XXXX光伏发电项目初步方案(山东省版本)

张店区政府

光伏发电项目初步方案

沂源蓝科光伏太阳能服务有限公司

二零一四年八月

目录

L1概述...............................................1

1.2建设单位概况......................................1

1.3项目建设背景、内容与规模........................2

1.4编制依据..........................................3

1.5资源条件..........................................4

L6工程设想..........................................14

L7主要设计原则......................................32

1.8项目投资情况.....................................33

1.9环境收益.........................................36

第1章项目概况

1.1概述

1.1.1项目名称

张店区政府240KW光伏电站项目

1.1.2建设单位情况

建设单位：淄博光科太阳能有限公司

法定代表人：张斌

项目负责人：田洪亭

1.1.3项目申请报告编制单位

设计院

1.2建设单位概况

淄博光科太阳能有限公司位于山东沂源经济开发区南悦路1号，

总投资10.3亿元，设计年产1050MW（105万千瓦）晶体硅太阳能电

池组件和200MW电池片。一期工程占地100亩，年产350MW电池

组件已于2013年6月正式投产。

公司已通过TUV版本IS09001质量体系认证、IS014001环境管

理体系认证、OHSAS18001职业健康安全管理体系认证，产品通过了

欧盟CE认证、国家〃金太阳〃认证、德国TUV（光伏行业标志性质量认

证）以及美国的TUV-US（UL1703）认证。

公司拥有国内一流的管理团队和国际先进的工艺装备，高品质、

低成本将使公司在行业内拥有超强的竞争优势。

公司在致力于光伏产品的质量和产量的同时，，重点打造光伏应用

领域的开拓和创新，现已在太阳能路灯、市政节能、屋顶分布式及

离网系统的产品制造取得了可喜的成绩。

公司已与上海黎曼投资顾问有限公司签署上市辅导协议，力争三

年内完成海外上市。

至2015年底，光科将打造成组件产能1.05GW,电池片产能

200MW,铸锭切片产能200MW的综合性光伏企业。员工总数达到

1320人，累计投资10.3亿元,年销售收入达到50亿元,利税5亿元。

1.3项目建设背景、内容与规模

131项目建设背景

随着石油和煤炭的大量开发，不可再生资源保有储量越来越少，

新能源的开发利用是保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选

择，已经提到了战略高度。太阳能、风能和潮汐能等新能源将是未来

一段时间内大规模开发的能源种类。

光伏产业在中国得到快速的发展，受到国家的高度重视，为此李

克强总理亲自参与了国际谈判；颁布了行业发展的法律基础《中华人

民共和国可再生能源法》及修订版；相继从产业规范、应用市场、电

网、技术标准、金融等方面出台了一系列政策支持光伏产业的发展。

不管是从技术、经济，还是规模上来看，太阳能光伏发电都有一

定的优势，被定为最具前景的未来能源。随着光伏组件价格将进一步

降低，光伏发电的竞争力也将大大加强。另外，光伏电站的开发可以

节约大量的燃料和水资源，并改善地区能源结构。

在我国大型光伏并网电站主要集中在西部太阳能资源丰富地区,

然而由于西部电网的消纳能力有限，限制了光伏电站的发展。然而在

土地资源宝贵的东部地区建设大型光伏电站又面临土地利用的问题。

本项目利用高校闲置的屋顶建设太阳能光伏电站，既发展低碳经济，

节能减排，开发绿色清洁新能源，又提高了土地的利用价值。

1.3.2项目建设地点

本项目在山东省淄博市张店区政府闲置屋顶，区域内地势平坦，

交通运输方便，电网配套条件好。

13.3主要建设规模及内容

本工程建设245KW规模太阳能光伏电站，实际容积容量为

245KW,占地1620m2。

一一拟采用980块250Wp多晶硅太阳电池组件，电池组件的安

装角度定位10°，

——采用分块发电，集中并网的系统设计方案，将系统按照所在

建筑分成10个并回发电单元。

1.4编制依据

1）《中华人民共和国可再生能源法》・2006年1月1日实施；

2）《可再生能源发电有关管理规定》•中华人民共和国国家发展

和改革委员会2006年1月5日；

3）《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》-2006年1

月1日实施；

4）《可再生能源中长期发展规划》•中华人民共和国国家发展和

改革委员会2007年9月;

5）电网企业全额收购可再生能源电量监管办法■国家电力监管委

员会令第25号自2007年9月1日起施行；

6）《光伏太阳能工程可行性研究报告编制办法》GD003-2011；

7）本工程可行性研究技术咨询合同；

8）业主提供的原始文件及资料。

1.5资源条件

1.5.1建厂条件

1）本工程站址位于山东淄博市张店区，交通便利，新技术开发

的环境条件和气氛较好，得到了相关部门的高度重视和支持。

2）淄博市属于太阳光能资源较为丰富的地区，适宜建设太阳能

电站。

3）根据电站规模及在电网中所处的位置，按照接入系统批复以

400V或10KV电压等级接入校区三个变电站。

152光能利用条件

1.521太阳光能辐射的产生

太阳是一个炽热的气态球体，太阳内部温度达4X107K,不断地

进行核聚变反应，并以辐射电磁波和粒子流的形式向宇宙空间发射出

巨大的能量，亿分之一的能量（约173万亿kW）来到地球大气高层，

到达地球大气高层的太阳能，其中约30%被大气层反射到宇宙空间，

约23%被大气层吸收，约47%（81万亿kW）到达地球表面。到达地

球表面的太阳辐射中包括紫外线、可见光和红外辐射。

由于地球以椭圆形轨道绕太阳运行，因此太阳与地球之间的距离

不是一个常数，而且一年里每天的日地距离也不一样，日地平均距离

为1.495x108kmo通常某一点的辐射强度与距辐射源的距离的平方成

反比，这意味着地球大气上方的太阳辐射强度会随日地间距离不同而

异。然而，由于日地间距离太大，因此地球大气层外的太阳辐射强度

几乎是一个常数。因此人们就采用所谓〃太阳常数〃来描述地球大气层

上方的太阳辐射强度。它是指平均日地距离时，在地球大气层上界垂

直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射的全谱各个波长能

量。世界气象组织推荐的太阳常数的标准值为1367±7W/m2o

152.2太阳光能辐射的分类

太阳照射到地平面上的辐射或称〃日射〃由两部分组成：直接日射

和散射日射。太阳辐射穿过大气层而到达地面时，由于大气中空气分

子、水蒸气和尘埃等对太阳辐射的吸收、反射和散射不仅使辐射强度

减弱还会改变辐射的方向和辐射的光谱分布。实际到达地面的太阳辐

射通常是由直射和散射两部分组成。直射是指直接来自太阳且辐射方

向不发生改变的辐射，散射则是被大气反射和散射后方向发生了改变

的太阳辐射。散射由三部分组成-太阳周围的散射、地平圈散射以及

其它的天空散射辐射。另外，非水平面也接收来自地面的反射辐射。

直接日射、散射日射和反射日射的总和即为总日射。

到达地面的太阳辐射主要受大气层厚度的影响。大气层越厚，对

太阳辐射的吸收、反射和散射就越严重，到达地面的太阳辐射就越少。

此外大气的状况和大气的质量对到达地面的太阳辐射也有影响。显然

地球上不同地区、不同季节、不同气象条件下到达地面的太阳辐射强

度都是不相同的。

1.5.2.3大气透明度与太阳辐射的关系

太阳辐射通过大气时，分别受到大气中的水汽、二氧化碳、微尘、

氧和臭氧以及云滴、雾、冰晶、空气分子的吸收、散射、反射等作用,

某些成分具有选择吸收一定波长辐射性能的特性，而使投射到大气上

界的太阳辐射不能完全到达地面。

据估计，太阳辐射因水汽的吸收可以减弱4-15%。所以大气因直

接吸收太阳辐射能而引起的增温并不显著。大气中的主要气体是氮和

氧，只有氧能微弱地吸收太阳辐射。在波长小于0.2微米处为一宽的

吸收带，吸收能力较强。

臭氧在大气中含量虽少，但对太阳辐射的吸收很强。0.2-0.3微米

为一强吸收带，使小于0.29微米的太阳辐射不能到达地面。在0.6微

米附近又有一宽吸收带，吸收能力虽然不强，但因位于太阳辐射最强

烈的辐射带里，吸收的太阳辐射还是相当多的。二氧化碳对太阳辐射

的吸收比较弱，仅对红外区微米附近的辐射吸收较强，但这一区域的

太阳辐射很微弱，被吸收后对整个太阳辐射影响不大。

此外，悬浮在大气中的水滴、尘埃等杂质，也能吸收一部分太阳

辐射，但其量甚微。只有当大气中尘埃等杂质很多如有沙暴、烟幕或

浮尘时，吸收才比较显著。大气对太阳辐射的吸收是具有选择性的，

因而使穿过大气的太阳辐射光谱变得极不规则。由于大气主要吸收物

质臭氧和水汽对太阳辐射的吸收带都位于太阳辐射光谱两端能量较

小的区域，因而吸收对太阳辐射的减弱作用不大。也就是说，大气直

接吸收的太阳辐射并不多。

通过大气层透过阳光的程度，称为大气透明度，亦称大气透明系

数，以P表示。在地球表面上，值在任何情况下都小于1,一般P=0.3〜

0.85o大气透明度与太阳高度角和大气层厚度有关。太阳高度角越低,

则阳光透过大气层越厚，透明度也越小。一般来说，海拔高度较高的

地方，大气中的云量和灰尘较少，阳光通过大气层也较薄，大气透明

度就大，太阳直射辐射强度就较大。

散射辐射强度与太阳高度角成正比，与大气透明度成反比。海拔

高的地方，大气透明度大，散射辐射强度就小，天空有云时，散射辐

射强度较无云时大。高纬度地区如果有积雪覆盖，由于雪的反射能力

较强，散射辐射强度也较大。

1.5.2.4倾斜面辐射分析

倾斜面辐射量计算模型

为增加光伏组件表面接受的太阳辐射量，在赤道以外地区，工程

设计中通常将光伏组件朝向地球赤道方向倾斜一定角度。确定朝向赤

道倾斜面上的太阳辐射量，通常采用Klein提出的计算方法：倾斜面

上的太阳辐射总量Ht由直接太阳辐射量Hbt、天空散射辐射量Hdt

和地面反射辐射量Hrt三部分组成。其计算公式为：

Ht=Hbt+Hdt+Hrt

因此，对于确定的地点，在已知全年各月水平面上的平均太阳辐

射资料•（总辐射量、直接辐射量或者散射辐射量）后，便可以计算出

不同倾角的倾斜面上的全年各月的平均太阳辐射量。

相关计算参数的确定

太阳赤纬的确定

赤纬角是指地心和太阳中心的连线与其天赤道平面投影之间的

夹角，也可以理解为太阳光线与地球赤道面的交角。赤纬度是反映地

球绕太阳公转规律的角度变量，用6来表示。太阳赤纬度随季节变化,

按库珀(cooper)方程计算，见下式：

b=23.45sin(360n2累与

式中：门为一年中的天数，如在1月1日，n=l,以此类推。根

据此公式，计算得到一年各天的太阳赤纬角。

各月倾斜面日落太阳时角的计算

太阳时角是指太阳中心点到地心的连线与天子午线之间的夹角，

简称时角。太阳正午时刻的时角为0。，上午时角为负值，下午为正值,

太阳时角是反映一天内日照时间长短的指标。水平面、倾斜面上的日

落时角可依据如下计算公式：

hs=cos-l(-tan(|)tan6)

hs'=min{hs,cos-1(-tan(4)-s)tan6)}

式中：

hs：水平面上的日落时角；

hsz：倾斜面上的日落时角；

4)：当地纬度；

6：太阳赤纬度；

s：太阳能电池板倾角。

根据以上公式，根据当地的地理纬度、太阳赤纬角等相关参数,

便可计算出水平面上的日落时角和某一倾角S倾斜面上的日落时角。

大气层外太阳水平辐射量的确定

大气层外太阳水平辐射量是指在没有地球大气影响的情况下，水

平面上的太阳辐射量。其计算公式如下:

LJC24,[../360〃、2就?

H0=—/、，l+().()33cod------xco必cosbsinhs+sin夕sinb

)“\365)-360

式中:

H0:大气层外水平面上辐射量；

n：一年中的天数；

Isc：为太阳常数，指的是在平均日地距离时，地球大气层上界垂

直于太阳光线表面积上单位时间内所接受到的太阳辐射能量，其参考

值1367w/m2-ho

根据已确定的相关参数和上述计算公式，可计算出本光伏电站所

在地各月大气层外太阳水平面上辐射量平沟值。

1.5.2.5倾斜面上各辐射量的确定

倾斜面上直接辐射量的确定

在工程设计中，倾斜面直接辐射量常采用以下公式进行计算：

Rb=3

3

cos(。一s)cos3sinhs'+(----)hs'sin(^-s)sin5

Rb=-------------------------------侬--------------------

cos«os^inhs+hssin^sinc)

式中:

Rb：倾斜面与水平面上直接辐射量的比值;

Hbt：倾斜面上太阳直接辐射量;

Hb：水平面上太阳直接辐射量;

hs：水平面上的日落时角;

hsZ倾斜面上的日落时角。

依据以上公式，根据当地地理纬度、太阳赤纬度等相关参数，可

计算出某一倾角s倾斜面上直接太阳辐射量。

倾斜面上天空散射辐射量的确定

对于天空散射辐射量采用Hay模型计算。Hay模型认为倾斜面上

天空散射辐射量是由太阳光盘的辐射量和其余天空均匀分布的散射

辐射量两部分组成，其计算公式为:

+COS5)

Hdt=Hd%+0.5

式中:

Hb：水平面上直接辐射量，气象站原始观测数据;

Hd：水平面上散射辐射量，气象站原始观测数据;

H0：大气层外水平面上太阳辐射量，其计算方法见第1.4.2.3章

节。

根据当地地理纬度、太阳赤纬角等相关参数，依据上述公式，可

计算出某一倾角s倾斜面上天空散射辐射量。

地面反射辐射量的确定

对于朝向赤道的倾斜面，其辐射量总量除了来自太阳的直接辐射

量和来自天空的散射辐射量外，还应包括来自地面本身的反射辐射

量，其计算公式为:

H门=0.5pH(l-cos5)

式中：

H为水平面上总辐射量，为水平面上的直接辐射量与散射辐射量

之和是气象站原始观测数据；

p为地面反射率，一般计算时，可取夕=0.2。地面反射率的数值

取决于地面状态。不同地面状态的反射率可参照表1-1执行。

表1-1不同地标的反射率

地面状态反射率地面状态反射率地面状态反射超

沙漠0.24〜0.28干湿土0.14湿草地0.14〜0.26

干燥地带0.1~0.2湿黑土0.08新雪0.81

湿裸地0.08〜0.09干草地0.15-0.25冰面0.69

1.5.2.6组件阵列最佳倾角及辐射总量的确定

通过上述分析可知，对于确定的地点，在已知该地区各月水平面

上太阳直接辐射量和散射辐射量之后，倾斜面上的直接辐射量、散射

辐射量以及地面反射辐射量均为以倾斜面倾角s为自变量的函数。其

函数关系可表达为下式:Ht=Hbt(s)+Hdt(s)+Hrt(s),因此，对

于固定式阵列的并网光伏发电系统,应选择光伏组件阵列最佳倾角s,

使倾斜面上的辐射总量Ht达到最大，从而达到光伏电站年发电量最

大的目标。

1.527太阳能资源分析

——我国太阳能资源分布及区划标准

我国是世界上太阳能资源最丰富的地区之一，太阳能资源丰富地

区占国土面积96%以上，每年地表吸收的太阳能相当于L7万亿吨标

准煤的能量。按太阳能总辐射量的空间分布，我国可以划分为四个区

域，见表12我国1978〜2007年平均的年总辐射量、年总直接辐射

量、直射比年平均值和年总日照时数的空间分布情况如图所示：

70J：»W311012：1»TOK)3：'：)110121IX

图1-11978-2007我国太阳能空间分布

从图中可以看出：

新疆东南边缘、西藏大部、青海中西部、甘肃河西走廊西部、内

蒙古阿拉善高原及其以西地区构成了太阳能资源〃最丰富带〃，其中西

藏南部和青海格尔木地区是两个高值中心；新疆大部分地区、西藏东

部、云南大部、青海东部、四川盆地以西、甘肃中东部、宁夏全部、

陕西北部、山西北部、河北西北部、内蒙古中东部至锡林浩特和赤峰

一带，是我国太阳能资源〃很丰富带〃；中东部和东北的大部分地区都

属于太阳能资源的〃较丰富带〃；只有以四川盆地为中心，四川省东部、

重庆全部、贵州大部、湖南西部等地区属于太阳能资源的〃一般带〃。

年总直接辐射量的空间分布特征与总辐射比较一致，在青藏高原

以南以及内蒙古东部的部分地区，直射比甚至达到0.7以上。

年总日照时数的空间分布与年总辐射量基本一致，〃最丰富带〃的

年日照时数在3000h左右，〃很丰富带〃的年日照时数在2400〜3000h

之间，〃较丰富带"的年日照时数在1200〜2400h左右，〃-一般带〃的年

日照时数在1200h以下。

——山东省太阳能资源分布情况

图1-2山东省年太阳总辐射量分布图（单位MJ/m?）

山东省太阳能资源较为丰富，年总辐射在4480〜5800MJ/m2之

间，处于n类区（很丰富区）和m类区1较丰富区）。山东省位于

N34°25z—38°23\£122。43,〜144。36\南北最大长度约420km,东西

最大宽度约700km,境内有沿海、平原、丘陵、山地等多种地形，使

之太阳辐射的差异较大。从1-1分布图可以，山东省年太阳总辐射量

分布呈现南少北多的趋势，其中，低值出现在鲁西南，在4650MJ/m2

以下，高值出现在鲁北和黄河三角洲，在5550MJ/m2以上。

1.5.2.8本工程的光能利用分析

淄博市位于北纬35°55'20〃〜37°17'14〃,东经117°32'15〃〜

118。31，00〃之间，地处鲁中山区与华北平原的接合部，南依沂蒙山区

与临沂接壤，北临华北平原与东营、滨洲相接，东接潍坊，西与省会

济南接壤。

山东省内目前仅济南、福山、莒县三个日射站，对比3个日射站

所处的地理位置及气象条件，认为莒县站与淄博的气候条件更相似。

由于淄博地区无日射观测站，本文选取莒县地区197L2000年的气候

资料进行分析，由于鲁东南地区只有莒县有日辐射观测站，淄博市处

于山东省中部地区，太阳能资源丰富程度为较丰富。

表1-2莒县地区总辐射量

月

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1.6工程设想

1.6.1电池选型

1.6.1.1电池种类

目前市场上成熟的太阳能电池产品主要是单晶硅、多晶硅和非晶

硅三种类型。

市场占有率和生产成本：晶硅产品市场占有率约83%,非晶硅市

场占有率约6%o单晶硅电池由于制造过程中能耗较高，在市场中所

占比例逐渐下降；多晶硅电池性能稳定，但是价格稍低。近年随着晶

硅技术创新、企业规模化生产和薄膜非晶硅生产设备高昂，非晶硅薄

膜的生产成本已高于晶体硅产品。

表1-3对单晶硅、多晶硅和非晶硅这三种电池类型就转换效率、

制造能耗、成本等方面进行了比较。

表1-3单晶硅、多晶硅和非晶硅的比较

电池原料转换效率制造能耗成本资源可靠性公害技术壁垒

单晶硅17-20%高中中高小中

多晶硅17-19%中低中中小中

非晶硅6-12%低高丰富中低小中

综上所述，对比各类型光伏组件在转换效率、生产成本、环境问

题和市场占有率等特性，本工程选用多晶硅太阳电池组件。

1.6.1.2太阳电池组件主要技术参数

本工程拟选用高效多晶硅电池组件，太阳电池方阵的安装方式采

用固定倾角方式安装。太阳电池组件的参数见表1-4。

表1-4太阳电池组件参数表

太阳电池组件型号多晶硅太阳电池组件

指标单位数据

峰值功率Wp250

开路电压（Voc）V37.6

短路电流(Isc)A8.5

工作电压(Vmppt)V30.6

工作电流(Impp:)A8.17

尺寸mm1640mmx992mmx40mm

重量kg21

峰值功率温度系数%/K-0.4?

开路电压温度系数%/K-0.33

短路电流温度系数%/K0.04

1.6.13系统说明和光伏阵列布置

本项目按照所在建筑分成10个并网发电阵列。各阵列装机容量

见表1-5,太阳电池组件布置见附图1-附图9。

表1-5各建筑装机容量

工程名称组件数量(块)预计装机容量(KW)

1#教学楼550137.5

2#教学楼594148.5

3#教学楼1012253.0

1#实验室418104.5

鸿远楼35288.0

东锅炉房37493.5

1#学生公寓484121.0

2#学生公寓660165.0

3#学生公寓704176.0

4#学生公寓704176.0

总计1463

1.6.1.5太阳电池组件安装方式及方阵间距

太阳电池组件直接固定在有预制地基的支架上，由边压块和中压

块固定，如图1-3。

图1-3安装方式图

以避免南部的方阵对北部方阵形成遮阴，方阵间距计算原则为保

证在冬至日的午前9时至午后3时期间南部的阵列对北部的阵列不

形成阴影。其计算公式为：

D_cosBxH

tan[arcsin(0.648cos(l>—0.399sin(!>)]

式中：

3：太阳9点时方位角；

巾：电站纬度：

H：太阳能电池板最大高度。

经计算，本光伏电站前后两方阵相邻两地基间距应大于2.5m。

1.6.1.6系统效率和发电量计算

光伏阵列效率山，光伏阵列在能量转换与传输过程中的损失包

括：

光伏电池的效率会随着其工作时的温度变化而变化，当它们的温

度升高时，不同类型的大多数光电池效率呈现出降低趋势。项目所选

取的光伏组件的温度功率系数为-0.45%/K,根据当地环境温度数据进

行估算，取损失系数为2%。

组件匹配损失：对于精心设计、精心施工的系统，约有2%的损

失；

组件灰尘覆盖损耗：由于光伏组件上有灰尘造成的污染，经统计

经常受；

雨水冲洗的光伏组件其影响平均在2〜6%之间，无雨水冲洗较脏

的光伏组件其影响平均在7〜10%之间。本项目所在地全年降雨量小,

多风沙，污染系数高，但是设计过程中考虑定期人工冲洗，约有3%

的损失；

早晚不可利用的辐射损耗：因早晚辐照强度低，不能达到逆变器

的启动条件，此部分损耗取值2%；

最大功率点跟踪（MPPT）精度，取值1%；

直流线路损失：3%

按有关标准规定，ni=98%x98%x97%x98%x99%x97%=87.7%

逆变器的转换效率02

额定情况下逆变器输出的交流功率与直流功率之比对于木项目

所选用的并网型逆变器，可取m=97%

交流并网的效率03

从逆变器输出至高压电网的传输效率，其中主要是变压器的效

率，可取心二97%。

综上，光伏电站初始系统效率「二5*。2*通二83.5%

本工程利用太阳能发电，日照时间直接决定发电量，也直接影响

到项目的经济效益。本工程按25年寿命期内考虑电池组件的光电转

换衰减率为20%时，根据淄博当地太阳辐照量，最佳倾角年峰值日

照1558.5h小时；装机容量1.463MW；系统总效率为83.5%,可预测

1.463MW光伏电站的发电量。

本系统选用的250Wp多晶硅太阳电池组件，25年后达到标称效

率的80%以上。年发电量按25年平均年发电量考虑。根据总装机容

量，系统效率及倾斜面辐照量，由此可测算出25年总发电量为4325.8

万千瓦时，25年平均年发电量为173.03万千瓦时，前20年平均年发

电量为176.04万千瓦时，25年每年发电量如下表：

表1-925年发电量预计

年份发电量（万千瓦时）年份发电量（万千瓦时）

第01年19039第14年171.50

第02年186.59第15年170.30

第03年185.28第16年169.11

第04年183.98第17年167.93

第05年182.69第12年166.75

第06年181.42第19年165.58

第07年180.15第2。年164.42

第08年178.88第21年163.27

笫09年177.63第22年162.13

第10年176.39第23年160.99

第11年175.15第24年159.87

第12年173.93第25年158.75

第13年172.7125年总发电量4325.8

1.6.2接入系统部分

1.6.2.1电网现状

校园装机总容量3500KVA,分别是主变鸿远楼、副变实验楼及东

锅炉变。按照电网要求低压侧接入，最高50%容量。设计方案完全可

以实现低压侧并网。同样可以选择10KV侧高压并入。

1.6.2.5并网配置方案

本期新建1.46兆瓦光伏电站分为10个子系统，每个子系统连接

楼内低压侧总开关，将子系统经原有线路汇流后，通过10千伏线低

压侧母排，实现与系统并网。

系统采用中性点直接接地系统。

1.6.3电气部分

1.6.3.1逆变器的选型

本工程按多晶硅电池进行设计，电池组件的额定容量为250Wp,

开路电压37.6V,短路电流8.5A,最大功率电压30.6V,最大功率电

流8.17A,系统耐压为1000V。

本项目拟设计单个建筑为一个发电阵列，所在建筑的光伏组件汇

入相应的逆变器，按阵列容量不同，各发电阵列逆变器容量选型见表

1-10

工程名称预计装机容量（KW）逆变器选型（KW）

1#教学楼137.5150

2#教学楼148.5150

3#教学楼253.0250

1#实验室104.5110

鸿远楼88.090

东锅炉房93.5100

1#学生公寓121.0125

2#学牛公寓165.0175

3#学生公寓176.0175

4#学生公寓176.0175

1-10逆变器选型

对于逆变器容量的选择需要综合考虑工程的布置情况以及电池

组件的技术参数，另外还应考虑逆变器自身的特点。目前逆变器产品

中关于隔离变压器有两种观点，一种认为是用隔离变压器可以实现物

理隔离，防止太阳能中的直流分量馈入电网，同时可以保护电池组件,

避免受到来自电网的影响，延长电池寿命。但是隔离变的使用会降低

逆变器的效率。另外一种观点认为不需要增加隔离变压器，通过在逆

变侧的多点采集（RCD）,通过DSP芯片的快速运算，在软件和硬件

上做双重保护，基本可以达到变压器同样的效果。并且世界上无变压

器的逆变器也有很多成功的应用。由于本工程接入当地10kV电网，

在逆变器与电网之间设置双分裂升压变压器，已经起到了隔离作用，

因此本工程推荐选用无隔离变的逆变器。

1.6.3.2光伏阵列汇流系统设计

为了减少电池组件与逆变器之间的连接线和方便日后维护，需要

在直流侧配置汇流装置，本系统按分段连接、逐级汇流的方式进行设

计，即在室外配置光伏阵列防雷汇流箱（以下简称“汇流箱"），室内

配置直流防雷配电柜。

250Wp多晶硅太阳电池组件开路电压37.6V,最佳工作可压

30.6V,电压温度系数为-0.33%/℃,组件温度范围-40℃-85℃。并网逆

变器直流范围为〜最大直流电压为

MPP450V880V,900Vo

根据太阳电池组件和逆变器的电性能，太阳能光伏电池组件串联

的组件数量选择为22片。

1.6.33光伏阵列直流防雷汇流箱的设计

汇流箱具有以下特点：

1）防护等级IP65,防水、防灰、防锈、防晒、防盐雾，满足室外

安装的要求；

2）可同时接入16路电池串列，每路电池串列的允许最大电流

16A；

3）标准条件下每路接入电池串列的开路电压值为758.2V；

4）每路电池串列的正负极都配有光伏专用中压直流熔丝进行保

护，其耐压值为DC1000V；

5）直流输出母线的正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专

用中压防雷器，其额定电流215KA,最大电流N30KA；

6）直流输出母线端配有可分断的直流断路器

太阳能光伏方阵直流防雷汇流箱设计如下图所示：

DC1000V16A

图1-6汇流箱设计

本项目装机容量为253KW,共有46串，拟选用3个汇流箱，其

中两个汇流箱每个接15串，另一汇流箱接16串。

1.63.4直流配电柜设计

汇流箱输出的直流电通过直流配电柜进行汇流，再与并网逆变器

连接，方便操作和维护。

直流配电柜安装在室内，主要性能特点如下：

1）每个并网单元配置1面直流防雷配电柜；

2）每面直流防雷配电柜具有多路输入接口，可接多台汇流箱；

3）每路直流输入侧都配有可分断的直流断路器和防反二极管；

4）直流母线输巴侧都配置光伏专用防雷器，其额定电流215KA,

最大电流230KA；

5）直流母线输出侧配置1000V直流电压显示表；

每台直流配电柜按照相应建筑所装容量的直流配电单元进行设

计。

1.6.3.510kV高压配电装置

10kV配电装置选用户内金属封闭开关设备，采用加强绝缘结构,

一次元件主要包括断路器、操动机构、电流互感器、避雷器等，采用

抽出式安装，为单母线接线方式，运行灵活、供电可靠。

额定电压：io.5kv

额定电流：1250A/630A

额定短路开断电流（有效值）：25kA

4s热稳定电流（有效值）：25kA

外壳防护等级：IP3X

a）真空断路器

额定电压：10.5kV

额定电流：1250A/630A

额定短路开断电流：25kA

额定短时耐受电流/时间：25kA/4s

b）电流互感器

额定电压：10kV

变比：400/5A（进线回路）800/5A（出线回路）

准确等级：5P20/5P20/0.5

c）电压互感器

变比：10/V3/O.JA''3/0.V3

1.6.4站用电

本工程站用电考虑鸿远楼本身自由电力，无需增设额外设置，站

用变及其配电装置布置于集控楼内。

备用电源考虑利用电站本身发出的电能，由400V母线引接，站

用变性能参数与主供变压器相同。

1.6.5防雷接地

1.6.5.1防雷设计

太阳能光伏并网电站防雷主要是防直接雷和感应雷两种，防雷措

施应依据《光伏（PV）发电系统过电压保护■导则》（SJ/T11127）中有

关规定设计。

a）直击雷保护

直击雷保护分光伏电池组件和交、直流配电系统的直击雷保护。

光伏电池组件边框为金属材质，将光伏电池组件边框与支架可靠

连接，然后与接地网连接，光伏电池组件边框与支架可防止半径为

30m的滚雷，为增加雷电流散流效果，可将站内所有光伏电池组件支

架可靠连接。

b）交、直流配电系统的直击雷保护

交、直流配电系统均布置在室内。屋顶设避雷带，用于交、直流

配电

系统的直击雷保护。

c）配电装置的雷电侵入波保护

根据《交流电气装置的接地》(DL/T621-1997)和《交流电气装置

的过

《电压保护和绝缘配合》DL/T620-1997中规定，在10kV母线上

装设一组无间隙氧化锌避雷器对雷电侵入波和其他过电压进行保护；

每血10kV开关柜设一组过电压保护装置；出线通过10kV电缆与架空

线路连接，在连接处设一组无间隙氧化锌避雷器。

为防止感应雷、浪涌等情况造成过电压而损坏配电房内的并网设

备，

其防雷措施主要采用防雷器来保护。太阳电池串列经汇流箱后通

过电缆接入直流防雷配电单元，汇流箱和配电柜内都配置防雷器。

1.6.5.2接地

充分利用每个大棚钢结构作为自然接地体，根据现场实际情况及

土壤电阻率敷设不同的人工接地网，以满足接地电阻的要求，重点区

域加强均匀布置以满足接触电势和跨步电压的要求。

a)保护接地的范围

根据《交流电气装置的接地》(DL/T621-1997)规定，对所有要求

接地或接零的设备均应可靠地接地或接零。

所有电气设备外壳、开关装置和开关柜接地母线、架构、电缆支

架、和其它可能事故带电的金属物都应可靠接地。

本系统中，支架、太阳能板边框以及连接件均是金属制品，每个

子方阵自然形成等电位体，所有子方阵之间都要进行等电位连接并通

过引下线与接地网就近可靠连接，接地体之间的焊接点应进行防腐处

理。

b)接地电阻

电站的保护接地、工作接地采用一个总的接地装置。根据《交流

电气装置的接地》(DL/T621-1997)要求，高、低压配电装置共用接地

系统，接地电阻要求R*Q。

本电站拟敷设50x5mm接地扁钢，接地扁钢敷设深度不小于

0.8m。

1.6.6监控系统

1.6.6.1保护及监控系统

本工程10kV配电装置、变压器、线路的测控、保护由配电装置

内综保实现。400V设备的测控、保护则由低压开关柜内配的保护装

置实现，不再单独设保护柜，电气设备的参数以通讯的方式上传至监

控系统站控层。保护测控装置均采用微机型。保护符合可靠性、选择

性、灵敏性及速动性的要求。

系统的监控有两部分组成：并网逆变监控装置和电力系统监控装

置。并网逆变监控装置主要是采集光伏电站逆变器的运行数据和工作

状态，以及现场的日照强度、风速、风向和环境温度；电力系统监控

装置是监控400V和10kV升压系统的运行数据和工作状态。

1.6.6.2远动及通信

根据《光伏系统并网技术要求》(GB/T19939-2005)的要求，在

正常运行情况下，电站通过主控室向调度部门提供的信号至少应当包

括：

光伏发电站的公共连接点处电压、注入电力系统的电流、有功功

率、功率因数、频率和电量。

本工程设故障录波仪，且应记录故障前10s到故障后60s的情况。

L6.7集电线路

1・6・7.1低压集电线路

太阳电池组串至直流防雷汇流箱使用PV1-F-1*4光伏专用电缆采

用穿管敷设于光伏支架上，本工程共使用PV1-F-1*4光伏专用电缆约

50km。直流防雷汇流箱至逆变器房（直流配电柜）使用ZRC-YJV22-0.&1

2*35采用热镀锌线槽敷设，本工程共使用ZRC-YJV22-0.912*35约

3km。逆变器房（逆变器）至10kV箱变使用ZRC-YJV22-0.%13*120采

用电缆沟敷设，本工程共使用约

ZRC-YJV22-0.5/13*120800mo

1.6.9主要设备配置

本项目主要设备配置表如下：

表1-12主要设备配置表

编号名称及规格单位数量备注

—•发电设备及安装工程

1光伏阵列

1.1250Wp多晶硅太阳电池组件MW1.463

2汇流箱

2.1直流防雷汇线箱台23

3逆变升压单元

3.1光伏并网逆变器台10

3.2直流配电柜台10

4集电线路

4.1专用光伏单芯电缆PV1-F1Mkmsoon

4.2直流汇集电缆ZRC-YJV22-0.6/12*35km3.00

二通信和控制设备及安装工程

1监控系统

1.1变电所监控系统套1.00

1.2远动及通讯柜面1.00

1.3多功能电能表套1.00

1.6.11供排水系统

1.6.11.1用水

本工程供水主要为组件清洗用水。在各发电阵列配备水管，并

在近水干道设泄水阀，以避免冬季冰冻损坏水管。

1612消防系统

1612.1消防设计依据

山东理工大学L463MW电站项目消防设计依据的规范主要有：

（1）《中华人民共和国消防法》

（2）《建筑设计防火规范》GB50016-2006

（3）《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB50229-2006

（4）《电力设备典型消防规程》DL5027-93

（5）《电力工程电缆设计规范》GB50217-94

（6）《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2008

（7）《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）

1.6.12.2设计原则

本工程消防系统设计原则贯彻〃预防为主，消防结合〃的方针，严

格按照现行规程规范，采用〃一防、二断、三灭、四排〃的综合消防技

术措施，避免火灾发生，防止火灾蔓延，并迅速扑灭，减少火灾损失。

立足自救，结合实际情况设置消防系统，加强光伏发电场区自身的防

范力量。严格遵从国家消防条例、规范进行设计，采用行之有效的先

进的防火、灭火技术，做到保障安全、方便使用、经济合理。在设计

过程中，需要对建筑物可能发生的火灾进行量化分析，并对典型火灾

场景下火灾及烟气的发展蔓延过程进行模纵计算。

按性能化消防设计运用消防安全工程学的原理与方法，根据建筑

物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，根据建筑的各个不

同空间条件、功能条件及其它相关条件，选择为达到消防安全目的各

种防火措施，并将其有机地组合起来，构成该建筑物的总体防火安全

设计方案，从而得到最优化的防火设计方案，为建筑结构和设备提供

最合理的防火保护。

本工程消防总体设计采用综合消防技术措施，从防火、监测、报

警、控制、灭火、拌烟、逃生等各方面入手，力争减少火灾发生的可

能，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。

消防设施的管理与使用考虑值班人员与消防专业人员相结合，消

防设施的维护与监视及建筑内早期火灾的扑灭以值班人员为主。

电站要制定有关火灾预防、消防组织、火灾扑救及消防监督的各

项具体制度，加强和重视消防管理工作。

本工程同一时间火灾次数按一次设计。

太阳能电池板区域消防措施为手提式磷酸镂盐干粉灭火器。

对本工程主要配电室消防设施由下列部分构成：灭火器的配置、

火灾报警。

电缆防火：电缆选用C级阻燃交联乙烯电缆，最小截面应满足负

荷电流和短路热稳定满足要求，对主要的电缆通道采取防火阻燃措

施。

在建筑物通向外部的电缆沟道出口处做防火封堵。所有电气设备

均为无油设备，开关采用真空开关，均不具有可燃性，所以，从设备

本身来讲，大大降低了火灾发生的可能性。

1.6.13采暖与通风

1.6.13.1设计标准及规程

-《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

-《小型火力发电厂设计规范》GB50049-94

—《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程》

DL/T5035-2004

-《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229-2006

一《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》DL5053-1996

-《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002

—《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002

一《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85

一《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002

-《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2-2002

—其它适用的规程规范或等效的国家标准

1.6.13.2设计气象资料

气候属温带季风区大陆性气候，气温适宜，四季分明，光照充足,

雨量充沛，雨热同季，无霜期长。春季回暖快，少雨多风，气候干燥,

常有干旱、寒潮、晚霜冻灾害性天气；夏季温高湿重，雨量充沛，盛

东南风，洪涝、大风、冰雹灾害性天气较为频繁；秋季气温急降，雨

量骤减，天气晴和，凉爽宜人，亦有秋旱或连阴雨灾害性天气出现；

冬季寒冷干燥，雨雪稀少。年平均温度13.3℃,最冷月（1月）平均

气温-1.2C,最热月（7月）平均气温26.1C,11月到次年3月平均

气温不足10℃。年均降雨量855毫米，年日照时数2360小时，年无

霜期202天。

1.6.13.3采暖

本工程位于山东省淄博市内，日平均温度》5c的天数为120天,

属于集中采暖地区。根据《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术

规程》（DL/T5035-2004）,本工程主控室设计采暖，由于厂区及周围

无集中热源，故采用电辐射采暖系统，节能、清洁、无污染。

1.6.13.4通风

逆变器室多数设立在户外，设置机械通风系统，以排除室内余热,

满足室内设计温度不高于40。。和换气次数不小于12次/小时的事故

排风量要求。

1.7主要设计原则

本工程总的设计原则为：技术先进、方案合理、安全可靠、节能

环保、经济适用、符合国情、以合理的投资获得最佳的经济效益和社

会效益。

结合本工程特点，提出以下主要技术原则：

1）从有利于增加我国能源供应、改善能源结构、保护生态环境、

保证可持续发展的要求出发，积极开发利用可再生能源，工程主体工

艺系统设计采用晶体硅太阳能光伏发电技术。

2）从有利于带动太阳能光伏发电产业的普及和向大型化发展的

要求出发，工程建设规模确定为兆瓦级并网型太阳能发电工程。

L8项目投资情况

1.8.1投资概算

工程规模：本期新建1套1.463MW光伏发电站

表1-15投资概算表

编号名称及规格单位数量

―-发电设备及安装工程

1光伏阵列

1.1250Wp多晶电池组件MW1.463