碟式斯特林光热储太阳能发电站项目可行性研究报告-智博睿编制 8

碟式斯特林光热储太阳能发电站项目可行性研究报告项目建设单位：XXXX有限公司项目编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司目录第一章概述.................................................................................11.1项目概况.............................................................................................11.2研究内容.............................................................................................11.3投资方简况.........................................................................................21.4工程概况表.........................................................................................2第二章太阳能资源分析...............................................................32.1全国太阳能资源分析.........................................................................32.2项目所在地的自然环境概况.............................................................42.3XX旗太阳能资源分析.......................................................................5第三章工程任务背景和规模........................................................83.1项目的世界背景.................................................................................83.1.1产业发展情况...............................................................................83.1.2世界范围内的政策环境.............................................................3.1.3世界主要光热企业.....................................................................123.2该项目的国内背景...........................................................................143.2.1国内发展情况.............................................................................143.2.2国内主要光热单位.....................................................................163.2.3发展前景.....................................................................................173.3发展该项目及意义...........................................................................183.3.1现在光热技术对比及结论.........................................................183.3.2发展该项目的意义.....................................................................2213.4项目建设的必要性...........................................................................223.4.1是促进产业资源联动，推动区域经济发展的需要...............223.4.2符合能源产业发展方向............................................................233.4.3实现地区电力可持续发展........................................................243.4.4改善生态、保护环境的需要...................................................253.4.5结论............................................................................................253.5项目实施地区电网现状及规划.......................................................253.6工程选址...........................................................................................263.7工程规模...........................................................................................26第四章发电总体方案及发电量估算...........................................284.1技术基础条件...................................................................................284.1.1实施单位基础.............................................................................284.1.2技术路线.....................................................................................284.1.3组织方式.....................................................................................304.1.4基础结论.....................................................................................304.2技术路线选择...................................................................................324.3碟式斯特林方案及主要参数...........................................................334.3.1Sunbox斯特林发动机参数........................................................334.3.2碟盘系统参数.............................................................................354.3.3电缆.............................................................................................364.4总体规划及厂区总平面布置方案...................................................374.5逆变器设计.......................................................................................4124.6变压器拓扑结构...............................................................................424.7石墨蓄热设计方案...........................................................................424.7.1概述.............................................................................................424.7.2特性.............................................................................................434.7.3初步设计.....................................................................................434.7.4总体设计方案.............................................................................43第五章电气部分........................................................................445.1概述...................................................................................................445.1.1设计规范与标准........................................................................445.1.2配置方案....................................................................................455.1.3主要设计内容............................................................................455.2电气主接线.......................................................................................465.2.1接入系统....................................................................................465.2.2电站电气主接线.........................................................................465.3站用电系统.......................................................................................475.4交流不停电电源系统.......................................................................475.5直流系统...........................................................................................475.6二次线、继电保护及自动装置.......................................................475.6.1设计原则....................................................................................485.6.2控制、测量、信号....................................................................485.6.3监测与信号................................................................................505.6.4控制室的布置............................................................................5235.6.5二次继电器室的布置................................................................525.7过电压保护及接地...........................................................................525.8通信系统...........................................................................................535.9火灾自动报警系统...........................................................................535.10安防监控系统.................................................................................54第六章土建和给排水工程.........................................................55第七章暖通部分........................................................................567.1设计范围...........................................................................................567.2通风、空调.......................................................................................56第八章消防.................................................................................578.1设计规范和标准...............................................................................578.2指导思想...........................................................................................578.3电气配电房消防...............................................................................57第九章环境保护........................................................................589.1环保法律法规依据...........................................................................589.2环境影响分析及保护措施...............................................................589.2.1工程施工期对环境的影响........................................................589.2.2运行期的环境影响....................................................................609.3环境效益...........................................................................................61第十章劳动安全与工业卫生......................................................6210.1设计依据.........................................................................................6210.1.1国家主要法规..........................................................................6210.1.2设计采用的主要规范、规程和标准.....................................62410.1.3编制任务与目的......................................................................6410.2劳动安全和工业卫生设计.............................................................6510.2.1工程运行中危害安全与卫生的因素.....................................6510.2.2安全防范措施..........................................................................6510.3劳动安全和工业卫生管理.............................................................7010.3.1劳动安全与工业卫生机构设置及人员配备.........................7010.3.2事故应急救援预案..................................................................7110.3.3施工时用电作业及其他安全措施.........................................7110.3.4运行期安全与工业卫生对策措施.........................................7110.3.5防火、防爆的措施..................................................................7110.3.6防噪声、振动及电磁干扰.....................................................7210.3.7电伤、防机械伤害、防坠落和其它伤害.............................7210.3.8其它安全措施..........................................................................72第十一章节约能源....................................................................74节能措施.........................................................................................74建筑节能.........................................................................................74节能效益.........................................................................................74第十二章项目实施条件和建设进度...........................................7512.1工程概况.........................................................................................7512.2工程范围.........................................................................................7512.3工程实施目标.................................................................................7512.4施工总平面规划布置.....................................................................76512.4.1施工平面布置原则..................................................................7612.4.2现场平面布置方案..................................................................7612.4.3用水、用电..............................................................................7712.4.4主要工程项目的施工方案.....................................................7812.5项目实施综合控制轮廓进度.........................................................7812.5.1项目实施计划..........................................................................7812.5.2项目实施初步进度..................................................................78第十三章项目的投资估算和经济性分析...................................8013.1项目概况总结.................................................................................8013.2投资估算.........................................................................................8013.2.1编制原则及依据......................................................................8013.2.2其他..........................................................................................8113.2.3主要设备价格..........................................................................8113.2.4工程投资..................................................................................8113.3经济评价.........................................................................................8313.3.1经济评价方法..........................................................................8313.3.2项目经营模式、资金来源.....................................................8313.3.3经济评价原始数据..................................................................8313.3.4成本与费用..............................................................................8613.4经济评价结果.................................................................................8613.4.1财务评价指标一览..................................................................8613.4.2敏感性分析..............................................................................87613.5经济评价结论.................................................................................8813.5社会效果评价.................................................................................8813.5.1节能和减排效益.......................................................................8813.5.2其他社会效益...........................................................................88第十四章结论及建议.................................................................907第一章概述1.1项目概况（XXXXXX旗碟式斯特林光热储太阳能发电站项目（）建设单位：XXXX有限公司（3200MW包含两部分，一部分是国外进口50MW设备；另一部分设备国产化后再建设150MW。全部配套建设石墨储热装置。（）项目地址：XXXXXX旗（）项目投资：500000万元。1.2研究内容（1）本可研报告主要对项目建设的必要性、原始条件、可行性等进行研究论证。（2）通过对工程规模、建设条件、工程布置、工程实施以及对社会、环境的影响等方面的研究，评价项目实施的可行性。（3）本可行性研究的部分包括：太阳能资源分析；当地电网现状消防和经济评价等内容。（）项目的范围：XXXX有限公司XXXXXX旗碟式斯特林光热储太阳能发电站项目建设容量约为200MW，采用碟式斯特林光热储太50MW150MW为1国产化设备。1.3投资方简况略1.4工程概况表名称单位/型号数量10838经度（东经）纬度（北伟）多年平均辐射量发电安装容量°°厂址MJ/m26300主要建设内容MW200工程投资万元元/w元/wMW万kwh50000030.7319.82200投资指标静态单位瓦投资（进口）静态单位瓦投资（国产）装机容量平均年发电量6160028001.25平均年等效满负荷小时上网电价（进口设备）经济指标上网电价（国产设备）元元%1.00投资利润率7.62全部投资财务内部收益率投资回收期%8.04年12.932第二章太阳能资源分析2.1全国太阳能资源分析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。项目所在地图2-1我国太阳能资源分布我国将上图中日照辐射强度超过9250MJ/m2的西藏西部地区以外的地区分为五类。按照日照辐射强度上图中将我国分为四类地区。3一类地区（资源丰富带）全年辐射量在6700MJ/㎡以上。相当于230kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部、新疆南部、河北西北部、山西北部、南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部等地。二类地区（资源较富带）全年辐射量在5400～6700MJ/㎡，相当于180～230kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东、河南、河北南部、广东南部、福建南部、江苏中北部和安徽北部等地。三类地区（资源一般带）全年辐射量在4200～5400MJ/㎡。相当于140～180kg江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。四类地区全年辐射量在4200MJ/㎡以下。主要包括四川、贵州两省。此区是我国太阳能资源最少的地区。一、二类地区，年日照时数不小于2200h，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的／3以上，具有利用太阳能的良好资源条件。属于我国日照资源的一、二类地区，适合建设太阳能资源开发。2.2项目所在地的自然环境概况为蒙古语乌拉西(捕捉禽兽的网套)一词源生而成，意为用网套的人，旗名从部落名。地处自治区市西南，毛乌素沙地腹部，4济发展的“金三角”地带。全旗东西最宽达104公里，南北最长达194108°17′〃-109°40′22°38′54〃-39°23′506个苏木镇59个嘎查村，总人口13.33万人，其中少数民族占30%。旗平均海拔1300性季风气候，年平均气温7.9℃，历年极端最高气温37.9℃，极端最低气温-28.0333.7mm153照时数2902.4小时，年平均风速2.4m/s，年平均蒸发量为2220.7mm。全旗基本草原56732.4%、植被覆盖度80%以上。水浇地万亩。作为工业“命脉”的水资源储量丰富，黄河一级支流无定河穿境而过，过境长度80公里。此外，境77513.37资源可利用总量为56829.92万立方米，其中地表水资源可利用量为17358.0639575.42为103.55万立方米。2.3旗太阳能资源分析XXXXXX旗碟式斯特林光热储太阳能发电站项目选址XXXXXX旗，位于东经108°45′，北纬38°01′，项目纬度跨域范围小于0.1度，所在地属一个小范围的平原区域。从本地区自身的太阳能资源的分布状况来看，地区地处高原，日照资源极为丰富。地区月平均太阳辐射和日照时数如下图：5图2-2XX地区月平均太阳辐射和日照时数曲线图表—1当地气象资料Mintemp最低Maxtemp最高平均kWh/m2Month月份单位：千瓦时/平方米RadetiketterMinav-22MaxavMedelav3SummaavkWh/m21月5,220,927,330,832,935,431,229-8,9-4,13,014013914616916916613914013616413013817762月-19,3-13,6-53月4月10,517,021,123,320,915,38,85月2,56月8,97月13,110,45,18月9月10月-3,623月-12,2-21,2-2215,270,012月-7,28,4总计35,46由上表可知，本地区太阳辐射的时间分布是：1月较少，以后逐渐增多，52.1×1041MJ=1000KJ5月以后逐月减少，12月最低。可照时数到冬至时最短，一日一般为9小时左右，以后逐日增长，到夏至时最长，一日一般为15小时。由该地区设立的太阳辐射站测量的实测值和理论计算可得，年日照一般在2716-31943008.967.8％。6262年平均太阳总辐射量为5.929×，年际变化在5.748×10KJ/m6252—6.037×10KJ/m之间，变化幅度为2.89×10KJ/m。市太阳能应用主要是使用户用太阳能热水器，提供用于洗浴、阶段。7第三章工程任务背景和规模3.1项目的世界背景3.1.1产业发展情况碟式斯特林太阳能发电系统属于太阳能光热发电的一种实现形式，也有着较长的产业历史。1982年，世界上最早的太阳能光热发电站SolarOne出现在美国加和以色列联合组成路兹公司从1985年至年在美国加州沙漠建成9座槽式太阳能热电站SEGSI-IX30MW装机容量发展到9号的80MW发电作为未来替代能源的关键候选之一。表3—1世界早期光热电站资料项目名称SolarOneThemis地点建成时间1982容量（MW）美国California法国西班牙Almeria美国Albuquerque美国California美国102.51982CESA-1MSEE1983119840.7514SEGS-11MDA198419840.0250.025美国19848C3C-5俄罗斯Crimea19855点，太阳能光热电站遍布美国、西班牙、德国、法国、阿联酋、印度、始鼓励光热、限制光伏，如美国加州的规划要求到2030年，光热发电与光伏发电的装机比例为：。截至2009年年底，全球已并网运行的光热电站装机容量约600兆瓦，全部集中在美国和西班牙。在建项目近1300兆瓦，已经宣布建设的装机容量则为1.26撑体系，促进光热发电产业的发展。图3—1世界各国太阳能光热发电规模美国目前投入商业运行中的太阳能光热电站总装机容量达432兆年有三座总计12兆瓦的太阳能光热电站投入运行，2010年还会再新增三座：位于9Phoenix,Ariz的2GrandJunction,Colo的4兆瓦槽式电站以及MartinFla的75兆瓦中心混合槽式电站。这几座电站如能如期完成，将更加巩固其在世界聚光光热发电领域的领先地位。预期在2020年，光热发电规模将达到5万兆瓦级别。图3—2美国太阳能光热发电规模西班牙目前的总装机容量达330兆瓦，仅次于美国。2009年月举行的西班牙部长会议提出2010年-2013年太阳能热发电装机容量的目标：2440兆瓦，而其远期的规划则是在2020年达到2万兆瓦的装机容量。沙漠行动计划15%的电力需求以及电站所在国家的部分电力需求，亚洲国家也在逐步建设示范性项目。表3—2世界其它各国光热发电建设状况国家阿尔及利亚澳大利亚埃及技术类型ISCC槽式菲涅尔式ISCC塔式装机容量（MW）4313129墨西哥ISCC槽式10摩洛哥意大利印度ISCC槽式槽式30403050ISCC槽式蒸汽循环槽式希腊3.1.2世界范围内的政策环境增强消费者意识，从需求角度促进太阳能电力发展。表3—3世界各国对太阳能发电的支持政策政策类型公共政策具体政策推行状况较典型，包括规定可再生能源发电配额量、用户购买最低限量绿色电力义务等0.32-0.43欧元的上网电力收州亦推行中可再生能源组合标准（RPS）政府收购太阳能电力（FIT）美国法国均有ITC，美国对太阳能企业给予的税收减免达30%税收优惠政策（ITC）投资补贴贴，最高额度达40%财税政策政府直接速折旧成本回收制度其它财政政策美国2010年投资6200万美元日本2009投入年拨款90亿日元3.1.3世界主要光热企业90ACSCobra通过收购西班牙第二大电力公司Fenosa集团大局进军能源企业几乎全部集中在欧美。表3—4全球主要光热发电相关企业公司名称国家技术主要项目相关动态PS-10为世界上第一套塔式CSP设能电站达6个；2010年为美国能源部研究储能技术，获资金1000万美元以上。AbengoaSolarPS-10西班牙综合（）Andasol-1计划参与15亿澳元的“太阳能旗舰ACSCobra西班牙槽式~3项目”，将在澳大利亚建设容量达250MW的太阳能热电设施。（50MW）2009年与PG&E和SCE签订了共计2610兆瓦的大额电力购买协议，为BrightLPT550此BrightSource将在2016年之前在美国塔式（塔式产美国西南部建设14家太阳能发电Source品）厂；2010年，BrightSource国能源部提供的13.7亿美元贷款担保，并与阿尔斯通展开合作。122009年与德国MANFerrostaalAG合并重组，将在美国西南部斥资30亿美元建造3座CSP电站，供应Andasol-1~3Solar德国槽式726MW电力；2010年4月在埃及开罗南部建成太阳能天然气混合热电站，总装机容量达150MW；计划参与我国XX50MW热电项目招标。2008年与SCE签署了一项为期20245兆瓦的太Millennium（100MW）Sierra阳能发电厂；2010年1月与山东蓬（5MW）莱电力设备制造有限公司签订协议，计划未来在中国建立2GW太阳能热eSolar美国塔式电机组，项目选址位于陕西榆林2010年起与Clark共同为美NevadaAcciona西班牙槽式SolarOne亚“太阳能旗舰计划”，将建设200MW的槽式太阳能热电站。2009年底斥资4.18亿美元收购以色列SolelSolarSystems，并收购太阳能企业AravaPower和ArchimedeSolar公司合作在撒哈拉沙漠建设巨型太阳能电站，耗资5千亿美元以上。50万千瓦（足30（64MW）接收Siemens美国/以器等n/a色列设备组件Edison美国碟式SolarOne扩大到852万－3.4万个碟型斯特林系统。圣地牙哥燃气和电力3090美国碟式SolarOne用1.2万－3.6万个碟型斯特林系统。133.2该项目的国内背景3.2.1国内发展情况从自然环境来看，我国的太阳的日照时数在2200小时以上地区约占国土面积的2/3以上，年接收太阳辐射的能量相当于上万个三峡工程17000研发和示范电站建设，逐步从科研院所向企业转移。经过几年的研发，规模太阳能光热电站成为可能。种政策扶持，相比之下，对光热发电产业的政策支持体系还未形成。国内最早的太阳能热发电示范电站是南京玻纤院春辉公司与以色列魏兹曼研究院合作的南京江宁区70kW塔式太阳能热发电试验工程，于年建成并发电成功。之后十一五期间，在国家863计划支持家单位于北京八达岭开始建设1MW的项目。该电站将于2010年底实现并网发电，每年的发电量将达到270万千瓦时。14图3—3八达岭塔式光热电站实验项目各大电力集团也开始积极布局，在全国各地开展光热发电前期工作，并预留了大量土地以备将来的大规模扩张。表3—5五大电力集团光热发电项目光热发电项目状况参与八达岭1MW太阳能塔式热发电实验项目建设；2009年与澳大100万千瓦光热华电集团发电项目；2010年与嘉峪关市签署包括发展光热发电在内的战略合作协议与青松建化合作在新疆吐鲁番开发太阳能热发电30万千瓦，目前示国电集团范项目仅100千瓦。华能集团大唐集团暂无相关公开资料中电投集团商业化从起步，我国首轮太阳能光热发电特许权招标项目于615月底7月初正式开始，规模将达50兆瓦，建设周期为两年。项目位于XXXX16亿元人民币左右，招标后的上网电价可能会在1.8-1.9元，但最终价格还要看招标结果。在的投资机会值得关注。3.2.2国内主要光热单位2010年1月，高效规模化太阳能热发电研究被纳入到国家“973”项的相关研究单位等。表3—6国内光热研发专题和单位研究专题研究单位中科院电工所施耐德电气重庆大学上海旭孚太阳能清华大学北京桑达太阳能（北太所）山东力诺光热集团南京工业大学定日镜技术真空集热管镀膜、涂层材料储热、导热材料武汉理工大学四川大学中科院电工所南京工业大学陶氏化学16反射镜中科院电工所东莞和信玻璃华博Flabeg公司1002500032450计队伍约150005000KW/的设计队伍年设计量7500万千瓦装机。人力资源充足，不过开始进行太阳能电力系统的设计还需进行一些摸索和锻炼。分出口份额。设备供应环节，我国更是拥有强大的制造能力。表3—7太阳能光热发电设备制造体系序号光热发电设备槽式真空管、塔式吸热器反射镜备注1234567新行业/锅炉制造行业玻璃制造行业支架及旋转动力源(液压、机械)特殊泵类(导热油、熔盐泵)蓄热、储热介质及蓄热、换热装置跟踪及反馈、控制系统机械制造行业新兴行业/特殊工业泵类新兴/换热器制造行业控制系统软/硬件制造行业常规发电部分以2009年成立的光热产业联盟为例，联盟包括19家企业和所和系统设计，并拥有部分先进装备。3.2.3发展前景17如果到2020年我国达到3万平方公里的太阳能光热发电开发，将能够解决全国总用电量的30-35%。每平方公里的总投资控制在7.5-10亿，则全部的市场将近22.5-30万亿元的市场。其中钢材、玻璃、真空集热管、熔盐等各占约10-15%左右。每项投资达到2.25-3万亿元，这大的推动力，长远来看前景广阔。3.3发展该项目及意义3.3.1现在光热技术对比及结论碟式聚焦以及反射菲涅尔聚焦。（1）槽式光热发电：利用槽式聚光镜，直接将太阳光反射到位于镜面焦点处的集热管，将内部传热物质转化为蒸气从而驱动涡轮发电；图3—4槽式聚光光热发电系统（2）塔式太阳能发电：将吸收到的太阳能射线集中到塔中，对传热工作物质加热进而发电的一种聚光太阳能发电技术；18图3—5塔式聚光光热发电系统（3）碟式光热发电：利用旋转抛物面反射镜，将入射太阳光聚焦到焦点上，焦点处放置的斯特林发电装置进行发电；图3—6碟式聚光光热发电系统（4）菲涅尔式光热发电：工作原理类似槽式光热发电，只是采用效率也相应降低；19图3—7菲涅尔式聚光光热发电系统四种CSP技术路线在表—8和表3—9中作了详细的对比。表3—8聚光光热不同技术路线比较技术种类槽式塔式碟式菲涅尔式并网电站中高温热利用独立小型电站大型电站应用并网电站高温电站菲涅尔并网电站很高的转换效率（峰值超过跟踪系统结构简转换效率高运行温优点单使用材料最少度可达1000℃可利聚光效率高工程造价低空间利用率高31.25热到大电站具有储存能力用非平坦地形集热器无真空技术，工作效率较低跟踪系统复杂，中能转电能效率低心塔建造成本高缺点缺少储能表3—9四种CSP电站类型的技术特点、性能、及成本对比技术/成聚光器年度光电转占地发电用水量建设成发电成本类型槽式本改进潜力效率换效率面积升/MWh本$/W$/KWh中14%~16%大3000或干式3.66小0.15~0.26有限20时储能3.4(不含塔式中低高17%~20%中3000或干式0.08~0.160.28(est.)0.25高高高储能)线性菲涅尔5.4(不含8%~10%中2000或干式储能)4.5(不含碟式25%~31%小0储能)采用“点聚光18%接近槽式系统的水平。图3—8全球CSP电站规模及各种技术类型所占比例升空间，此类CSP电站的建设和发电成本下降的速度将明显快于槽式21系统技术路线被华电电科院选中的主要原因。3.3.2发展该项目的意义该项目具有重大的意义：（1）可以填补国内该方面的技术方面的空白，打破国外少数几个识产权；（2）能取得明显的环境效益，发展碟式斯特林太阳能发电系统能实现真正意义上的低碳环保，为国家的节能减排和可持续发展提供动力；（3）能取得明显的经济效益，通过该项目的研究和应用可以大幅产业化，带动相关行业的大发展，这在美国已有例证；（4）能取得明显的社会效益，作为一种可分布式能源，可以作为能，解决该方面的社会问题。3.4项目建设的必要性3.4.1是促进产业资源联动，推动区域经济发展的需要22预计年发电61600区域能源问题：项目完工后，预计平均年发电61600万度，全部并网，能够有效缓解当地能源问题，提供环保能源，减少石化等能源的消耗。3.4.2符合能源产业发展方向76和可持续发展的必然选择。“十三五”期间我国在能源领域将实行的工作重点和主要任务是首发电、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，加快可再生能源的开发。为实现十三五可再生能源资源整，减少煤炭等化石能源消耗对环境产生的污染，将利用各种途径旗近年来经济和社会事业虽23续发展，必须改变以往依赖农业资源和矿场资源开发利用的经济结构，优势，加快产业结构调整，逐步提高科技含量，增进经济效益。社会效益和经济效益的新能源项目。随着人们对环境保护意识的增强，能发电在我国得到了迅猛发展。地区是我国太阳能资源较为丰富的2月至10有显著的社会效益。3.4.3实现地区电力可持续发展合理开发太阳能资源，实现地区电力可持续发展。再生能源的比例，优化电力系统电源结构，并减轻环保压力。电网的供需矛盾，促进地区经济可持续发展。243.4.4改善生态、保护环境的需要民的共同愿望。我国政府已把可持续发展作为经济社会发展的基本战护环境的有效途径。源的消耗，保护生态环境，营造出山川秀美的旅游胜地。3.4.5结论XXXXXX旗碟式斯特林光热储太阳能发电站项目的建设，符合我国世纪可持续发展能源战略规划；也是发展循环经济模式，建设和上述有利条件和新能源建设机遇，有限公司拟在XXXX旗建设碟式斯特林光热储太阳能发电站项目。本项目拟在XXXX旗建设200MW送到电网。3.5项目实施地区电网现状及规划电网是蒙西电网的重要组成部分，覆盖市全境。市全25域均为电业局供电营业区范围。旗现有220千伏变电站一座供电量是18.5亿千瓦时，最大供电负荷是37万千瓦变电站3座容量台；35KV变电站6座220千伏和千伏输电线路为主干线35千伏输变电线路为骨架659个嘎查村全部通电无电区。×150MW天然气调峰电厂的投产为我旗提供更为安全的电源保障。3.6工程选址XXXXXX旗碟式斯特林光热储太阳能发电站项目位于XXXX旗。3.7工程规模旗年日照充沛，具有较好的商业开发价值以及建设大规模太阳能碟式斯特林发电站的自然优势。98KW400V50HZ10.5/0.4kV式斯特林太阳能热发电系统所发电能经汇流升压后并入电网。980KW太阳能热发电方案：装机形式采用一百台碟式斯特林太阳能热发电系统，发电机出口为400V，50HZ的三相交流电。建设一台2610.5/0.4kV汇流升压后入网。200MW太阳能热发电方案：装机形式采用20000台碟式斯特林太阳能热发电系统，发电机出口为400V50HZ200台10.5/0.4kV升压变压器。综合考虑建设200MW50MW分区构50MW分区由6个6483888个发电单元。电站所发电量升压至10kV直接并入地区电力网10kV系统（具体27第四章发电总体方案及发电量估算4.1技术基础条件4.1.1实施单位基础本项目申报单位是一个集科研、设计、制造、安装、调试、运行维护、技术咨询等全过程于一体的科技型企业，有一大批用于发电厂试验及科研用仪器，可满足常规试验及基本的科研需要。申报单位所属集团公司是经国务院批准组建的大型国有企业，主要从事电源、煤炭、电力及新能源等相关产业的开发、投资、建设、经营和管理，具有丰富的国内外工程建设、承包与监理，设备制造，以及国内外投融资业务、外贸流通经营和国际合作等经验，将在人、财、物和工程实施方面为本课题提供强大的支持。4.1.2技术路线技术路线主要是根据前期调研工作以及碟式斯特林太阳能发电系统的具体组成来制定的。1、针对前期调研工作前期调研工作中发现，3－30KW之间的碟式斯特林发电系统在世界范围的应用最为广，究其原因在于该范围内的机型一方面设计相对不需要太复杂，特别是该系列的斯特林机结构相对简单，另一方面对支撑结构和跟踪系统的要求也相对较低，功率较高的系统的28骨架的刚度和伺服的功率要求都很高，还有一个方面是该类机型的维护相对简单。在此基础上，技术路线主要覆盖3KW和10KW两种机型，来进行重点研究和应用，如下图所示。3KW机型10KW机型2、针对系统具体组成主要对碟式太阳能斯特林发电系统进行完全的立足自身的设计开发，进行自主创新，其中碟式系统中的聚焦系统、跟踪系统和支撑结构都可以通过自身设计和研发来实现，从而达到技术创新和大规模降低成本从而产业化的目的。294.1.3组织方式本申请单位组织了相关优势力量组成了联合攻关研究团队实施本项目，涵盖了机械、能源、电力等多个领域，该项目方面具有较强的研究基础和支撑条件，课题组成员包括教授级高工、具有丰富工程实践经验的高级工程师、博士、硕士研究生和工程师，具有较强的基础和应用研究开发实力，研究队伍组织合理。4.1.4基础结论碟式斯特林系统使用太阳能直接辐射产生的小发电机组，一个单位的容量为电力（最大13KW接受器将以抛物线集中入射的太阳能辐射聚集于焦点。热交换器吸收太阳辐射，将热转换成机械能，从而加热斯特林发动机的工作气体温度到650转化为电力（AC阳跟踪系统围绕两个轴旋转，使得太阳能聚光板不断跟随太阳的路斯特林太阳能发电优势：（）效率高25%—，是目前所有的太阳能发电中转换效率最高的技术。（）双轴跟踪和加大的碟盘面积30双轴跟踪系统，开闭环控制系统的设计使得碟盘能够精准的跟踪太阳，保证输出，而加大的碟盘面积情况下也能有令人满意的输出。（）寿命长由于光伏电池板的特性，随着时间的增长，其发电效率呈现逐年下降的趋势，而斯特林发电机由于采用了外部热量传递的工作原理，其寿命可以达到25年。（4）无幅射和光污染斯特林发电装置采用跟踪式太阳能碟盘采光其光源始终朝向太阳,反射光向上到集热仓。不向其它方向散射、不影向任何树木,农、牧业作物的生长。314.2技术路线选择碟式斯特林发电技术属于聚光型太阳能热发电技术之一，其基本形式是通过碟式聚光镜将太阳光反射汇聚至斯特林发动机的吸热器，加热吸热器内部充装的工质，工质受热膨胀推动斯特林发动机活塞产生往复运动，通过机械传动机构转换为旋转运动，从而带动发电机发电产生电力。作为太阳能光热发电技术之一，碟式系统的光电转换效率高达25%-30%同时通过增大聚光镜的面积来收集更多的太阳能，这样在同等的装机容量情况下，一天中能够有更多的时间在满负荷工况下发电；碟碟式太阳能热发电主要优点：1.在所有太阳能发电技术中效率最高，可达到25%-30%2.成本下降空间大3.在中国的大部分地区的数值约为450-850W/m2，碟式斯特林技术在此情况下有更高的输出。4.在发电过程中，没有任何水的消耗。5.效率不会随时间改变而降低。6.可以在不平整的土地上安装。7.属于模块化的建设形式，比其他光热发电土建方面更加简单，32维护期间不需要停止整个园区。8.出电力损失，在低温下输出功率和效率更高。碟式斯特林太阳能热发电系统的设备在生产和制造的过程中没有任何的污染，同时没有任何地球上的稀有材料。按照碟式斯特林太阳能热发电正常的维护程序，电站的运行寿命可以达到25年。结合本工程建设规模、建设条件、国内外太阳能热发电技术现状和碟式斯特林太阳能热发电系统的发电特点，推荐选择单元功率13kW左右的碟式斯特林太阳能热发电技术路线。4.3碟式斯特林方案及主要参数4.3.1Sunbox斯特林发动机参数Sunbox13kW氢气为工作气体。尺寸：长宽高：1358x860x980mm重量：435kg电力最大输出：13kW33工作气体温度，热端最高640°C效率参见上图每个周期平均气体气压：3-15MPa杆速：在1000-2100rpm范围内可调斯特林发动机类型：气缸，α类型排放量：160(扩张气缸)气缸内径：66mm34冲程：发电机类型：异步发电机额定功率：13kW@2100rpm电压：电流230/460V功率因数效率:90%运行温度-25°Cto+48°C保存温度-40°Cto+60°C通信协议：TCP/IP4.3.2碟盘系统参数9.25x1.01x10.2，不含发电机重量2250kg；有效反射面积56焦距5.5，反射面材料为镀银薄玻璃，反射率90%-95.5%。反射镜支撑塔和回转器模式；仰俯驱动采用交流驱动器和吊架模式。运行温度:-20ꢀ48°C存储温度:-40ꢀ60°C最大跟踪风速:12最大生存风速:39m/s仰俯跟踪角度：水平0ꢀ90°水平跟踪角度：水平轴80-280°，0度设定为地理南向35最大驱动速度：°/s跟踪精度：0.06°跟踪模式：水平和仰俯开环进行计算，闭环使用太阳传感器修正塔筒：管状钢铁结构，使用螺栓固定到基础上L臂：钢铁焊接到支架轮毂和辐条：钢铁焊接，精密机加工反射面：锻压和焊接成型，薄玻璃轴承：滚珠轴承水平驱动：交流驱动器，回转器仰俯驱动：交流驱动器，吊架4.3.3电缆直流电缆采用标准如下：阻燃标准:IEC60332-1防火：C1,NFC32-070烟密度：IEC61034无卤:IEC60754抗臭氧性:IEC抗紫外线:NEN-EN-ISO4892耐温性能:EN60068-2-78AC33kV交流电缆采用标准如下：IEC60332-1阻燃标准电缆特性:36设计标准：IEC60840位置：地埋1.2米电压：132绝缘：XLPE交联聚乙烯，铜导体带护套，单点互连或交叉互连减少损耗4.4总体规划及厂区总平面布置方案园区平面布局应最大限度采用南北、东西正交网格模式。图4—1单元配置图碟盘的中心距离要足够大，以便在聚光碟之间提供一个“安全的”的实际坡度和自由地平线的角度，本报告将距离设置为A*B=15.5m*29.5m。37图4—250MW分区设计布局图50MW分区由6个单元的大模块构成，对于50MW而言，将含有3888个发电单元。整个园区的配置可以根据实际的地形进行相应的调整。图4—3648模块电气连接图节点。每81个斯特林发电单元将使用的变压器，这样中压的每8个变压器的节点共计有8489*9=81个发电单元，81*8=648个发电单元和648*8=3888P171P的模式来保证每一38层尽可能的平等。图4—481模块连接示意图每一个发电模块中有6482*4变压器位于园区的中间。每一个部分将是长方形，实际的长度和宽度将根据地形设计。39图4—550MW分区的电气单线连接图40图5—6实际电气接线4.5逆变器设计配电系统的设计主要目的是管理和分配大量多个同步发电机。这些逆变器在设计中应该考虑以下问题：41继续运行，一旦发电机在旋转时断开将会导致电压会和速度成线性关系，一旦超速将会对部件产生危害。需要考虑电网的要求包括对有功功率和无功功率的支撑和低电压穿越能力。这些要求同时需要下述设备的支持：每台发电机安装阻尼整流环节，可以实现从交流到直流的转换所选择的拓扑结构包括金属的挡板来安装每9个发电单元所需要的照并网的要求来进行调节。4.6变压器拓扑结构转换到22kV。另一层的将三个648个发电单元（）的22kV转换到相应的电网的电压等级。断路器将放置在园区的合适的位置。4.7石墨蓄热设计方案4.7.1概述温热电偶、坩埚、电刷、润滑剂和铅笔芯。424.7.2特性石墨的最高使用温度：800℃，最低使用温度：50750℃比热容：一1.45J/(kg*℃)1吨石墨可储存的热量为：1080MJ，2吨石墨可储存的热量为：2160MJ，相当于600Kwh的热量。按30%的利用率，可以支持10Kw的斯特林机多发电20个小时。4.7.3初步设计氩气保护装置；用特种保温棉做双层保温。4.7.4总体设计方案1、概述本项目设计为：50MW（进口）+150200MW。方案特点：模块化设计，便于分别实施和扩容；局部故障检修时不影响整个系统的运行；便于电网的投切和调度；方便运行维护。我们与某新材料公司合作已经于2015年初完成了储热的示范工程。在1000°C48小时的热衰减仅有5°以满足工程化的需要。并且可以保证25年的使用寿命。这与现斯特林机配套可实现24小时不间断发电。43第五章电气部分5.1概述5.1.1设计规范与标准《建筑设计防火规范》GB50016《建筑内部装修设计防火规范》《35～变电所设计规范》GB50222-95GB50059《电力勘测设计制图统一规定》SDGJ42-84《建筑灭火器配置规范》《电力工程电缆设计规范》GBJ40-60GB50217-2007《火力发电厂与变电站设计防火规范》G50299-2006《建筑物防雷设计分类标准》GB50057《继电保护和安全自动装置技术规程》GB14285《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062《220kV～500kV变电所所用电设计技术规程》DL/T5155《35kV～无人值班变电所设计规程》《变电所总布置设计技术规程》DL/T5103DL/T5056DL/T620《交流电气装置的过压保护和绝缘配合》《交流电气装置的接地》DL/T621《电测量及电能计算装置设计技术规程》《外壳防护等级（DL/T5137GB4208《电能质量公用电网谐波》GB/T14549-199344《电力工程电缆设计规范》《电能质量电压波动和闪变》GB50217-2007GB12326-2008《电能质量电力系统供电电压允许偏差》GB12325-2008《电能质量三相电压不平衡》《多功能电能表》GB/T15543-1995DL/T614国家电网发展[2009]747号《国家电网公司光伏电站接入电网5.1.2配置方案碟式斯特林太阳能热发电系统发电机出口为3相交流电，电压为400V压器升压至10kV后连接至10MW并网光热电站10kV母线，气设备由发电系统供应商配套提供。一百台太阳能热发电系统方案，同上。一千台太阳能热发电系统，经九台升压变压器至10kv母线后，二万台太阳能热发电系统，同上。本期工程装机容量为200MWp，接入系统电压等级采用；200MW光热并网电站通过电缆接入站外架空线路，最终接入系统方案以接入系统审查意见为准。升压变压器容量为128×（22kV8×（配置相应的继电保护、远动、通讯装置，按无人值班方式设计。5.1.3主要设计内容45内通讯、直流系统、不停电电源系统、站用电系统及22kV配电装置，22kV配电装置设计界限为出围墙外一米处。考虑发电场内不设置行政通讯，调度通讯部分在接入系统中设计，仅留有布置安装条件。5.2电气主接线5.2.1接入系统光热电站装机容量为200MWP，距变电站约2km。地电网消纳平衡等综合因素分析，宜以电压等级就近接入系统。方案一：发电站以22KV专线接入附近的变电所，新建线路2公里；T接入周围的变电所的22KV200MW光热电站的出线电流为231A22kV路载流量425A，接入后该线路正常运行时电流不超过70%。来安变电所内该线路的相应保护需要更改。最终接入系统方案以接入系统审查意见为准。5.2.2电站电气主接线见第四章4.3465.3站用电系统本项目是市XX旗建设，站用电系统接入当地用电系统。5.4交流不停电电源系统监控厂家自带。5.5直流系统控制负荷等负荷提供直流电源。直流系统电压为DC220V。(GB50049-94)系统设计技术规程》(DL/T5044-2004)规定，直流系统设一组阀控式密1组容量为65Ah的蓄电池、1套充电浮充电装置和1用单母线接线方式；蓄电池和充电浮充电装置分别连接在控制母线上。的绝缘水平。直流系统包括蓄电池组、充电器、直流馈线屏及DC220V/48V电源模块（供远动通信装置电源）等。5.6二次线、继电保护及自动装置本电站以22kV电压1回线接入系统。电站配置一套微机监控系10kV47经处理后传送至上级调度部门。5.6.1设计原则（）电站拟按无人值班"的方式进行设计。（）监控系统采用以计算机监控系统为基础的集中监控方案。（）微机监控系统采用开放式分层分布系统结构。（4）微机监控系统系统必须满足中国国家标准《计算机信息系统安全等级划分准则》及电监会5号令《电力二次系统安全防护规定》和"关于印发《电力二次系统安全防护总体方案》等安全防护方案的通知""级保护定级工作指导意见》的通知确定电站信息安全保护等级。5.6.2控制、测量、信号（）控制方式控制对象为22kV断路器和交流汇流柜内的低压断路器。控制方式包括控制方式包括控制室操作员站操作和间隔层控制测量单元上对应电气单元的一对一操作。接收一个操作命令。（）电气微机监控系统控制范围计算机监控系统站级控制层操作控制。操作控制指运行人员在控制室操作员工作站上调出操作相关的设48令，实现对设备运行状态的变位控制。纳入控制的设备有：22kV线路断路器的分、合闸发电单元22kV断路器的分、合闸发电子系统逆变器的运行、停止(或异常执行报告。执行报告在操作员工作站上予以显示并打印输出。计算机监控系统间隔级控制层控制于站级控制层控制。站级控制层和间隔级控制层的控制不得同时进行，在软件作相应的闭锁配置，并设有远方/就地切换开关以禁止间隔级控制层的操作，只有在站级控制层故障或紧急情况下将远方/就地切换开关切至就地位置时才能操作。核、执行，并在主控层设置操作员口令和监护员口令及线路代码。间隔层的控制可以采用控制测量单元上的触摸按钮进行操作控制，控制测量单元有电气单元的模拟接线和实时状态。完成以后。站的命令进入。控制输出经过连接片投入退出运行人员发出的任何控制和调节指令均应在1秒或者更短的时间内49被执行。已被执行完毕的确认信息也于2秒内在5.6.3监测与信号量点由网络通讯接口输入微机监控系统系统，显示在画面上。其报警。微机监控系统监测的内容包括：(1)微机监控系统控制的所有对象的状态(包括开关位置状态、预告信号、事故分析信号等)和事故顺序记录。(2)升压变压器的温度量。(3)直流系统的相关的电流、电压等。(4)逆变器的各种运行状态、预告信号、事故分析信号。(5)以上各种模拟量(包括温度量)、开关量、脉冲量可通过微