太阳电池组件，单片功率250Wp，共10440片。屋顶面积能够满足太阳能电池板布置所需要求。根据建筑为平顶建筑,结合建筑物屋顶安装太阳能光伏电池组件宏观、微观条件的分析结果，为了提高项目建设的经济性。太阳能光伏电池组件利用金属支架固定在屋顶上。为减少屋顶安装太阳能光伏组件增加荷载，组件支架采用钢支架。金属支架钢构件采用热镀锌防腐，设计寿命不低于25年。1.2山东电网电力系统概况山东电网共有220千伏及以上变电容量8218万千伏安，输电线路17430公里。其中，500千伏变电容量2525万千伏安，输电线路3852公里。全省装机总容量5601万千瓦（其中统调装机容量4351.3万千瓦，占77.7%）。60万千瓦及以上机组容量976万千瓦，占17.4%；30万（含）-60万千瓦机组容量1647万千瓦，占29.4%；12.5万（含）万千瓦机组容量1414万千瓦，占25.2%；10万千瓦及以下机组容量1564万千瓦，占27.9%。山东电网的电力供需形势存在不确定性。山东电网冬季最高统调用电负荷约为3700万千瓦；夏季高峰负荷前，全省统调装机容量约为4422万千瓦。一是机组临故修、煤炭库存及煤质差导致的停机和降出力有可能进一步增加；二是因缺煤造成的地方小火电停运，导致电网统调负荷的增加等。综合考虑以上因素，夏季高峰负荷期间，山东电网电力缺口在200万千瓦-700万千瓦之间，电力供应形势较为严峻。2009年12月召开的山东省新能源工作会议中提出：“到2012年，全省新能源发电装机达到400千瓦以上，占电力装机的比重超过5%，新能源实现替代常规源量1200万吨标准煤，占全省能源消费的比重提高到4%，新能源产业增加值突破700亿元；到2015年，新能源发电装机达到1000千瓦，占电力装机的比重超过10%，达到2000万吨标准煤，新能源产业增加值突破1000亿元；到2020年，新能源发电装机达到2500千瓦，占电力装机的比重超过20%，达到5000万吨标准煤，新能源产业增加值超过2500亿元”。本工程开发利用太阳能发电，对于节约常规能源、保护自然环境、促进经济可持续发展具有极为重要的意义，符合国家能源、环保政策和可再生能源中长期发展规划，属于国家鼓励发展的产业。某市“十五”期间生态环境保护与建设工作取得了显著成就，但也面临着经济持续高增长和与之相伴的城市化和大规模资源开发，给环境造成极大的压力，形势依然严峻。需要以削减二氧化硫排放总量为重点，推进大气污染防治。某是太阳能资源非常丰富的地区，随着光伏发电成本的降低，广泛实施太阳能光伏发电工程将成为未来能源发展的重要战略之一。某玉昊隆新能源有限公司利用某某金属材料有限公司厂房建筑特点，为了响应国家新能源政策，推广太阳能光伏发电技术的产业化，拟在厂房屋顶建立屋顶式太阳能光伏发电工程。通过对本示范工程业主用电负荷情况原始资料的分析，业主负荷情况如下：年用电量为4897.6万千瓦时，平均日用电量为21079kwh。本光伏示范电站设计容量2.6MWp，输出的电能在低压用户侧并网，太阳能发电单元年均发电量为324万千瓦时，占用电量的6.7%。由于用电负荷功率大于光伏电站的发电功率，不足电力仍需由10kV干线电网供给。太阳能电池板所生成的直流电经汇线柜、逆变器转化为380V三相交流电，通过交流并网柜与厂房内部电网连接，使光伏方阵发出的电能即时供给厂房使用。1.3工程建设的必要性1.1.1太阳能是可再生能源发展中的首选在众多的可再生能源中，最理想的是太阳能，它具有普遍、无害、巨大、长久、便捷等明显优点。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳，煤炭、石油、天然气等化石燃料，也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。未来世界能源，太阳能仍是主力。太阳能是永不枯竭的清洁能源，是21世纪以后人类可期待的最有希望的能源之一，世界各国政府无不对太阳能利用予以相当的重视。我国是世界上太阳能资源最为丰富的国家之一，太阳能年辐照总量超过502万KJ/m2，每年地表吸收的太阳能约相当于17万亿吨标准煤。作为绿色清洁能源，太阳能更是具有特殊的环保优势。近年来人们对太阳能技术的研制和利用，已显示了积极有效的作用。这一新型能源的发展，既可解决人类面临的能源短缺，又不造成环境污染。尽管太阳能技术的成本还较高以及性能还有待进一步提高，但随着太阳能科学的不断进步，太阳能技术应用愈来愈显示了诱人的发展前景。可以预见，在下个世纪，太阳能技术将扮演更为重要的角色。太阳能是人类取之不尽，用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。图1.2未来能源消费结构的变化趋势1.1.2符合可再生能源发展规划和能源产业发展方向我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国之一，也是少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，在能源生产和消费中，煤炭约占商品能源消费构成的75％，已成为我国大气污染的主要来源。因此，大力开发太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等新能源和可再生能源利用技术将成为减少环境污染的重要措施之一。根据《中国应对气候变化国家方案》和《可再生能源中长期发展规划》，我国将通过大力发展可再生能源，优化能源消费结构，到2020年，力争使可再生能源开发利用总量在一次能源供应结构中的比重提高到15%。今后我国在能源领域将实行的工作重点和主要任务仍是加快能源工业结构调整步伐，努力提高清洁能源开发生产能力。以光电、风力发电、太阳能热水器、大型沼气工程为重点，以“设备国产化、产品标准化、产业规模化、市场规范化”为目标，加快可再生能源开发。近几年，国际光伏发电迅猛发展，光伏发电已由补充能源向替代能源过渡，并向并网发电的方向发展。2007年底国家发展和改革委员会下发了《关于开展大型并网光伏示范电站建设有关要求的通知》，鼓励在宁夏、新疆、西藏、青海、甘肃等太阳能资源丰富地区开展大型并网光伏电站的建设工作。屋顶光伏电站既可以利用现有的空间，又可以缓解电力供应不足的现状，有利于增加可再生能源的比例，优化系统电源结构，且没有任何污染，减轻环保压力。1.1.3改善能源结构的需要，电网仍以火电为主，火电装机比重过大，每年耗用大量燃煤，CO2、SO2等有害气体的排放不利于环境保护，需要改善能源结构。国家要求每个省常规能源和再生能源必须保持一定的比例，因此，大力发展太阳能发电，将改善能源结构，有利于提高再生能源在系统中的比例。1.1.4改善生态、保护环境的需要保护与改善人类赖以生存的环境，实现可持续发展，是世界各国人民的共同愿望。我国政府已把可持续发展作为经济社会发展的基本战略，并采取了一系列重大举措。合理开发和节约使用自然资源，改进资源利用方式，调整资源结构配置，提高资源利用率，都是改善生态、保护环境的有效途径。太阳能是清洁的、可再生的能源，开发太阳能符合国家环保、节能政策，光伏电站的开发建设可有效减少常规能源尤其是煤炭资源的消耗，保护生态环境。1.1.5太阳能与建筑一体化将成为未来建筑节能市场的亮点本项目所采用的建设形式为太阳能与建筑一体化。太阳能与建筑一体化是将太阳能发电系统与建筑有机结合，利用太阳能发电组件替代建筑物的某些材料，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，消除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屋顶覆盖层，减少了成本，提高效益。太阳能发电系统完全纳入建筑体系，成为建筑体系不可分割的一部分，与建筑同步设计、同步施工、同步后期物业管理。利用太阳能设施完全取代或部分取代传统的玻璃幕墙等建筑材料，既避免了重复建设，节约了成本，又可提高附加经济效益。太阳能屋顶光伏电站的建设，既有利于增强电力系统抵御战争和灾害的能力，又有利于改善电力系统的负荷平衡，降低线路损耗，还可起到调峰作用。近年来国家有关部门以及地方政府纷纷重视太阳能光伏发电的推广利用，出台了许多鼓励政策，加快了太阳能光伏发电工程化应用的步伐。国家能源局2012年9月12日发布《太阳能发电发展“十二五”规划》，规划具体发展指标为：到2015年底，太阳能发电装机容量达到2100万千瓦以上，年发电量达到250亿千瓦时。随着太阳能光伏利用与建筑一体化不断完善，采用太阳能建筑一体化设计的太阳能建筑将来必定成为我国乃至世界今后几年里建筑业发展的主流方向，并从一些试点工程迅速向全国进行普及，太阳能建筑一体化的大规模出现已经成为一种时代的必然。我国光电一体化建筑在正常发展和生态驱动发展两种模式下发展，太阳能与建筑一体化定将成为21世纪的市场热点，成为21世纪建筑节能市场的亮点。1.4工程建设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。某市处于北温带季风区，背陆面海，气候属暖温带季风型大陆型气候。冬冷夏热，四季分明。春季干旱多风；夏季炎热多雨，温高湿大；秋季天高气爽，晚秋多干旱；冬季干冷，寒风频吹。1978-2007年平均气温12.8℃，一月平均气温-1.0℃，七月平均气温26.6℃，极端最高气温41.5℃，多出现在6~7月，极端最低气温-21.3℃，多出现在1~2月；全市年平均降水量605.8毫米；无霜期195天。属太阳能资源较丰富地区，适合发展光伏发电项目。山东电网共有220千伏及以上变电容量8218万千伏安，输电线路17430公里。其中，500千伏变电容量2525万千伏安，输电线路3852公里。全省装机总容量5601万千瓦（其中统调装机容量4351.3万千瓦，占77.7%）。60万千瓦及以上机组容量976万千瓦，占17.4%；30万（含）-60万千瓦机组容量1647万千瓦，占29.4%；12.5万（含）万千瓦机组容量1414万千瓦，占25.2%；10万千瓦及以下机组容量1564万千瓦，占27.9%。山东电网的电力供需形势存在不确定性。山东电网冬季最高统调用电负荷约为3700万千瓦；夏季高峰负荷前，全省统调装机容量约为4422万千瓦。一是机组临故修、煤炭库存及煤质差导致的停机和降出力