10兆瓦光伏并网光伏电站工程可行性研究报告.doc
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1、敦煌10兆瓦光伏并网光伏电站工程可行性研究报告总 目 录TB0901GA-A-01可行性研究报告说明书TB0901GA-A-02光伏发电场总平面图TB0901GA-A-03光伏发电场控制中心总平面图TB0901GA-A-04光伏组件固定式安装单元一二平面布置图TB0901GA-A-05光伏组件固定式安装单元三四平面布置图TB0901GA-A-06光伏组件固定式安装单元五六平面布置图TB0901GA-A-07剖面图I-ITB0901GA-A-08光伏组件单轴追踪式安装单元布置图TB0901GA-A-09电气主接线图TB0901GA-A-10配电装置及中控楼电气布置图TB0901GA-A-11就地
2、升压单元电气布置图TB0901GA-A-12逆变器(A型)平面图TB0901GA-A-13逆变器(A型)立面图,剖面图TB0901GA-A-14逆变器(B型)平面图TB0901GA-A-15逆变器(B型)立面图,剖面图TB0901GA-A-16配电装置及中控楼 地上一层平面图TB0901GA-A-17配电装置及中控楼 屋面平面图TB0901GA-A-18配电装置及中控楼 立面图一TB0901GA-A-19配电装置及中控楼立面图二,剖面图TB0901GA-A-20办公楼 平面布置图TB0901GA-A-21办公楼 屋面布置图TB0901GA-A-22办公楼 剖面图,立面图一TB0901GA-A-
3、23办公楼 立面图二目 录1综合说明51.1概述51.2 主要技术特点72)防盐胀措施121.3 太阳能资源121.4 工程地质131.5 项目任务和规模141.6消防151.7暖通161.8施工组织设计161.9工程管理设计171.10环境保护与水土保持设计171.11劳动安全与工业卫生181.12节能方案分析191.13工程设计概算201.14上网电价测算与财务评价201.15结论212太阳能资源和当地气象地理条件212.1厂址自然环境概况212.2厂址所在地太阳辐射观测状况222.3太阳辐射资料的采集、检验和修正242.4光伏发电场太阳能资源分析292.5相关的气象情况313其它必要的背
4、景资料35由于敦煌地区太阳能资源丰富,无论是从社会、经济角度还是从节能、减排、环保角度看,建设甘肃敦煌10兆瓦光伏并网光伏电站工程都是很有必要的,因此也受到了国家和当地政府的大力支持,给出了一些必要的书面文件,内容包括国家能源局关于建设甘肃敦煌10兆瓦光伏并网发电示范工程的复函、甘肃省国土资源厅关于敦煌10兆瓦并网光伏发电项目建设用地选址意见的函、甘肃省国土资源厅关于敦煌10兆瓦并网光伏发电建设项目用地选址是否压覆矿产资源的审查意见、甘肃省环境保护局(2007)甘环便自字第30号、甘肃省电力公司关于敦煌10兆瓦并网光伏发电项目入网的意向性意见的函、酒泉市国土资源局关于对敦煌10兆瓦并网光伏发电
5、项目选址用地范围内压覆矿产资源情况的函、敦煌市人民政府关于支持10兆瓦并网光伏发电项目建设的承诺函、敦煌市人民政府关于敦煌光伏并网发电示范项目建设有关事宜的承诺函、敦煌市国土资源局关于敦煌10兆瓦并网光伏发电项目用地有关事宜的函、敦煌市国土资源局关于敦煌10兆瓦并网光伏发电项目选址是否压覆矿产资源的情况说明、敦煌市城乡规划局关于敦煌10兆瓦并网光伏发电项目规划选址意见的函、敦煌市环境保护局关于对敦煌10兆瓦并网光伏发电项目建设的环境保护意见、敦煌市博物馆敦煌10MW并网光伏发电项目选择范围内涉及文物保护有关情况的说明等。354项目任务与规模364.1地区自然经济与能源状况364.2电力系统概况
6、384.3项目规模395总体方案设计395.1总体布置方案395.1.1 总平面布置395.2电气系统415.3抗风沙设计425.4太阳辐射、风速、风向和环境温度的测量装置安装方案435.5暖通和给排水446电站的技术设计456.1电力系统456.1.2.2 敦煌电网概况466.1.3 接入系统方案476.1.3.1 接入系统方案476.1.3.2 方案分析476.1.4 系统继电保护486.1.5 通信486.1.5.1 系统通信486.1.5.2 场内通信496.1.5.3 市话通信496.1.5.4 通信设备配置496.1.6调度自动化496.1.6.1 电场运行方式496.1.6.2
7、自动化系统506.1.6.3 远方电能量计量装置516.1.6.4 远动信息516.1.6.5 主站端的配合526.1.6.6 UPS不间断电源系统526.1.6.7 其他526.2太阳能光伏发电场场址建设条件536.3技术方案55表6-16 短路电流计算结果表816.3.7.2 总平面布置886.3.7.3 建筑、结构89(1)配电装置及中控楼90(2)办公楼906.3.7.5 耐久性设计966.3.7.6 盐渍土场地地基处理措施963)防盐胀措施974) 回用用途1005) 费用分析估算101经技经专业计算得出:1016) 效益分析1016.4节能方案分析1027消防1057.1 工程概况
8、和消防总体设计1057.2工程消防设计1067.3施工消防1088施工组织设计1108.1概述1108.2 交通运输方案1108.3 主要工程项目的施工方案1118.4 施工总平面规划1118.5施工力能供应1128.6 施工综合控制进度1129工程管理设计1159.1工程管理机构1159.2主要生产生活设施11510环境保护与水土保持设计11610.1 评价依据和标准11610.2环境状况11610.3工程环境影响11710.4水土保持12110.5水土保持综合评价与结论12311劳动安全与工业卫生12311.1设计依据、任务与目的12311.2工程安全与工业卫生因素分析12511.3劳动安
9、全和工业卫生对策12611.4光伏电场安全卫生机构设置、人员配备及管理制度12711.5事故应急救援预案12911.6预期效果评价13112工程设计概算13212.1工程概况13212.2 投资主要指标13312.3 编制依据13312.4 基础资料13412.5 费率指标13512.6 预备费、建设期贷款利息13512.7工程概算表13613上网电价测算与财务评价23713.1财务评价23713.2资金筹措与贷款条件23713.3成本估算23713.4发电效益计算23713.5清偿能力分析23813.6盈利能力分析23813.7敏感性分析23913.8社会效果分析23913.9结论2401综
10、合说明1.1概述1.1.1 项目概况敦煌位于甘肃省西北部,境内东有三危山,南有鸣沙山,西面是沙漠,与塔克拉玛干相连,北面是戈壁,与天山余脉相接,隶属甘肃省酒泉市管辖,全市面积3.12万平方公里,其中绿洲面积1400平方公里,不到总面积的4.5%,其余全是沙漠戈壁,且被沙漠戈壁包围。敦煌昼夜温差大,日照时间长,是典型的暖温带干旱性气候,年降雨量只有39.9毫米,而蒸发量却高达2400毫米。敦煌纬度高(北纬3953-4135),地势平坦、开阔,云量和雨量少,大气透明度高,因此有着充足的光能资源。全年日照时数长,日照百分率高(达到75%),是建设大型太阳能光伏发电场的理想之地。根据国家能源局的复函,
11、拟在敦煌建设10兆瓦并网光伏发电示范电站,具体场址选在敦煌市七里镇西北侧、215国道的北侧的大片永久固定性沙砾石戈壁(见照片,白色部分为冰雪)。场址区域地势平坦,全年日照时数为3258小时,全年日照辐射量为6415兆焦耳/平方米,太阳能资源丰富。场址距敦煌市区约13公里,距敦煌火车站24公里,距敦煌飞机场25公里,交通便捷,运输方便。根据要求,该示范项目需通过招标方式来确定特许经营权。比照招标文件,编制可行性研究报告是其内容之一。为此,特编制本可研报告以响应甘肃敦煌10兆瓦光伏并网发电特许权示范项目招标文件的要求。1.1.2 工程建设的必要性1.1.2.1优化能源结构我国是世界上为数不多的几个
12、以煤炭为主的能源消费国家,煤炭消费的比重虽然这几年有一定程度的下降,但目前还是超过了65,能源消费结构不合理。同时中国的能源消费从整体上讲还属于粗放型能源利用方式,与现代集约经济发展的要求存在很大的差距。因此,从长远来看,包括太阳能在内的新能源和可再生能源将大力发展,以逐步改善以煤炭为主的能源结构,促进常规能源资源更加合理有效地利用,使我国能源、经济与环境的发展相互协调,实现可持续发展目标已成为国家战略。国家计委、国家科委、国家经贸委制订的19962010年新能源和可再生能源发展纲要则进一步明确,要按照社会主义市场经济的要求,加快新能源和可再生能源的发展和产业建设步伐。20112015年,我国
13、将大规模推广应用新能源和可再生能源技术,使新能源和可再生能源的开发利用量达到4300万吨标准煤,占我国当时商品能源消费总量的2%。国家能源法也明确提出“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”。因此,积极开发利用可再生能源,替代部分煤电,减轻能源对外依靠的压力,对改善我国能源结构和走能源可持续发展的道路是十分必要的。甘肃敦煌10兆瓦光伏并网光伏电站工程的实施则是诠释优化能源结构的一个很好的实例。1.1.2.2保护环境,节约能源、减少温室气体排放保护环境保护的力度直接影响到我国在国际上的形象和地位。根据目前我国的能源结构,纯煤电的电力系统,燃煤产生大量的CO2、SO2、NOX、烟尘、灰渣等,对环境和
14、生态造成不利的影响。与其它传统发电方式相比,太阳能发电可节省一定量的发电用煤。目前我国二氧化碳排放量已位居世界第二,甲烷、氧化亚氮等温室气体的排放量也居世界前列。为提高我国的环境质量,在对煤电进行改造和减排的同时,积极开发利用太阳能等清洁可再生能源是十分必要的,因为太阳能光伏发电场在运行过程中不会产生任何有害物质,同时还节约能源,保护环境,减少温室气体排放。1.1.2.3推广太阳能利用、促进光伏产业发展由于不合理地过度使用煤炭、石油、天然气等石化能源,造成能源储备日益减少。为了实现能源的可持续发展,世界上许多国家将光伏发电作为发展的重点,我国也正在朝这个方向努力。我国太阳能资源非常丰富,有荒漠
15、面积100余万平方公里,主要分布在光照资源丰富的西北地区,如敦煌,如果利用这些荒漠安装并网型太阳能发电系统则可以提供非常可观的电量。这也就意味着我国太阳能光伏产业的发展潜力非常巨大。而国家不断出台的政策、法规也有效支持了我国太阳能光伏产业的发展。我国的太阳能光伏制造业在我国的长三角和珠三角地区迅速崛起,其产品大多出口到欧美等发达国家。最近10年以每年平均30%的速度递增,最近3年更是以每年50%以上的速度高速增长。太阳能光伏发电已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发展最快、最大的产业,我国已经是全球最大的光伏产业国家之一。目前,我国生产的太阳能光伏组件90%以上出口到国外,国内市场仅占
16、到小部分。但是,随着国内光伏电站建设速度的加快,太阳能光伏组件国内市场仅占有率将很快会提升。要知道,只要开发1的荒漠,即可安装几百至一千吉瓦的光伏电池板。因此,我国光伏发电市场的发展潜力很大。 1.1.2.4促进西部经济发展西部地区地广人稀,太阳能资源丰富,搞光伏发电,利用西部的荒漠资源,变废为宝,如果加以利用不仅可以促进西部的经济发展,还能改善西部人民的生活质量。随着国家西部经济开发战略的实施,西部地区经济将进入一个快速发展时期。特别是西部地区实施“光明工程”以来,光伏产业在西部地区崛起,太阳能光伏发电在西部地区的应用,特别是中小型户用光伏电源市场得到迅猛发展。因此,本工程的实施不仅对保护西
17、部地区的生态环境,而且对西部地区推广光伏产业、促进西部地区经济的发展也有着重大意义。1.1.3研究范围和内容本工程建设容量10MWp。本报告对甘肃敦煌10兆瓦光伏并网光伏电站工程进行可行性研究。研究范围为光伏发电组件到35kV升压变电站墙外第一基杆塔向用户侧耐张线夹以下一米(产权分界点)。包含了光电转换系统、直流系统、逆变系统、交流升压系统等所有子系统。研究的主要内容包括建设场址的太阳能资源分析、光伏发电工程的建设条件、光伏发电系统配置方案、主设备选型和布置、节能和环保效益分析、项目投资估算和经济评价等光伏发电工程的建设条件。编制工程投资概算并进行财务评价。1.1.4主要设计原则1)项目主设备
18、选型要具有先进性,同时要立足于国产化,要充分展示中国先进的可再生能源开发利用的最新技术。2)优化系统配置,在保证示范项目实用性功能的同时,兼顾新能源技术的展示功能。3)光伏发电系统逆变系统采用单机容量100kW以上的大型逆变器,接入电网系统采用35kV高压集中并入公用电网。4)采取有效的风沙防护方案,保证电站设备在运营期内不因风沙而损坏。1.2 主要技术特点1.2.1光伏组件选型及安装容量目前常用的太阳能电池有:单晶硅、多晶硅太阳能电池;非晶硅薄膜太阳能电池;数倍聚光太阳能电池等,从技术经济比较结果来看:1) 晶体硅太阳能电池组件技术成熟,且产品性能稳定,使用寿命长。2) 商业用化使用的太阳能
19、电池组件中,单晶硅组件转换效率最高,多晶硅其次,但两者相差不大。3) 晶体硅电池组件故障率极低,运行维护最为简单。4) 在开阔场地上使用晶体硅光伏组件安装简单方便,布置紧凑,可节约场地。5) 尽管非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应,高温性能等方面具有一定的优势,但是使用寿命期较短,只有10-15年。因此本工程拟选用晶体硅太阳能电池。在单晶硅电池和多晶电池选择上:由于多晶硅电池组件的价格要比单晶硅低,从控制工程造价的方面考虑,本工程选用性价比较高的多晶硅电池组件,这也与国外的太阳能光伏电池使用情况的发展趋势相符合。本工程采用的多晶硅太阳能电池组件的详细技术参数见表1-1表1-2 太阳能电池组件技术参
20、数表太阳电池种类多晶硅电池太阳电池生产厂家常州天合光能有限公司太阳电池组件生产厂家常州天合光能有限公司太阳电池组件型号TSM-220PC05指标单位数 据峰值功率Wp220(3%)开路电压(Voc)V36.8短路电流(Isc)A8.00工作电压(Vmppt)V29.8工作电流(Imppt)A7.39尺寸mm1650*992*46安装尺寸mm990*941重量kg19.5峰值功率温度系数%/K-0.45开路电压温度系数%/K-0.35短路电流温度系数%/K0.0510年功率衰降% 820年功率衰降% 13组件总的安装数量为45680块,总容量为10.0496MWp,阵列组串的串、并联数见表1-2
21、。组件布置方式以固定式为主,辅以少量的单轴跟踪式,其中采用固定式安装的组件容量为9.4204MWp; 采用单轴跟踪式安装的组件容量0.6292MWp。1.2.2 光伏组件布置固定安装组件安装方位角采用正南方向,安装倾角按当地最佳倾角38设置。单列组件前后间距为5.6米,保证全年915点(真太阳时)时段内前后组件不遮挡。太阳能光伏组件阵列布置以直流汇流监测箱为中心划分单元,这样可以优化组串与汇流箱之间的接线长度,降低工程造价,减少线路损耗;同时光伏组件阵列划分清晰,有利于将来的运行管理。1.2.4电气部分 1) 并网逆变器选型并网逆变器单台容量目前国产最大可达到500kVA,国外最大可达到630
22、kVA。一般情况下,单台逆变器容量越大,转换效率越高,且单位造价相对较低。目前国内大容量并网逆变器中,100kVA和250kVA的并网逆变器的相对比较成熟,已经投运的数量较多,性能较好,但考虑到光伏发电系统中,线损最大的部分就是直流损耗,如果在本项目中采用较多的小容量逆变器,不仅转换效率底,而且会产生较大大的直流损耗,影响投资收益,故本方案拟配置德国SMA公司的630kVA并网逆变器和合肥阳光的500kVA并网逆变器。这两种型号的逆变器均有较高的转换效率,欧洲加权效率分别达到了98.4%和98.3%,分别代表了国际和国内先进水平。考虑到本项目是国内第一个大型荒漠光伏发电场,对今后大型光伏发电场
23、建设具有一定的示范作用,故并网逆变器选型拟考虑一半容量配置630kVA并网逆变器,另一半容量配置500kVA并网逆变器。 2) 升压变型式的选择目前小容量配电变压器的铁芯材料常用有普通硅钢片和非晶合金材料两种。非晶合金主要以铁、镍、钻、略、锰等金属为合金基础,加入少量的硼、碳、硅、磷等元素,因此具有铁磁性良好、机械强度高、耐蚀性能好、制作工艺简单、成材率高等特点。非晶合金材料的金属原子排列呈无序非晶状态,它的去磁与被磁化过程极易完成,较硅钢材料铁芯损耗降低,达到高效节能效果。用于油浸变压器可减排CO,SO,NOx等有害气体,被称为21世纪的“绿色材料”。变压器的空载损耗主要由涡流损耗和磁滞损耗
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