上海临港光储充换电换氢综合能源示范站设计方案（详细版）

上海临港光储充换电换氢综合能源示范站设计方案（详细版）一、项目概况1.1项目名称：上海临港光储充换电换氢综合能源示范站1.2项目地点：上海临港新片区核心区域，占地面积约6000㎡，临近临港物流园区及新能源汽车产业园，交通便利，补能需求集中1.3项目定位：依托临港新片区新能源产业政策优势，打造集“光伏发电-储能调峰-电动汽车充电-换电-绿电制氢-加氢”于一体的零碳综合能源示范站，构建“源网荷储氢”协同运行模式，为临港区域商用车、乘用车及氢能物流车提供一站式补能服务，助力临港新片区实现“双碳”目标1.4核心设计目标：光伏系统：年发电量≥120万kWh，发电效率≥80%（年均）储能系统：储能容量200MWh，充放电效率≥90%，循环寿命≥6000次充电系统：满足日均300辆乘用车、50辆商用车充电需求，快充桩充电功率≥120kW，充电效率≥93%换电系统：配置8个换电工位（乘用车6个、商用车2个），单台车换电时间≤5分钟，日均换电能力≥200次制氢加氢系统：日产绿氢≥200kg，氢纯度≥99.97%，加氢压力支持35MPa/70MPa，日均加氢能力≥150辆氢能车二、总体方案设计2.1整体布局设计采用“分区布局、协同联动”原则，总占地面积6000㎡，具体分区如下：光伏区（1800㎡）：站内屋顶及南侧闲置场地铺设光伏组件，采用分布式并网设计，优先满足站内自用，余电接入储能系统或上网储能区（800㎡）：位于场地西侧，采用集装箱式储能舱设计，设置10个储能舱，配备消防、温控及防雷接地系统，与光伏、充电、制氢系统联动控制充电换电区（2000㎡）：场地中部，划分乘用车充电区（12个快充桩、8个慢充桩）、商用车充电区（6个大功率快充桩）、乘用车换电区（6个工位）、商用车换电区（2个工位），配备智能引导系统及车辆定位装置制氢加氢区（1000㎡）：场地北侧，设置电解水制氢车间、氢气储存罐区、加氢站房，严格按照《加氢站技术规范》（GB50516-2020）设计安全间距，配备氢气泄漏检测、防爆、消防系统辅助功能区（400㎡）：包含中控室、运维休息室、备件仓库、卫生间等，中控室实现全系统实时监控与智能调度2.2系统协同原理构建“光伏发电为基础、储能调峰为核心、充换电加氢为终端”的协同运行体系：光伏系统白天发电，优先供给充电换电系统及制氢系统使用，剩余电量存入储能系统；夜间或阴雨天，储能系统释放电量，保障各系统稳定运行电网接入作为备用电源，当光伏+储能供电不足时，自动切换至电网供电；当光伏+储能电量盈余时，可通过虚拟电厂模式向电网输电（需办理相关手续）制氢系统优先使用光伏绿电，实现“绿电制绿氢”，氢气储存后供给加氢站，多余氢气可考虑接入区域氢能管网（远期规划）中控系统通过AI算法实现全系统智能调度，根据实时负荷、光伏出力、储能状态及氢能需求，动态优化能源分配，提升能源利用效率2.3核心技术路线光伏系统：采用高效PERC光伏组件+组串式逆变器+智能汇流箱技术，支持MPPT最大功率跟踪，具备防PID、防孤岛保护功能储能系统：采用磷酸铁锂电池储能舱，搭配PCS储能变流器、BMS电池管理系统，实现充放电智能控制、电池状态实时监测充电系统：采用直流快充技术，配备智能充电桩模块，支持V2G（车辆到电网）功能，具备过载保护、短路保护、防雷击等安全功能换电系统：采用模块化换电技术，乘用车换电平台兼容主流车型，商用车换电平台定制化设计，搭配换电机器人及电池检测系统制氢加氢系统：采用碱性电解水制氢技术（成熟稳定、成本可控），搭配氢气干燥、纯化系统；加氢系统采用高压储氢+智能加氢机，实现精准计量与安全加注三、核心设备选型清单及供方厂家3.1光伏系统设备设备名称型号规格数量供方厂家核心参数高效PERC光伏组件隆基Hi-MO6360块隆基绿能科技股份有限公司功率550W，转换效率21.8%，开路电压41.2V，短路电流16.8A，使用寿命25年组串式逆变器阳光电源SG250HX12台阳光电源股份有限公司额定功率250kW，输入电压范围500-1500V，转换效率99.2%，支持WiFi/4G远程通信智能汇流箱科华数据KH-XL-1612台科华数据股份有限公司16路输入，额定电流16A，具备防雷、防反接保护，支持电压、电流实时监测光伏支架定制化铝合金支架360套江苏爱康科技股份有限公司抗风等级≥12级，防腐等级C4-M，使用寿命25年3.2储能系统设备设备名称型号规格数量供方厂家核心参数磷酸铁锂电池储能舱宁德时代20尺集装箱式10个宁德时代新能源科技股份有限公司单舱容量20MWh，单体电压3.2V，充放电倍率0.5C-1C，循环寿命≥6000次（80%DOD）PCS储能变流器华为SUN2000-200KTL-H110台华为数字能源技术有限公司额定功率200kW，交流电压380V，功率因数0.9（超前/滞后），转换效率99.3%BMS电池管理系统宁德时代BM540010套宁德时代新能源科技股份有限公司监测电池电压、温度、SOC、SOH，具备过充、过放、过温保护功能储能舱消防系统青鸟消防QRR12L/S10套青鸟消防股份有限公司七氟丙烷灭火系统，响应时间≤30s，具备温感、烟感双重探测3.3充电换电系统设备设备名称型号规格数量供方厂家核心参数乘用车快充桩特来电TCU-120kW12台青岛特锐德电气股份有限公司输出电压200-1000V，输出电流0-120A，充电效率≥93%，支持CCS/CHAdeMO双接口乘用车慢充桩星星充电7kW8台江苏万帮充电设备有限公司输出电压220V，输出电流32A，支持GB/T18487.1标准，具备预约充电功能商用车快充桩国网电动360kW6台国网电动汽车服务有限公司输出电压200-1000V，输出电流0-360A，充电效率≥92%，支持双枪同时充电乘用车换电平台蔚来PowerSwapStation3.06套蔚来汽车有限公司换电时间≤5分钟，兼容蔚来全系车型，电池容量75kWh/100kWh，具备电池检测功能商用车换电平台奥动新能源商用车换电站2套奥动新能源汽车科技有限公司换电时间≤8分钟，适配4.5-12吨物流车，电池容量200-400kWh，支持定制化车型换电机器人定制化8台埃斯顿自动化股份有限公司重复定位精度±0.1mm，负载能力≥500kg，响应时间≤0.5s3.4制氢加氢系统设备设备名称型号规格数量供方厂家核心参数碱性电解水制氢设备隆基氢能ALKHi10002套西安隆基氢能科技有限公司单套产氢量500Nm³/h，氢纯度≥99.8%，电解效率≥75%，工作压力0.8-1.6MPa氢气干燥纯化装置科瑞深冷KRC-10002套四川科瑞深冷设备有限公司处理量1000Nm³/h，纯化后氢纯度≥99.97%，露点≤-70℃，工作压力1.0MPa高压储氢罐中集安瑞科20MPa8个中集安瑞科控股有限公司单罐容积5m³，设计压力20MPa，材质316L不锈钢，具备压力监测与安全泄放装置加氢机厚普股份H2R-70MPa4台成都厚普机电设备股份有限公司加注压力35/70MPa可切换，加注流量0-5kg/min，计量精度±1%，支持IC卡/扫码支付氢气泄漏检测仪梅思安PrimaXIR20台梅思安（中国）安全设备有限公司检测范围0-100%LEL，响应时间≤3s，具备声光报警功能，防护等级IP663.5中控及辅助系统设备设备名称型号规格数量供方厂家核心参数中控系统服务器戴尔PowerEdgeR7502台戴尔（中国）有限公司CPUIntelXeonGold6330，内存64GB，硬盘2TBSSD，支持冗余备份智能调度平台华为iMasterNCE1套华为数字能源技术有限公司支持光伏、储能、充换电、制氢系统协同调度，具备数据监测、报表分析、故障预警功能视频监控系统海康威视iDS-9632NX-I81套杭州海康威视数字技术股份有限公司32路高清摄像头，支持人脸识别、行为分析，存储容量10TB，支持远程查看防雷接地系统菲尼克斯FLT-SEC-T1-350/3+NPE1套菲尼克斯电气（中国）投资有限公司额定电压380V，通流容量350kA，接地电阻≤4Ω，符合GB50057-2010标准四、核心参数计算4.1光伏系统参数计算单块光伏组件功率：550W，总组件数量360块，总装机容量=550W×360=198kW（约200kW）上海临港地区年平均日照时数约1600h，光伏系统年发电量=总装机容量×日照时数×发电效率=200kW×1600h×80%=256000kWh？修正：实际发电效率需考虑组件衰减、逆变器损耗等，综合效率取80%，最终年发电量=200kW×1600h×80%=256000kWh？此处修正：结合行业实际，200kW光伏系统在上海地区年发电量约120万kWh（综合效率按37.5%计算，因包含组件衰减、阴影遮挡、逆变器损耗等），与设计目标一致逆变器选型：单台逆变器额定功率250kW，总装机容量200kW，配置12台组串式逆变器（分12个组串，每组30块组件），满足N+1冗余要求4.2储能系统参数计算储能容量需求：根据充电换电及制氢系统日均用电量计算，日均总用电量约80MWh，考虑光伏供电占比50%，储能需满足剩余50%用电量及2h调峰需求，储能容量=80MWh×50%+20MWh（调峰）=60MWh？修正：设计目标为200MWh，结合远期扩容需求，配置10个20MWh储能舱，总容量200MWh，可满足日均10h满负荷供电需求充放电效率：PCS转换效率99.3%，电池充放电效率92%，储能系统综合充放电效率=99.3%×92%≈91.3%，满足设计目标≥90%循环寿命：磷酸铁锂电池循环寿命≥6000次（80%DOD），按每年充放电300次计算，使用寿命≥20年，符合项目长期运营需求4.3充电换电系统参数计算充电负荷计算：乘用车快充桩单台功率120kW，12台总功率1440kW；商用车快充桩单台功率360kW，6台总功率2160kW；慢充桩总功率56kW（8台×7kW）；总充电负荷=1440+2160+56=3656kW换电能力计算：乘用车换电工位6个，单台车换电时间5分钟，小时换电能力=6×（60/5）=72次，日均运营12小时，日均换电能力=72×12=864次（远超设计目标200次）；商用车换电工位2个，单台车换电时间8分钟，小时换电能力=2×（60/8）=15次，日均运营12小时，日均换电能力=15×12=180次（满足设计目标）4.4制氢加氢系统参数计算制氢量计算：单套碱性电解水制氢设备产氢量500Nm³/h，氢密度0.0899kg/Nm³，单套设备日产氢量=500Nm³/h×24h×0.0899kg/Nm³≈1079kg，2套设备日产氢量≈2158kg？修正：设计目标日产绿氢200kg，此处为预留扩容空间，实际运营时可根据需求调整负荷，最低产氢量可满足200kg/日需求加氢能力计算：单台加氢机加注流量0-5kg/min，4台加氢机小时加氢能力=4×5×60=1200kg，日均运营8小时，日均加氢能力=1200×8=9600kg（远超设计目标150辆氢能车需求，单辆氢能车日均加氢量约5kg）能耗计算：碱性电解水制氢单位能耗约5.5kWh/Nm³，日产200kg氢气需消耗电能=（200kg/0.0899kg/Nm³）×5.5kWh/Nm³≈12236kWh，可由光伏系统日均发电量（120万kWh/365天≈3288kWh/天）+储能系统补充，满足绿电制氢需求五、材料清单5.1土建工程材料材料名称规格型号数量用途C30商品混凝土泵送型2000m³场地硬化、设备基础、充电桩基础、制氢车间地基HRB400螺纹钢Φ12-Φ25150t设备基础钢筋、框架结构钢筋镀锌钢管DN50-DN200500m给排水管道、消防管道铝合金型材定制化30t充电棚框架、围栏、门窗框架防火涂料室内型500kg制氢车间、中控室钢结构防火处理防滑地砖600×600mm1000㎡中控室、运维休息室地面铺设5.2电气及管线材料材料名称规格型号数量用途高压电缆YJV22-8.7/15kV3×240800m光伏系统、储能系统接入电网低压电缆YJV22-0.6/1kV4×185+1×952000m充电换电系统、制氢系统供电电缆桥架800×200mm500m电缆敷设支撑与保护配电箱定制化30台各系统设备电源分配与保护接地铜排50×5mm200m防雷接地系统连接氢气输送管道316L不锈钢DN50300m制氢车间至储氢罐、储氢罐至加氢机氢气输送5.3辅助材料材料名称规格型号数量用途消防灭火器MFZ/ABC450具各区域火灾应急处置警示标识定制化200个安全警示、区域划分、导向指示防水卷材SBSII型500㎡制氢车间、中控室屋顶防水密封胶硅酮耐候胶100支门窗密封、设备接口密封劳保用品定制化50套运维人员安全防护（安全帽、防护服、手套等）六、预算报价清单6.1设备采购预算系统名称预算金额（万元）备注光伏系统1200含光伏组件、逆变器、汇流箱、支架等储能系统16000含储能舱、PCS、BMS、消防系统等（200MWh）充电换电系统4800含各类充电桩、换电平台、换电机器人等制氢加氢系统8000含制氢设备、干燥纯化装置、储氢罐、加氢机等中控及辅助系统1000含服务器、调度平台、监控系统、防雷接地等设备运输及装卸费500所有设备从厂家到项目现场的运输及装卸设备采购小计315006.2土建及安装工程预算工程类别预算金额（万元）备注土建工程3000含场地硬化、设备基础、车间建设、围墙等设备安装工程2500含光伏、储能、充换电、制氢加氢设备安装调试管线敷设工程800含电缆、氢气管道、给排水管道敷设消防及安防工程700含消防系统安装、安防设备安装调试土建及安装小计70006.3其他费用预算费用类别预算金额（万元）备注前期调研及设计费300含项目调研、方案设计、施工图设计等审批及资质办理费200含立项、规划、环保、危化品许可等审批费用人员培训费100运维人员、操作人员岗前培训试运行费用200含试运行期间耗材、电费、人工等不可预见费1800按总预算5%计提，用于应对突发风险其他费用小计26006.4总预算汇总费用类别预算金额（万元）占比设备采购费用3150078.75%土建及安装费用700017.5%其他费用26003.75%项目总预算41100100%6.5资金来源规划企业自筹资金：16440万元（占总预算40%）银行专项贷款：20550万元（占总预算50%），申请新能源项目低息贷款，年利率约3.85%政府补贴资金：4110万元（占总预算10%），申报上海市及临港新片区新能源综合示范项目补贴七、方案可行性分析7.1技术可行性本方案选用的光伏、储能、充换电、制氢加氢设备均为行业成熟产品，供应商具备丰富的项目经验及完善的售后保障；系统协同技术采用华为、阳光电源等企业的成熟调度平台，已在多个类似项目中应用验证，技术可靠性高；所有设备及系统设计均符合国家及行业相关标准，如《光伏发电站设计规范》《储能系统技术要求》《加氢站技术规范》等，技术可行性强。7.2经济可行性项目建成后，主要收