30MWp并网光伏电站工程技术方案报告.docx
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1、30MW,并网光伏电站工程技术方案报告目录1综合说明511项F1.概况51.1.1 项目名称51.1.2 项目设计单位51.1.3 It设地点51.2报告编制原则及依据51.2.1 编制原则5122*制依据513编制范B1.51.4 项目主要内容515项目实施的总体目标71.6 项目提出的背景81.6.1 目前我国的能源形势81.6.2 我国电力供需现状及预测81.6.3 世界光伏技术发展趋势91.6.4 聚光组件介绍H1.6.5 并网逆变器产业状况121.7 项目的必要性131.7.1 能源和环境可持续发展的瓶要131.7.2 合理开发利用光能资源,符合我国能源产业发展方向141.7.3 满
2、足未来电力需求151.7.4 改善生态、保护环境的需要161.8 工程任务及规模171.9 场址选择及布置171.9.1 选址原则171.9.2 场址描述181.9.3 所选场址条件181.9.4 场址选择综合评价192太阳能资源分析202.1 区域光资源概况202.2 多年气望资料统计212.2.1 拓本气象资料212.2.2 2008年全年输射数据分析212.2.3 多年日照辐射量分析272.3 DNI太阳直射箱射破323总A发*估*343.1 设备陋343.1.1 太阳能电池组件的选型343.1.2 逆变器选型373.1.3 控制系统及支架403.1.4 汇流箱413.1.5 电系统主设
3、备清单423.2 光伏系统设计423.3 上网电量估算433.3.1 全年发电量计数433.3.2 上网电研计算444电气454.1 电气一次454.1.1. 接入电力系统方式454.1.2. 电气主接税方案454.1.3. 光伏电站厂用电454.1.5. 配电室和控制室主要电气设备的布置形式464.2 电气二次474.2.1. 电厂监控系统474.2.2. 计以及同期474.2.3. 元件保护484.2.4. 直流系统484.2.5. 并网光伏电站过电压保护及接地保护485土建工程505.1 建设规模及设计依据505.2 土建工程采用的主要设计技术数据50:工式筑材料5154场区道路、绿化设
4、计5155场区照明及景观设计515.6 .场区给排水设计515.7 电站房屋建设515.7.1 房屋规划515.7.2 房屋供暧及太阳能利用525.7.3 场区围栏525.7.4 供电5258主要板mW*秘结构AS525.8.1 主控制室及I1.OKV配电室525.8.2 逆变器基础525.8.3 粽合办公楼535.8.4 .阵列基础设计535.9光伏发电厂接地网及电缆沟536.施工组织设计646.1 施工组织实施方案646.1.1 电站土建工程646.1.2 设各生产、采购及运输65安装、测试、试运行及现场培训656.2 施工进度安排666.3 设备及材料进场计划661.1 .1土建部分67
5、6.32 太阳能光伏发电设备部分676.4 劳动定员和人员培训676.4.1 劳动定m686.4.2 人员培训6865质量管理及安全措施706.5.1 质量管理706.5.2 安全措施706.5.3 理措施716.6光伏电站拆除方案717.工程投资727概述727.2 编制依据727.3 项目总投资7271建蟠资727.3.2 建设期利息737.3.3 流动资金737.4 资金筹J(73PftfcttW*751综合说明1.1 项目概况1.1.1 项目名称30HW,并网光伏电站项目1.12 项目设计单位电气工程有限公司1.13 建设地点省县1.14 告编制原则及依据1.14.1 制原则(1)认真
6、贯彻国家能源相关的方针和政策,符合国家的有关法规、规范和标准。(2)对厂址进行合理布同,做到安全、经济、可靠.(4)充分体现社会效益、环境效益和经济效益的和谐统一。1.14.2 制依据(1.)30MW光伏并网发电特许权项目招标文件。(2)太阳能光伏发电及各专业相关的设计规程规定。1.15 制范围电气仃限公司承担30MW,并网光伏电站项目的可行性研究工作。在经过与业主充分沟通,省水利水电勘测设计研究院收集整理出大量可林资料,参考国家相关规范,完成r本报告的编制工作。报告主要工作内容包括光能资源分析,工程地质,光伏电池组件选型和优化布置,发电量估箱电气工程,土建、暖通、给排水工程,施工组织,工程管
7、理设计,环境保护和水土保持综合评价,劳动安全与工业丑生和电站建成后效益分析,工程投资概算,财务评价等1.16 目主要内容县30MWP并网光伏电站工程项目位于省海南州县境内,距县6.5公里处。建设规模为30MVp.拟设置电站场区加上升压变电站,占地面枳为0.818平方公里,该场址地形总体地势平坦、开阔,起伏不大,工程地质条件良好。接入方便、交通便利,G214国道从场址边经过,外部建设条件良好。光伏电站的具体位置详见图1-1.图1-1光伏电站项目在县的具体位置示意图该地区的太阳能总辐射年总量在6381.6MJmj-6705.1MJ/n?之间,属于太能丰富的地区,非常适合建设大型太阳能光伏电站。本项
8、目建设规模为30MWP.项目所发电量经场内的IIokV升压站升压后,以一回IIOkV线路送往县UokV变电所。本项目占地面积为0.818km,均为荒漠土地。土建工程主要包括场区道路、太能阵列基研!、场内升压站。其中,机房及办公生活用房采用太阳能采暖房。本电站建设从项目立项到最终并网投运验收的建设周期拟分为二个阶段,即第一年完成全部土建工程及配套附属设施建设,50%的设备采购运输以及IOMW并网,第二年完成50%的设备采购运输以及20MW并网,总工期拟控制为24个月。1.17 目实施的总体目标开发地区丰常的太阳能资源,建设县新能源规划范围内的苜座高压并网光伏电站,积极积累经验,探索高效率低成本的
9、太阳能光伏电站发展模式,为将来全国大规模发展高效率低成本的太阳能电站奠定基础。1.18 目提出的背景1.18.1 前我国的能源形势我国是世界上最大的能源消费国之一,同时也是世界能源生产的大国。随着国民经济的快速增长,2006年能源消费总量增至24.6亿tee(吨标准煤),比2005年增长了9.3%。2006年各种次能源比例为:煤炭占69.7%、石油占20.3%、天然气占3.0%、水电占6.0%、核电占0.8%。2006年,中国的原油进口达到1.5亿【,大约是中国原油总需求的50%.图2-1T是中国的一次能源消费构成图21.1.2006年中国一次IHI消费构成水HHH1.Kimr6.o.h、3.
10、O预计到2020年,中国一次能源需求疥为33亿ice,煤炭供应量为29亿,石油为6.1亿t;然而,到2020年我国煤炭生产的最大可能约为22亿I左右,石油的最高产量也只有2.O亿1.,供需缺口分别为7亿1和4.1亿i显然,耍满足未来社会经济发展对于能源的需求,完全依靠煤炭、石油等常规能源是不现实的。我国能源供应状况为燥炭比亚过大,环境压力沉重:人均能耗远低于世界平均水平,能源技术落后,系统效率低,产品能耗高,资源浪费大。我国能源供应面临严峻挑战:一是能源决策国际环境更杂化,对国外石油资源依存度快速加大,二是化石能源可持续供应能力遭遇严重挑战。长远来看,能源资源及其供应能力将对我国能源系统的可持
11、续性构成严重威胁“显然,从能源资源、环境保护的角度,如此高的能源需量,如果继续维持目前的能源构架是绝对不可行的,因此.在大力提高能效的同时,积极开发和利用可再生能源,特别是资源量最大,分布最普遍的太阳能将是我国的必由之路。1.18.2 国电力供需现状及预测2005年,全国发电装机容量达到5.0841亿千瓦,同比增长14.9%。其中,水电达到1.1652亿千瓦,约占总容量22.9机火电达到3.8413亿千瓦,约占总容量75.6祝全国发电量达到24747亿千瓦时,同比增加2804亿千瓦时,增速12.8%。2006年,全国发电装机容量达到6.22亿千瓦,同比增长20.3%。其中,水电达到1.4亿千瓦
12、,约占总容量22.5%:火电达到4.7252亿千瓦,约占总容址75.97%:2006年全国发电量达到28344亿千瓦时,同比增长14.5%,根据专家预计2007年至2010年全社会用电量的年均增速在12%左右,2010、2020年增速在8%左右。根据以上预测结果,到2020年,中国电力装机容量将突破12亿千瓦,发电量将超过6万亿千瓦时,在现有基础上翻一番多。我国的一次能源储量远远低于世界平均水平,大约只有世界总储量的10%,必须慎重地控制煤电、核电和天然气发电的发展:煤电的发展不仅仅受煤炭资源的制约,还受运输能力和水资源条件的制约:核电的发展同样受核原料和安全性的制约,核废料处理的问题更为严田
13、,其成本是十分高昂的:我国的环境问题日益显现,发展煤电和大水电必须要考虑环境的可持续发展,必须计入外部成本。因此大力发展可再生能源发电是我国解决能源危机和保证可持续发展的重要举措,而太阳能发电将在未来中国能源供应中占据主要地位。图1-6-1是我国各种次能源储采比与世界比较表。QIttHPIM1.18.3 界光伏技术发展趋势技术进步是降低成本、促进发展的根本屏因。几I年来困绕若降低成本的各项研究开发工作取得了辉煌的成就,表现在电池效率的不断提高,硅片厚度的持续降低和产业化技术不断改进等方面,对降低光伏发电成本起到了决定性的作用。(D电池效率的不断提高单晶硅电池的实验室最高效率已经从50年代的6%
14、提高到目前的24.7%,多晶硅电池的实验室最高效率也达到了20.3与。薄膜电池的研究工作也获得了很大成功,非晶硅薄膜电池、础化镉(CdTe)、铜锹硒(CIS)的实验室效率也分别达到了13泉16.4%和19.5%,其它新型电池,如多晶硅薄膜电池、燃料敏化电池、有机电池等不断取得进展,更高效率的新概念电池受到广泛重视被列入研究开发计划。随着试验室效率的不断提高,商品化电池的效率也得到不断提升。目前单晶硅电池的效率可达到16%20%,多晶硅电池可达到14%16%;与此同时,光伏产业技术和光伏系统集成技术与时俱进,共同促使光伏发电成本不断降低和光伏市场及产业的持续扩大发展。(2)商业化电池厚度持续降低
15、降低硅片凰度是减少硅材料消耗、降低晶体硅太阳电池成本的有效技术措施,是光伏技术进步的重要方面.30多年来,太阳电池硅片厚度从20世纪70年代的450-500m降低到目前的180280m.降低了一半以上,硅材料用量大大减少,对太阳电池成本降低起到了也要作用,是技术进步促进降低成本的选要范例之一。预计2010年睢片序度将降至150200Um,2020年将降低到80100Hm.届时成本将相应大幅降低。(3)生产规模不断扩大生产规模不断扩大和自动化程度持续提高是太阳电池生产成本降低的另一个全要方面,太阳电池单厂生产规模己经从20世纪80年代的1.-5MWpa发展到90年代的530MWpa和目前的505
16、00MWpa,生产规模与成本降低的关系体现在学习曲线率1.R(Ie1.rningCurveRa1.e)上,即生产规模扩大1倍,生产成本降低的百分比,对于太阳电池来说,1.R=20$(含技术进步在内),即生产规模扩大1倍,生产成木降低20预计,在未来的两年之内,单厂年生产能力达到IGWP的企业将会出现。(4)太阳电池组件成本大幅度降低光伏组件成本30年来降低2个数域级。2003年世界重要厂商的成本为2-2.3美元/Wp.e价2.53美元/Wp.最近因材料紧缺有所回升。当供求关系越过平衡点后,成本会比前一个供求关系对应点更低,这也是30年来经验曲线中曾经出现过的现象,(5)晶体硅电池技术持续进步,
17、薄膜电池技术快速发展图1-6-2是2006年各种电池技术的市场份额,其中多晶体硅46.5粒单晶体硅43.4%,带硅电池2.6%,薄膜电池约7.6%,多晶体硅电池自1998年开始超过单晶体睢后一直持续增长,各种薄膜电池市场份额近年来也在稳定增长,反映出技术进步的推动力贵.2006年各种光伏电池布场份额多般电池B1-6-22006年各料光伏电池市场份Ii多晶硅电池画总品硅电池aSi电池OCdTe电池带硅电池C1.S电池1.18.4 光组件介绍聚光光伏组件的原理是利用聚光光学系统把辐照到光学元件表面的太阳光进行汇聚,而光伏电池位于太阳光汇聚他点上,光伏电池把汇城后的太阳光转换为电能进行输出。三安光电
18、聚光光伏组件中所用的光伏电池是三结太阳电池(Ga1.nPGaAGe),以三种带隙宽度不同的半导体材料构成级联三结太阳电池,用各级子电池去吸收利用与其带隙宽度最相匹配的那部分太阳光谱,从而单结电池在光电转换过程中的“电流损失”和“电乐损失”,大大的提高光电转换效率,三安光电聚光光伏组件在500倍聚光条件下的光电转换效率大于36%。防逆流的措施是在封装电池接收器时,在基板上焊接并联一个可通过大电流的二极管。电池芯片电池接收器CPV模组菲涅尔透镜二次光学元件1.6 .5并网逆变器产业状况我国从上世纪80年代起开始对太阳能发电设备用逆变糕进行研究开发,现在已Tr专门的单位研究开发和生产。目前我国并网逆
19、变器的生产技术与国外彳i定的差距,主要表现在产业规模、产品的可靠性和功能上。目前国内比较成熟的并网型逆变器规格分别为:10kW、20kW、30kW.50kW,IOGkW、50GkW,更大容量的并网逆变器还不成熟,主要原因在于并网光伏发电系统规模较小,对大容量并网逆变器需求度不足,生产商研发枳极性不高所造成。目前太阳能发电用逆变器分为以下几种形(1)工频变压器绝缘方式:用于独立型太阳能发电设备,可靠性高,维护量少,开关频率低,电磁干扰小.(2)高频变压器绝缘方式:用于并网型太阳能发电设备,体积小,重量轻,成本低。要经两级变换,效率问题比较突出,采取措施后,仍可达到90%以上,高频电磁干扰严重,要
20、采用滤波和屏蔽措施。(3)无变压器非绝缘方式:为提高效率和降低成本,将逆变器的两级变换变为单级变换,实际使用中出现系列问题。无变压器非绝缘方式逆变器不能使输入的太阳电池与输出电网绝缘隔离,输入的太阳电池矩阵正、负极都不能直接接地。太阳电池矩阵面积大,对地有很大的等效电容存在,将在工作中产生等效电容充放电电流.其中低频部分,有可能使供电电路的漏电保护开关误动作,其中高频部分,将通过配电线对其他用电设备造成电磔干扰,而影响其它用电设备工作.这样,必须加滤波和保护,达不到降低成本的预期效果。(4)正激变压器绝缘方式:是在无变压器非绝缘方式使用效果不佳之后开发出来的,既保留了无变压器非绝缘方式单级变换
21、的主要优点,乂消除无绝缘隔离的主要缺点,是到目前为止并网型太阳能发电设备比较理想的逆变器。1.7 项目的必要性1.7.1 能源和环境可持续发展的需要世界能源问题位列世界十大隹点问题之首,特别是随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高,世界能源需求量持续增大,根据美国能源信息署(EIA)最新预测结果,随着世界经济、社会的发展,未来世界能源需求量将继续增加。预计,2010年世界能源需求量将达到105.99亿吨油当量,2020年达到128.89亿吨油当量,2025年达到136.5亿吨油当量,由此导致全球化石能源逐步枯竭、环境污染加玳和环保压力加大等问邀日趋严全。中国作为能源消费大国
22、,能源产业支掾着经济的高速发展。我国能源资源的基本特点是富煤、莅油、少气。大部分能源在开发和利用方面存在浪费大、利用率低的问题,节能减排压力十分巨大。我国能源结构以煤炭为主,“十一五”以来,在经济快速增长的拉动卜.,煤炭消费约占商品能源消费构成的75%,己成为我国大气污染的主要来源,由能源消费的快速蝌长,环境问愿日益严峻,尤其是大气污染状况愈发严菰,既影响经济发展,也影响人民生活和健康,随着我国经济的高速发展,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、风能、地热能和海洋能等可再生能源利用技术将成为诚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
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