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文档简介
**区林业和草原局
**区**国家储备林基地林光互补项目
项目建议书
**得琪工程设计咨询有限公司
月
目录
第一章总论................................................1
1.1项目概况...........................................1
1.2项目编制依据.......................................3
1.3结论...............................................4
第二章项目建设背景和必要性...............................6
2.1项目建设背景.......................................6
2.2政策背景...........................
2.3项目建设的必要性...................................9
第三章技术原理及发电量...................................13
3.1太阳能发电原理....................................13
3.2光伏电源系统设备选择..............................13
3.4发电量估算........................................17
第四章太阳能资源........................................20
4.1全国太阳能资源概况................................20
4.2**省日照特点......................................20
4.3项目区基本情况.....................
4.4项目所在地气象条件影响.............
4.5太阳能资源综合评价................................21
第五章工程技术方案......................................22
5.1项目总体布置......................................22
।
5.2主要设备选型........................................23
5.3系统接入电网设计....................................38
5.4过电压保护及接地....................................40
5.5电缆敷设及电缆设施..................................42
5.6发电计量系统配置方案................................42
5.7数据监控系统设计....................................43
5.8系统检测方案........................................44
第六章节能分析.............................................45
6.1用能标准和节能规范..................................45
6.2能源消耗状况........................................45
第七章工程设计概算.........................................47
7.1工程概况.............................................47
7.2编制原则及依据......................................47
7.3基础价格.............................................47
7.4其他有关说明........................................47
7.5工程投资.............................................47
7.6资金筹措.............................................51
第八章结论及建议...........................................52
8.1主要结论.............................................52
8.2建议.................................................52
II
第一章总论
L1项目概况
L1.1项目名称
**区**国家储备林基地林光互补项目
1.1.2项目建设地点
项目建设地点位于**市**区**(**干渠西侧)
LL3项目建设单位
**区林业和草原局
1.1.4建设内容及规模
本项目利用林地,规划光伏总装机容量为10MW,全部采用晶硅
太阳能组件,场址范围可利用总面积约10000亩。主要经济技术指标
如下:
表1-1主要经济技术指标表
序号指标名称单位指标值备注
1项目总投资万元6500.00
1.1工程费用万元5647.50
1.2工程建设其他费用万元371.02
1.3预备费万元481.48
2光伏装机容量MW10.00
3总占地面积亩10000.00
1
1.1.5建设期限
本项目建设期为12个月,即2023年9月・2024年8月。
LL6投资估算
本项目总投资6500.()0万元,其中:工程费用5647.5()万元,工
程建设其他费用371.02万元,基本预备费481.48万元。
1.1.7资金来源
本项目总投资6500.()0万元,本项目所需资金来源由申请地方政
府专项债券、金融机构融资地方政府配套、自有资金共同解决。
1.1.8效益分析
1.1.8.1经济效益
该项目建成后拟采用并网的运营模式,收入主要来源有用电企业
电费收入,年均发电量约1318.64万度。目前使用分布式光伏发电的
电价约为0.65元/度,故项目建成后年均电费收入为857.12万元,25
年总收入21428.00万元,扣除运维费用,预计静态投资回收期为9.20
年。可以看出项目具有一定的经济效益,在财务上是可行的。
LL8.2环境效益
光伏发电是一种清洁的能源,既不直接消耗资源,同时又不释放
污染物、废料,也不产生温室气体破坏大气环境,也不会有废渣的堆
放、废水排放等问题,有利于保护周围环境,是一种绿色可再生能源。
2
与其它传统火力发电方式相比。本项目,年平均上网电量约1318.64
万kWho与相同发电量的火电厂相比,每年减轻排放温室效应性气
体二氧化碳(CO2)4837.13吨;每年减少排放大气污染气体SCh约
455.47吨、粉尘约3196.26吨;每年节省燃煤6980.48吨,整个25年
经济运行寿命期间将节煤24512.03吨。此外还可节约用水,减少相
应的废水和温排水等对水环境的污染。由此可见,光伏发电有明显的
环境效益。
1.1.8.3社会效益
光伏建设利用当地丰富的太阳能资源发电,开发利用太阳能可节
约大量化石能源,有利于环境保护;同时太阳能是一种取之不尽、用
之不竭的可再生能源,早开发早受益。虽然目前光伏电站的投资偏高,
但建成后不需消耗燃料,比常规能源电厂在运行、维护和燃料等方面
的投资成本要低,具有较好的社会效益。
1.2项目编制依据
1.2.1《中华人民共和国可再生能源法》(2009年修正版);
1.2.2《建设项目环境保护管理条例》;
1.2.3《可再生能源产业发展指导目录》;
1.2.4《国家发改委可再生能源发电有关管理规定》;
1.2.5《国家电网关于大力支持光伏发电并网工作的意见》(2012
年10月26日);
1.2.6《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》(国发
3
[2013J24号);
1.2.7国家能源局《2021年光伏发电项目建设工作方案》;
1.2.8《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》
(国能发新能【2021】25号);
129《国家能源局关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通
知》(国能新能[2014]406号);
1.2.10《可再生能源发展“十四五”规划》;
1.2.11《太阳能利用“十四五”发展规划》;
省国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远
景目标纲要》;
1.2.13《**市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二。三五
年远景目标纲要》;
1.2.14《**市“十四五”能源发展规划》;
1.2.15《关于支持光伏发电产业发展规范用地管理有关工作的通
知》;
1.2.16《投资项目可行性研究指南》;
1.2.17《产业结构调整指导目录(2019年本)》;
1.2.18国家对可再生能源开发的其他有关政策、规定、要求等依
据。
L3结论
通过对**区林业和草原局10.00MW分布式光伏电站项目工程可
4
行性研究设计,对太阳能资源进行了分析,经过论证、比较,对太阳
能光伏发电单元选择和光伏电站主接线方案等进行了优化,并从施工
角度推荐了使工程早见成效的施工方法。经过工程投资概算和财务分
析,测算并评价了该工程可能取得的经济效益。研究结果表明:本工
程在技术上是可行的,经济上是合理的。本项目的提出符合国家的产
业政策及“节能减排”的发展战略。项目选址合适,建设条件好,社会
效益显著。项目建设内容、建设规模适宜,采用的规划方式合理、节
能环保、对自然环境无不良影响,项目的建设将产生良好的社会效益、
经济效益和环境效益。综上所述,该项目投资方向正确,市场前景广
阔,具有非常大的投资意义,项目的建设具有较好的社会效益和经济
效益,项目可行。
5
第二章项目建设背景和必要性
2」项目建设背景
太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。我国地处北半球,南北距
离和东西距离都在5000公里以上,在我国广阔的土地上,有着丰富
的太阳能资源,大多数地区年平均日辐射量在每平方米4瓦时以上,
年日照时数大于2600小时,与同纬度的其他国家相比,与美国相近,
比欧洲、日本优越得多,因而有巨大的开发潜能。我国作为能源消费
大国,能源产业的发展支撑着经济的高速发展。随着煤炭供应的日趋
紧张以及化石能源带来的环境问题,提高能源利用效率和发展新能源
已成为必然。调整能源结构,提高能源效率,是解决我国能源问题的
重要措施。太阳能资源是清洁的可再生能源,取之不尽、用之不竭,
大力开发利用太阳能资源,将有效地改善能源结构,增加能源消耗中
可再生能源的比例,保护生态环境。作为21世纪最具潜力的新兴能
源,太阳能综合利用的发展潜力巨大。
近年来,**市上下深入贯彻落实加强环境保护和生态文明建设的
新要求,大力开发利用太阳能是保护生态环境、应对能源匮乏、保障
社会经济可持续发展的有效手段。本项目是结合公司持有的为
1()00().()()亩林光互补建设的太阳能光伏发电工程,在不额外占用土地
资源的前提下,建设大容量的太阳能光伏发电站,既能充分体现**
区林业和草原局注重生态保护、环境健康、和谐发展的建设理念,又
在城市开放空间展示绿色能源建设,建成后将成为当地,乃至全国的
6
可再生能源应用宣传示范的重要基地。本项目建设不仅能切实缓解地
区目前的电力紧张状况,节能减排改善环境,对节能减排和推广使用
新能源起到很好的示范宣传作用。本工程安装太阳能光伏组件,在**
区土地资源紧缺的情况下,利用林光互补建设太阳能发电系统,符合
在**区对于太阳能资源的利用建设。
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和
2035年远景目标纲要》指出:深入推进能源革命,着力推动能源生
产利用方式变革,优化能源供给结构,提高能源利用效率,建设清洁
低碳、安全高效的现代能源体系,维护国家能源安全。《关于2021
年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》(国能发新能【2021】
25号)指出:因地制宜利用废弃土地、荒山荒坡、农业大棚、滩涂、
鱼塘、湖泊等建设就地消纳的分布式光伏电站。鼓励分布式光伏发电
与农户扶贫、新农村建设、农业设施相结合,促进农村居民生活改善
和农业农村发展。
国家能源局研究起草了《太阳能利用“十四五”发展规划》,提出
了“十四五”期间太阳能发展的指导思想、原则、目标和主要任务,文
件中要求:全面推进分布式光优发电,在具备场址,资源、就近接入、
就地消纳等建设条件的她区推动分布式发电系统的全面开放建设,形
成多元化的分布式光伏利用市场。在全国范围重点发展以大型工业园
区,经济高新技术产业开发区、公共设施、居民住宅等为主要依托的
分布式光伏发电系统。
《关于支持光伏发电产业发展规范用地管理有关工作的通知》提
7
出:做好光伏发电产业发展规划与国土空间规划的衔接。各地要认
真做好绿色能源发展规划等专项规划与国土空间规划的衔接,优化大
型光伏基地和光伏发电项目空间布局。在市、县、乡镇国土空间总体
规划中将其列入重点建设项目清单,合理安排光伏项目新增用地规模、
布局和开发建设时序。在符合“三区三线管控规则的前提下,相关项
目经可行性论证后可统筹纳入国土空间规划“一张图”,作为审批光伏
项目新增用地用林用草的规划依据。
鼓励利用未利用地和存量建设用地发展光伏发电产业。在严格保
护生态前提下,鼓励在沙漠、戈壁、荒漠等区域选址建设大型光伏基
地;对于油田、气田以及难以复垦或修复的采煤沉陷区,推进其中的
非耕地区域规划建设光伏基地。
《关于支持光伏扶贫和规范光伏发电产业用地的意见》提出:光
伏产业发展,光伏项目呈现“多样化”发展趋势,近年来,光伏复合项
目种类繁多,从一开始的“农光互补”,衍生出"草光互补牧光互
补林光互补''"渔光互补”等等。对深度贫困地区脱贫攻坚中建设的
光优发电项目,以及国家能源局、国务院扶贫办确定下达的全国村级
光伏扶贫电站建设规模范围内的光优发电项目用地,予以政策支持,
光伏方阵使用永久基本农田以外农用地的,在不破坏农业生产条件的
前提下,可不改变原用地性质。
《**市“十四五,,能源发展规划》提出:展望2030年,建成全国
领先的清洁能源基地,大力发展光伏、风可,建成两个千万千瓦级风
光电基地,加快推动碳中和步伐,能源结构持续优化,能源效率大幅
8
提升,达到新能源日比高、带动全市产业水平高的目标,努力将我市
打造成综合能源示范基地和“零碳”城市。
“十四五”期间,全市非治沙光伏项目新增装机容量12110MW,
其中:**区规划建设光伏900MW,临泽县规划建设光伏1200MW,
高台县规划建设光伏2560MW,山丹县规划建设光伏4200MW,民
乐县规划建设光伏1700MW,肃南县规划建设光伏1050MW;规划
建设分布式光伏500MW。到2025年,光伏累计装机容量13322MW
(包含存量项目)C
由于光伏电站多建在荒漠化等闲置土地,在光伏电站种植牧草不
仅能够修护生态,还能起到防风固沙的作用,有利于环境和气候的改
善。我市北部戈壁滩面积较大,毗邻**林沙漠,为推动土地资源高效
利用,改善环境,可在此区域推动建设一批光伏治沙项目,在一定程
度上改善水土流失和涵养水源,降低风沙对光伏电站造成的损失,建
成具有特色的林、草、光互补示范基地。
2.2项目建设的必要性
2.2.1符合可再生能源发展规划和能源产业发展方向
自然资源部有关负责人介绍,《关于支持光伏发电产业发展规范
用地管理有关工作的通知》重点围绕引导项目合理布局、光伏发电项
目用地实行分类管理、加快办理项目用地手续、加强用地监管、稳妥
处置历史遗留问题等五方面进行统筹部署,旨在进一步支持绿色能源
发展,加快大型光伏基地建设,规范项目用地管理,严格保护耕地红
9
线和生态红线。做好光伏发电产业发展规划与国土空间规划的衔接,
鼓励利用未利用地和存量建设用地发展光伏发电产业。在严格保护生
态前提下,鼓励在沙漠、戈壁、荒漠等区域选址建设大型光伏基地;
对于油田、气田以及难以复垦或修复的采煤沉陷区,推进其中的非耕
地区域规划建设光伏基地。
光伏方阵用地涉及使用林地的,须采用林光互补模式,可使用年
降水量400毫米以下区域的灌木林地以及其他区域覆盖度低于50%
的灌木林地,不得采伐林木、割灌及破坏原有植被,不得将乔木林地、
竹林地等采伐改造为灌木林地后架设光伏板等。
2.2.2促进能源电力结构调整的需要
随着我省经济的高速发展,能耗的大幅度增加,能源和环境对可
持续发展的约束将越来越严重。因此,大力开发太阳能等可再生能源
利用技术将成为减少环境污染的重要措施,同时也是保证我国能源供
应安全和可持续发展的必然选择。
223是保护环境、建设温室气体排放的需要
**区**国家储备林基地林光互补项目遵循低碳技术、低碳产业的
战略决策要求,可提升企业形象并为环境保护做出突出贡献。众所周
知,全球变暖问题、温室气体排放的产生的飓风潮和暖冻恶果日益明
显,这些自然灾害始终威胁着人类的生存环境。所以,推进太阳能等
新能源的利用,可以减少这些灾害的产生。根据目前中国的能源结构,
10
以煤电为主的电力系统,燃煤产生大量的CO2、S02、NOX、烟尘、
灰渣等,对环境和刍态造成严重的影响。本项目的减排也可直接产生
一定的经济效应。也表明中国各级政府努力改进环境条件、积极推进
新能源应用、为“减排”进行不懈努力的决心,为世界环境保护作出自
己的贡献。
2.2.4环境和社会效益显著
我国近年来经济快速发展,在工业化、城镇化快速发展的阶段,
能源消耗和主要污染物排放日益成为制约建设宜居社会,改善人民生
活水平的主要因素。近期出现全国范围内大面积的雾霾天气,严重影
响了正常的生活和生产。雾霾的主要组成有二氧化硫、氮氧化物和可
吸入颗粒物这三种污染物。目前我国的二氧化硫排放居世界第一,二
氧化碳排放居世界第二,并且发展速度远高于美国,据估计到2025
年前后,我国的二氧化碳排放将超过美国居世界第一,中国以煤为主
的能源结构导致了我国二氧化碳排放的减排任重道远,中国将面临国
际社会施加的更大的压力。该光伏电站具有较好的节能减排效益。我
们将积极推进新能源的应用,为“减排”进行不懈的努力,为世界环境
的保护作出自己的贡献。太阳能光伏发电是一种清洁安全的可再生能
源,不需要任何的原材料的燃烧,不产生任何污染。目前,太阳能光
伏发电技术己经成熟、可靠、实用,使用寿命可以达到25年以上,
而目前太阳组件成本仍然较高,与其它发电形式相比,其不足之处是
一次投资较大,其优点是相对的运行费用极低。随着太阳组件制备技
11
术的发展,光电转换效率的进一步提高,成本的进一步下降以及电价
的逐步提高,将会出现更多的分布式光伏电站。该电站的建成及示范,
可在相关的领域内学习新技术、积累丰富的经验。本工程投产后,可
减少常规燃煤电厂燃煤消耗量,从而减少二氧化硫、二氧化碳、氮氧
化物和粉尘的排放,有助于改善并保持当地区域空气质量和生态环境。
该项目的建设可减少大气污染,改善当地的空气质量环境,有利
于环境和资源保护,符合国家政策,所采取的环境保护措施先进、可
靠、可行,从环保角度初步考虑是可行的。
2.2.5实现土地的立体化增值利用
通过开展“光伏+”项目研究,探索光伏产业与农业、生态、建筑
等多领域融合的开发可行性以及开发体系,助力“光伏项目的开发、
落实和实施,打造通往新产业、新模式的桥梁。
林光互补是独具特色的一种造林模式,充分利用光伏板架与地面
设置高差的足够空间,大力发展经济灌木种植,让光伏发电与林业开
发有机结合,既可实现土地的立体化增值利用。
根据项目区风沙致灾机理及风沙灾害特点,因地制宜、因害设防
地采用植被种植方式防治风沙措施,构建一种风沙综合防护体系,使
项目区的风沙灾害得到有效治理和控制,从而起到不影响光伏电站正
常运营的效果。
12
第三章技术原理及发电量
3」太阳能发电原理
太阳能光伏利用是一项高新技术,使用物理学的光生伏特效应直
接将太阳能光能转变为电能,所以这种太阳能发电技术也称为光伏发
电,目前常规使用晶体硅太阳电池组件、非晶硅太阳电池组件、铜锢
硒薄膜太阳电池组件、硫化镉薄膜太阳电池组件,其中晶体硅太阳电
池组件占市场的90%以上。太阳能光伏发电的优点是:没有运动部
件,无噪声,无污染,模块化安装,建设周期短,避免长距离输电,
可就近供电。太阳能光伏并网发电系统主要由光伏方阵、并网逆变器、
测量通信系统及公共电网组成。光伏方阵将太阳能转化为电能(直流
电),并传递到与之相连的逆变器上,逆变器将直流电(DC)转变成交
流电(AC),输出电力与公共电网相连接,为当地提供电力。光伏并网
型发电模式,主要用于已经有电网的地方,即白天有太阳时光伏系统
发电直接输送到电网上,是对电网的一种重要补充。
3.2光伏电源系统设备选择
3.2.1光伏组件
光伏组件简介:光伏组件是将太阳能直接转变为直流电能的部件,
是光伏电源系统的核心部件,求具有非常好的耐侯性,能在室外严酷
的条件下长期稳定可靠地运行,同时具有高的转换效率。晶体硅光伏
组件主要包括单晶硅和多晶硅,是目前较成熟、稳定、可靠的光伏组
13
件,与薄膜光伏组件一样,在光照及常规大气环境中使用会有部分衰
减;晶硅太阳能电池背表面需具备的性能包括:良好的耐气候性能、
层压温度(个人理解:层压温度是指太阳能电池片的封装温度)下不
发生任何变化、与粘接材料结合牢固、热阻低,可阻止水或水蒸气与
太阳能电池片接触。
本项目拟采用晶硅太阳能组,要求经过国内的常规检测或国际著
名机构的认证,如通过GB/T9535或IEC61215的及
GB/T18911-2002/IEC61646:1996的测试。
3.2.2逆变器
逆变器是把光伏阵列连接到系统的部分,配置有最大功率跟踪器,
可以将直流电(DC)转化为交流电(AC),并具有最大功率跟踪功能。最
大功率跟踪器(MPPT)是一种电子设备,无论负载阻抗变化还是由温
度或太阳辐射引起的工作条件的变化,都能保证光伏阵列工作在输出
功率最佳状态,实现阵列的最佳工作效率。逆变器的选型主要对以下
几个指标进行比较:
(1)逆变器输入直流电压的范围:太阳能光伏组件串的输出可压
受日照强度、天气条件及负载影响变化范围比较大,要求逆变器能够
在较大的直流输入电压范围内正常工作,并保证输出交流电压的稳定。
(2)逆变器输出效率:大功率逆变器在满载时,效率必须在9%或
9%以上,即使逆变器的额定功率在10%情况下,也要保证90%以上
的转换效率。
14
(3)逆变器输出波形:为使光伏阵列所产生的直流电经逆变后向
公共电网并网供电,要求逆变器的输出电压波形、幅值及相位等与公
共电网一致,以实现向电网无扰动平滑供电。所选逆变器输出电流波
形应良好,波形畸变以及频率波动低于门槛值。
(4)最大功率点跟踪:逆变器的输入终端电阻应自动适应于光伏
发电系统的实际运行特性,保证光伏发电系统运行在最大功率点。
(5)可靠性和可恢复性:逆变器应具有一定的抗干扰能力、环境
适应能力、瞬时过载能力及各种保护功能,如:过电压情况下,光伏
发电系统应正常运行;过负荷情况下,逆变器需自动向光伏组件特性
曲线中的开路电压方向调整运行点,限定输入功率在给定范围内;故
障情况下,逆变器必须自动从主网解列。
(6)监控和数据采集:逆变器应有多种通讯接口进行数据采集并
发送到远控室,其控制器还应有模拟输入端口与外部传感器相连,测
量日照和温度等数据,便于整个电站数据处理分析。逆变器主要技术
指标还有:额定容量、输出功率因数、额定输入电压、额定电流、电
压调整率、负载调整率、谐波因数、总谐波畸变率和畸变因数等,逆
变器的功能是将光伏组件在太阳光的照射下产生的直流电转换为频
率50赫兹的交流电,具有与公共电网抑制的正弦波型交流电。它是
整流的逆向过程,称之为“逆变”。太阳电池在阳光照射下产生直流电,
然而以日常生活中使用的电器产品为例,只有部分电器直接用直流电
供电,而大部分电器如电视机、洗衣机、电冰箱、微波炉、空调器等
均不直接用直,流且供电,绝大多数动力机械也是如此。当大电网供
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电系统需要升高电压或降低电压时,交流电源系统中只需增加变压器
装置就能实现,而在直流电源系统中升压降压技术与装置就要复杂得
多,对逆变器的性能也有较高的要求。由于光伏系统投资较高,太阳
组件所发电是非常宝贵的,要求逆变器具有较高的逆变效率,且提高
系统的总体效率。并网逆变器均是正弦波逆变器,并具有最大功率跟
踪系统,以保障光伏系统始终工作在最大功率点。正弦波逆变器的特
点是:综合技术性能好,功能完善,但线路复杂,普遍采用脉宽调制
技术。其优点是:输出波形好,失真度很低,对通信设备无干扰,噪
声也很低,应用范围广,整机保护功能齐全,效率高。并网逆变器还
有对电网监测功能,能与电网保持相同相位和频率,在电网停电时能
及时将光伏系统与电网断开,避免继续对电网供电造成事故,在电网
恢复通电后能及时废复向电网送电,即具有可靠的“防孤岛效应”功能。
323其他辅助系统
光伏组件需要用牢固的夹具与彩钢瓦屋面可靠固定连接,形成光
伏方阵,组件之间使用专用直流电缆进行连接,经过汇流箱汇流后再
经过电缆与逆变器相连。本工程在混凝土屋面和彩钢瓦屋面实施,屋
面四周女儿墙产生的阴影影响需避免。在组件支架设计中须考虑整个
支架系统和组件的自重对屋面的影响,确保满足屋面的荷载要求。光
伏电站中的组件阵列占用面积较广,雷电对光伏电站运行有一定的危
害,电站应采取可靠的防雷接地措施。并网光伏电源系统通常还具有
发电量统计功能,此外应还有太阳辐射、环境温度、风速、电站的实
16
时发电监测系统及重要参数的远程监测系统等。同时,光伏电站应充
分利用并网逆变器的无功容量及其调节能力,当并网逆变器的无功容
量不能满足系统电压调节需要时,应在光伏发电站配置无功补偿装置,
并综合考虑光伏发电站各种出力水平和接入系统后各种运行工况的
暂态、动态过程,配置足够的动态无功补偿容量。
3.4发电量估算
1、并网光伏系统转换效率发电量未计及光伏组件的效率逐年衰
减、场地方位角等造成的发电量损失、光伏电站的汇流线路损耗等原
因。因此光伏电站逐年发电量的预测值会有所降低,其计算公式为(不
考虑组件衰减):光伏发电站上网电量Ep计算如下:
EP=HAXP"XK
式中:
HA——为倾斜面太阳能总辐照量(kW-h/m2);
Ep——为上网发电量(kW-h);
PAZ——组件安装容量(kW);
K——为综合效率系数。(注:K综合效率系数中不含水平面转
化成倾斜面的系数C)
2、综合效率系数年发电量的修正系数主要考虑以下因素
(1)交流输电线路的能量损失修正通过初步估算输电线路损失
约占总发电量的1%,即修正系数取99%。
(2)逆变器及变压器效率修正根据选取的逆变器和变压器产品
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参数,逆变器效率为98.7%,变压器效率为98%,因此,逆变器及变
压器效率修正系数取96.7%。
(3)尘土覆盖修正由于气候原因,迨成光伏发电组件表面覆盖
了灰尘或积雪造成的发电量损失,取2%。
(4)工作温度损耗修正电池板工作温度可以由以下公式计算:
NOCT-20
Tc-Ta=(219+832Kt)———
NOCT=45℃,Kt晴朗指数0.7,Tc为电池板温度,Ta为环境温
度,根据温度平均值及电池组件的温度效率因素,
Hump=a*(Tc-25)
a为多晶硅的温度功率衰减因子,本包池板为-0.45%/℃。
计算时考虑考虑各月根据辐照量计算加权平均值,可以计算得到
加权平均值为4%o
(5)组件串联不匹配产生的效率降低组件串联因为电流不一致
产生的效率降低,根据电池板出厂的标称偏差值,取为2%。
(6)直流部分线缆功率损耗根据项目的直流部分的线缆连接,
直流部分的线缆损耗取2%。
(7)沙尘、雾霾等恶劣天气影响修正由于沙尘、雾霾等天气原
因,造成组件所接收的太阳能辐射量降低,取2%。
(8)其他因素修正除上述各因素外,影响光伏电站发电量的还
包括不可利用的太阳辐射损失、近年来辐射量呈缓慢下降趋势、最大
功率点跟踪精度影响及光伏发电系统可用率折减及组件方位角影响
18
等因素,取3.5%。
(9)总体系统效率根据以上各部分的效率和损耗计算,得到系
统总体平均效率为85%,本工程发电量约1318.64万kWho
19
第四章太阳能资源
41全国太阳能资源概况
太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、自然地理状况和气
候条件有关。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2000ho根据《太阳能资源等级总辐射》
(GB/T31155-2014),太阳能资源划分为四类(表3.1)0我国太阳能
水平面总辐射分布图见4.1。
表4.1太阳能资源丰富程度等级
等级名称太阳总辐射年总量等级符号
>1750kWh/(m*-a)
最丰富A
>6300MJZ(m^a)
1400-1750kWh/(m'a)
很丰富B
5040〜6300MJ/(m*a)
1050—1400kWh/(itfa)
丰富C
3780〜5040MJ/(m'a)
<1050kWh/(Itfa)
一般D
<3780MJ/(m'a)
图4.1全国太阳能总辐射分布图
4.2**省日照特点
**省气候干燥,气温日较差大,光照充足,太阳辐射强。省光
照充足,光能资源丰富,年日照时数为1700〜3300h,自东南向西北
增多。河西走廊年日照时数为2800〜3300h,是日照最多的地区;陇
南为1800—230011,是日照最少的地区;陇中、陇东和甘南为2100〜
20
2700h**省光照充足,光能资源丰富,年日照时数为1700〜3300h,
自东南向西北增多c河西走廊年日照时数为2800〜3300h,是日照最
多的地区;陇南为1800〜2300h,是日照最少的地区;陇中、陇东和
甘南为2100〜2700h。
虽然**省气候干燥,气象灾害危害重,但干旱气候区丰富的光能、
热量、风力资源、大气成分资源等气候资源,是可再生利用的。可以
根据**省气候资源的分布状况,开展气候资源的分区规划,并根据各
区的气候特点,开发利用气候资源,为**的经济建设、社会发展做出
贡献。
图4.2**省多年平均年日照时数
4.3太阳能资源综合评价
**省是我国太阳能资源较丰富的地区,适合利用太阳能发展太阳
能光伏并网电站。项目位于**省**市,根据规划,目前林光互补总面
积为10000.00亩,**储备林种植量好,适合建设光伏电站。从太阳
能资源利用角度来说,利用林地建设光伏发电可行。
21
第五章工程技术方案
本项目太阳能光伏电站装机容量10.00MW。项目选用晶硅太阳
能电池组件。太阳电池组件安装方式采用构造简单、维护少的固定角
度安装方式。项目布置太阳能电池组件组件根据各区域并网逆变器的
电压范围组串,再接入直流防雷汇流箱,汇流后接至并网逆变器。
5.1项目总体布置
本项目位于**市**区**(**干渠西侧)未成林造林地内,项目规划
利用林光互补建设分布式太阳能电站,考虑厂区总体规划建设情况,
可用总面积为10000.00亩。计划在建设光伏发电,结构承载力满足
光伏组件安装,设计满足增加光伏组件的稳定计算等。
1)光伏组件安装形式综合考虑倾斜安装对光伏发电量的优化提
升以及项目形式特点,本次设计光伏组件拟平行安装在屋面。混凝土
采用基础安装,彩钢瓦根据不同的波峰形式,可采用不同截面的铝合
金夹持块将光伏组件固定在屋面上。
2)承重分析新增重量主要来自光伏组件、汇流箱、逆变器、光
伏支架、支架配重块等构件的重量。目前一般采用的晶硅太阳能组每
块的重量约为18kg〜20kg,组件尺寸规格为165()mmx992mmx40mm
(长x宽x厚)。本项目形式为林光互补光伏建设,经初步评估,项目
基本可满足光伏的安装要求,具体以提供的承载力报告为准。
22
5.2主要设备选型
5.2.1光伏组件选型
本项目建设一个1().()()MW分布式光伏并网电站,采用晶硅太阳
能组。所需光伏组件包括且不限于:光伏电池板;支架;检测装置;
专用工具、随机备品备件。
5.2.1.1标准和规范
IEC61215《晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》
IEC61730.1《光伏组件的安全性构造要求》
IEC61730.2《光伏组件的安全性测试要求》
SJ/T11127-1997《光伏(PV)发电系统过电压保护一导则》
GB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》
EN61701-1999《光伏组件盐雾腐蚀试验》
EN61829-1998《晶体硅光伏方阵LV特性现场测量》
EN61721-1999《光优组件对意外碰撞的承受能力(抗撞击试脸)》
EN61345-1998《光伏组件紫外试验》
GB6495.1-1996《光伏器件第1部分:光伏电流一电压特性的测量》
GB6495.2-1996《光伏器件第2部分:标准太阳电池的要求》
GB6495.3-1996《光伏器件第3部分:地面用光伏器件的测量原理
及标准光谱辐照度数据》
GB6495.4-1996《晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照
23
度修正方法》
GB6495.5-1997《光伏器件第5部分:月开路电压法确定光伏(PV)
器件的等效电池温度》
(ECT)GB6495.7-2006《光伏器件第7部分:光伏器件测量过程中
引起的光谱失配误差的计算》
GB6495.8-2002《光伏器件第8部分:光伏器件光谱响应的测量》
测量
GB/T18210-2000《晶体硅光伏(PV)方阵I-V特性的现场测量》
GB/T18912-2002《光伏组件盐雾腐蚀试验》
GB/T19394-2003《光伏(PV)组件紫外试验》
GB/T1338—1992《机电产品包装通用技术条件》
GB/T191-2008《包装储运图示标志》
GB20047.1-2006《光伏(PV)组件安全鉴定第1部分:结构要
求》
GB20047.2-2006《光伏(PV)组件安全鉴定第2部分:试验要
求》
GB/T14009-1992《太阳能电池组件参数测量方法》
GB/T11009-1989《太阳电池光谱响应测试方法》
GB/T11010-1989《光谱标准太阳电池》
GB/T11012-1989《太阳电池电性能测试设备检验方法》
IEEE1262-1995《太阳电池组件的测试认证规范》
SJ/T10173-199ITDA75《单晶硅太阳电池》
24
SJ/T10459-1993《太阳电池温度系数测试方法》
SJ/TU209-1999光伏器件第6部分标准太阳电池组件的要求上述
标准、规范及规程仅是本工程的最基本依据,并未包括实施中所涉及
到的所有标准、规范和规程,并且所用标准和技术规范均应为合同签
订之日为止时的最新版本。
52L2太阳能光伏电池概述
太阳能光伏发电是太阳能发电的重要分支,主要是指利用太阳能
电池直接将太阳光能转化为电能,而太阳能电池通常是利用半导体器
件的光伏效应原理进行光电转换,按照光伏电池片的材质,太阳能电
池大致可以分为两类,一类是晶体硅太阳能电池,包括单晶硅太阳能
电池、多晶硅太阳能电池;另一类是薄膜太阳能电池,主要包括非晶
硅太阳能电池、谛化镉太阳能电池以及铜锢银二硒太阳能电池等。目
前,以高纯度硅材料作为主要原材料的晶体硅太阳能电池是主流产品。
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,效率最高的。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
25
圆形或圆角方形,对光伏组件内部电池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。
2、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,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
26
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,2010年非晶硅组件产量占光伏组件总产量的比例约为5%o
硒化铜锢(cis)薄膜是一种族化合物半导体,硒化铜锢薄
膜光伏电池属于技术集成度很高的化合物半导体光伏器件,由在玻璃
或廉价的衬底上沉积多层薄膜而构成。CIS薄膜电池具有以下特点:
.光电转换效率高,效率可达到17%左右,成本低,性能稳定,抗辐射
能力强。目前,CIS光伏电池实现产业化的主要障碍在于吸收层CIS
薄膜材料对结构缺陷过于敏感,使高效率电池的成品率偏低。这种电
池的原材料锢是较稀有的金属,对这种电池的大规模生产会产生很大
的制约。硅化镉是一种化合物半导体,其带隙最适合于光电能量转换。
用这种半导体做成的光伏电池有很高的理论转换效率。谛化镉的光吸
收系数很大,对于标准AM0太阳光谱,只需0.2微米厚即可吸收50%
的光能,10微米厚几乎可吸收100%的入射光能。硫化镉是制造薄膜、
高效光伏电池的理想材料,谛化镉薄膜光伏电池的制造成本低,是应
用前景最好的新型光伏电池,它已经成为美、德、日、意等国研究开
27
发的主要对象。目前,已获得的最高效率为16.5%。但是,有毒元素
Cd对环境的污染和对操作人员健康的危害是不容忽视的,各国均在
大力研究加以克服C
521.3光伏组件主要性能
光伏电池组件为室外安装发电设备,若伏组件是光伏发电系统的
核心部件,其各项参数指标的优劣直接影响着整个光伏发电系统的发
电性能。表征太阳能组件性能的各项参数为:标准测试条件下组件峰
值功率、最佳工作电流、最佳工作电压、短路电流、开路电压、最大
系统电压、组件效率、短路电流温度系数、开路电压温度系数、峰值
功率温度系数等。要求具有非常好的耐侯性,能在室外严酷的环境下
长期稳定可靠地运行,同时具有高的转换效率。目前市场上成熟的光
伏电池产品主要有以下几种类型:晶硅组件(单晶硅、多晶硅)、薄
膜组件(非晶硅、硅化镉、铜锢硒)。晶体硅和非晶硅薄膜组件须分
别按照GB/T9535(或IEC61215)和GB/T18911(或IEC61646)标
准要求,通过国家批准认证机构的认证。光伏组件应严格按照上述标
准、规范及规程进行各种可靠性实验测试c为突出项目的示范性,要
求提供的组件全部符合相应的质量标准。光伏组件厂商通过CE、
TUVRheinland、UL、鉴衡CGC等相关国内外认证,并符合IEC61215,
IEC61730等国家强制性标准要求。光伏组件采用先进、可靠的加工
制造技术,结构合理,可靠性高,能耗低,不污染环境,维护保养简
便。光伏组件各部件在正常工况下应能安全、持续运行,不应有过度
28
的应力、温升、腐蚀、老化等问题。在标准试验条件下(即:大气质
量AM=1.5,辐照度1000W/m2,电池工作温度为25±2℃,标准太阳
光谱辐照度分布符合GB/T6495.3规定),光伏组件的实际输出功率
必须在标称功率(0〜+3W)偏差范围内。组件的光电转换效率、使
用寿命、整体质保期、功率衰减率应满足光伏组件特性和现行国家标
准,并符合本招标文件“性能指标及要求”的相关规定。采用化合物薄
膜、聚光等新型光伏电池技术须有成功案例。光伏组件防护等级不低
于IP65o每块光伏纽件应带有正负出线、正负极连接头和旁路二极管
(防止组件热斑故障)。自带的串联所使用的电缆线应满足抗紫外线、
抗老化、抗高温、防腐蚀和阻燃等性能要求,选用双绝缘防紫外线阻
燃铜芯电缆,电缆性能符合GB/T18950-2003性能测试的要求;接线
盒(引线盒)应密封防水、散热性好并连接牢固,引线极性标记准确、
明显,采用满足IEC标准的电气连接;采用工业防水耐温快速接插件,
接插件防锈、防腐蚀等性能要求,并应满足符合相关国家和行业规范
规程,满足不少于25年室外使用的要求。本项目建设一个10.00MW
分布式光伏并网电站。本方案按照此进行设计,因此要求同一光伏发
电单元内光伏组件的电池片需为同一批次原料,表面颜色均匀一致,
无机械损伤,焊点无氧化斑,电池组件的LV曲线基本相同。光伏电
池组件强度测试,应该按照IEC61215光伏电池的测试标准,钢球坠落
实验的测试要求,可以承受直径25mm±5%,质量7.53克±5%的冰雹
以23m/s速度撞击。并满足以下要求:
撞击后无如下严重外观缺陷:1)破碎、开裂、弯曲、不规整或损
29
伤的外表面;
2)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;
3)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;
4)表面机械完整性,导致组件的安装和/或工作都受到影响。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个通路,
气泡或脱层的几何尺寸和数量符合相应的产品详细规范规定。组件在
外加直流电压1150V时,保持1分钟,无击穿、闪络现象。绝缘性
能:对组件施加500V的直流电压,测量其绝缘电阻应不小于50MQ,
漏电电流V50/A。光伏电池受光面有较好的自洁能力;表面抗腐蚀、
抗磨损能力满足相应的国标要求。
5.2.L4光伏组件选型对比
薄膜组件价格昂贵,考虑经济成本,本次设计不采用薄膜组件。
晶硅组件的功率规格较多,目前255Wp〜315Wp组件国内均有生产
厂商生产。本工程系统为光伏发电,对光伏组件重量要求较高,所以
应优先选用容量大的光伏组件,以减少占地面积,降低光伏组件产生
的恒荷载量。由于300Wp以上组件尺寸多为1956*992*40mm,尺寸
较大,重量大于20kg;本次光伏组件拟选用晶硅组件。选择晶硅组
件,是因为尺寸适中,重量小,技术成熟,高效电源,市场普及率高。
30
522逆变器选型
1、范围本项目光伏电站所需逆变器,包括光伏逆变器;专用工
具;随机备品备件,投标人可对系统进行优化设计。
2、标准和规范
DL/T527—2002静态继电保护装置逆变电源技术条件
GB/T13384—1992机电产品包装通用技术条件
GB/T191-2008包装储运图示标志
GB/T14537—1993量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验
GB16836—1997量度继电器和保护装置安全设计的一般要求
DL/T478—2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件
GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求
GB/T20046-2006光伏(PV)系统电网接口特性
(IEC61727:2004,MOD)
GB/Z19964-2005光伏发电站接入电力系统技术规定
GB/T2423.1-2001电工电子产品基本环境试验规程试验A:低温
试验方法
GB/T2423.2-2(X)1电工电子产品基本环境试验规程试验B:高温
试验方法
GB/T2423.9-2001电工电子产品基本环境试验规程试验Cb:设备
用恒定湿热试验方法
GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)(IEC60529:1998)
GB3859.2-1993半导体变流器应用导则
31
GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波
GB/T15543-1995电能质量三相电压允许不平衡度
GB/T12325-2003电能质量供电电压允许偏差
GB/T15945-1995电能质量电力系统频率允许偏差
GB19939-2005太阳能光伏发电系统并网技术要求
SJ11127-1997光伏(PV)发电系统的过电压保护——导则
GB20513-2006光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则
GB20514-2006光伏系统功率调节器效率测量程序
GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)
GB/T4942.2-1993低压电器外壳防护等级
GB3859.2-1993半导体变流器应用导则
Q/SPS22-2007并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法电
磁兼容性相关标准:EN50081或同级以上标准
EMC相关标准:EN50082或同级以上标准电网干扰相关标准:
EN61000或同级以上标准电网监控相关标准:UL1741或同级以上标
准电磁干扰相关标准:GB9254或同级以上标准
GB/T14598.9辐射电磁场干扰试验
GB/T14598.14静电放电试验
GB/T17626.8工频磁场抗扰度试验
GB/T14598.3-936.0绝缘试验
JB-T7064-1993半导体逆变器通用技术条件3.2规范和标准并网
逆变器应满足国网公司2009年7月下发的《国家电网公司光伏电站
32
接入电网技术规定(试行)》要求。
上述标准、规范及规程仅是本工程的最基本依据,并未包括实施
中所涉及到的所有标准、规范和规程,并且所用标准和技术规范均应
为合同签订之日为止时的最新版本。
3、逆变器的选择标准
(1)须为优质知名品牌;
(2)逆变器有CCC或CE认证并通过国网电科院的零电压和低
电压测试;
(3)由符合相应的图纸和工艺要求所规定的材料和元件制造,
经过制造厂的常规检验、质量控制、按合格方法生产。设备应该是完
整的,附带制造厂的储运、安装和电路连接指示;
(4)适应使用环境;
(5)逆变器主要设备、电子元器件全部用工业级或以上级别。
4、逆变器技术要求光伏并网逆变器1下称逆变器)是光伏发电
系统中的核心设备,必须采用高品质性能良好的成熟产品。逆变器将
光伏方阵产生的直流电(DC)逆变为三相正弦交流电(AC),输出
符合电网要求的电能。
逆变器应该满足以下要求:
(1)单台逆变器的额定容量按审定后的设计文件确定。
(2)并网逆变器的功率因数和电能质量应满足中国电网要求,
各项性能指标满足国网公司下发的光伏电站接入电网技术规定。
(3)逆变器设备应能在本工程海拔高度的地区使用,逆变器额
33
定功率应满足用于本项目海拔高度的要求,其内绝缘等电气性能满足
要求。
(4)逆变器的安装应简便,无特殊性要求。
(5)逆变器应采用光伏电池组件最大功率跟踪技术(MPPT)。
(6)逆变器供货商要求具有270kW及以上逆变器安全运行3年
以上经验。
(7)逆变器要求能够自动化运行,运行状态可视化程度高。显
示屏可清晰显示实时各项运行数据,实时故障数据,历史故障数据,
总发电量数据,历史发电量(按月、按年查询)数据。要求具有故障
数据自动记录存储功能,存储时间大于10年。
(8)逆变器应具有相应至少具有1个RS485通讯接口和1个标
准以太网接口,能够向中央监控系统等远程监控设备传输数据。
(9)逆变器本体要求具有直流输入分断开关,紧急停机操作开
关;每台逆变器交流输出侧不应带有隔离变压器。
(10)逆变器应具有如下控制保护功能(不限于):
1)直流输入欠压保护:Vdc达到规定的最低电压时,逆变器自
动关机并发出警告信号。
2)直流输入过压保护:当光伏输入直流电压超过设定的最高值
时,逆变器自动关机并发出警告信号;
3)交流输出过压保护:当输出电压达到110%额定电压时,逆变
器自动关机并发出警告信号;
4)交流输出过电流保护:当输出电流超过123.3%额定电流3()
34
秒或超过150%额定电流3秒时,逆变器自动关机并发出警告信号;
5)输出短路保护:当负载侧发生短路时,逆变器自动关机并发
出警告信号;
6)具有防雷保护措施;
7)具备防孤岛保护,并在启动防孤岛保护后,具备延时判断恢复
功能。
8)直流配电柜具备电压监控和各支路电流监控功能,交流柜和变
压器低压侧使用独股软电缆连接;
9)供电电网相序保护,并网逆变器必须具备电网相序检测功能,
当连接到逆变器的电网电压是负序电压时,逆变器必须停机并报警或
通过逆变器内部调整向电网注入正序正弦波电流;
10)输入过流保护,并网逆变器的额定输入电流应大于光伏组串
在+85℃时的短路电流,当出现输入过流时,过流保护电路动作并报
警;
11)内部短路保护,当并网逆变器内部发生短路时(如IGBT直
通、直流母线短路等),逆变器内的电子弓路、保护熔断器和输出断
路器应快速、可靠动作,任何情况下都不能因逆变器内部短路原因导
致电网高压侧的高压断路器动作,否则,认为并网逆变器存在设计缺
陷;
12)过热保护,并网逆变器应具备机内环境温度过高保护(例如
着火引起的机箱内环境温度过高)、机内关键部件温度过高保护等基
本过热保护功能;
35
13)保护的灵敏度和可靠性,在正常的逆变器运行环境和符合国
标要求的电网环境下,逆变器不应出现误停机、误报警和其他无故停
止工作的情况;
14)整机阻燃性,逆变器走线应使用阻燃型电线和电缆,线槽和
线号标记套管等应采用阻燃材料,逆变器机体内应装有环境温度保护
继电器(温度继电器)以加强整机的故障保护能力。逆变器在任何情
况下均不能产生蔓延性明火;
15)光伏阵列及逆变器本身的接地检测及保护功能等。并且能相
应给出各保护功能动作的条件和工况(即何时保护动作、保护时间、
自恢复时间等)。
(11)逆变器必须具备负极接地功能。
(12)逆变器须按照CNCA/CTS0004:2009认证技术规范要求,
通过国家批准认证机构的认证。
(13)逆变器平均无故障时间不低于5年,使用寿命不低于25
年。
5、逆变器基本参数要求按审定后的设计文件确定,并提供如下
参数:
1)逆变设备供应商应在国内具有自主研发、设计、生产、试验
设备的能力。
2)具备国家批准的认证机构颁发的认证证书及国网电科院
《GB/T19964光伏发电站接入电力系统技术规定》标准检测报告,并
且须按照CNCA/CTS0004:2009认证技术规范要求。
36
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