肥城市一期30MW工程预可行性研究报告Word文件下载.docx
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本期工程暂考虑在光伏电站内设10KV(集电)开闭站,光伏电站分批建设,30个光伏发电单元将以10KV集电线路汇集到开闭站10KV母线上,再以35KV送至附近110KV变电站并网。
光伏电站内设2台站用变压器为全站提供站用电源,一台由站外10KV配电网引接,另一台站用变由站内母线供电,作为备用电源。
本工程采用光伏发电设备及升压站集中控制方式,在综合楼设集中控制室实现对光伏设备及电气设备的遥测、遥控、遥信。
1.1.5、主要技术经济指标
本工程静态投资39255万元,单位静态投资13085元/kW;
动态投资40223万元,单位动态投资13407.7元/kW。
1.2、附图:
光伏电站场址地理位置示意图
图1-2-1、光伏电站位置示意图
二、工程建设的必要性
2.1、符合国家产业政策要求
我国政府一直非常重视新能源和可再生能源的开发利用。
在党的十四届五中全会上通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标的建议》要求“积极发展新能源,改善能源结构”。
1998年1月1日实施的《中华人民共和国节约能源法》明确提出“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”。
国家计委、国家科委、国家经贸委制定的《1996~2010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。
2005年2月28日中国人大通过的自2006年1月1日开始实施的《可再生能源法》要求中国的发电企业必须用可再生能源(主要是太阳能和风能)生产一定比例的电力。
2006年国家发改委已经表示,未来5年内政府将投入100亿元开发太阳能项目。
因此,发展太阳能是符合国家产业政策的,国家在“十一五”期间将在政策、资金和税收上给予重点支持。
即将出台的《可再生能源发展“十二五”规划》,有望将“十二五”期间太阳能发电装机目标上调至1500万千瓦。
根据电力科学院的预测,到2050年中国可再生能源发电将占到全国总电力装机的25%,其中光伏发电占到20%。
2.2、符合建设低碳生态肥城市目标要求
发展太阳能,是实现肥城市可持续发展的重要体现,在肥城市《2011年政府工作报告》中明确提出,今后五年工作的指导思想是:
坚持以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导,深入贯彻落实科学发展观,以科学发展跨越发展为主题,以转变发展方式为主线,以富民强市为目标,围绕建设“著名东方圣城、文化旅游名城、现代科技新城、生态宜居水城”,集中打造园区经济、文化旅游、高铁新城“三大亮点”,大力实施孔子品牌带动、新型工业化、新型城市化、城乡一体化“四大战略”,突出抓好招商引资、工业振兴、名城建设、文化旅游大项目、农村社区建设、保障和改善民生“六项重点”,努力实现地区生产总值、地方财政收入、固定资产投资、城镇居民和农村居民收入“五个翻番”,力争重新跨入全国百强县行列,为建设富裕文明开放和谐新肥城、全面建成小康社会奠定坚实基础。
2.3、进一步开发利用肥城市荒山坡地的要求
我国太阳能理论总储量为147×
108GWh/年。
从理论上讲除去农田、草原、森林、河流、湖泊、道路等,在任何荒地和建筑上都可以安装光伏组件。
肥城市具有丰富的太阳能资源,且太阳能资源丰富地区多数未利用荒坡,地势开阔,可作为“大型光电工程”实施的重点和理想地区。
搞光伏发电,不同于其他工业项目,是一个完全无污染的生态项目,也是改善肥城市长久依赖煤电等消耗型现状的项目,项目的建设对于肥城市调整产业结构和最大发挥荒山坡地经济效益来说很有必要。
三、项目任务与规模
3.1、项目任务
3.1.1、地区经济与发展
1992年撤县建市,总面积1277.3平方公里,截止2010年辖3个办事处,11个镇,1个省级高新技术开发区,607个村(居)民委员会,总人口96.7万人,新城街道办事处、老城街道办事处、王瓜店街道办事处、潮泉镇、桃园镇、王庄镇、湖屯镇、石横镇、安临站镇、孙伯镇、安驾庄镇、边院镇、汶阳镇、仪阳镇.是全国县域经济基本竞争力百强,全国中小城市综合实力百强,全国中小城市科学发展百强,全国中小城市最具投资潜力百强,全国中小城市最具区域带动力百强,国家园林城市,全国新农村建设明星市,全国绿色小康县,全国农村安全饮水工程示范县,全国科技进步先进县,全国科普示范市,全国农田水利基本建设先进县,全国农村中医工作先进市,全省基层组织建设先进市,全省平安山东建设先进市,全省社会文化先进市,全省农业产业化先进市,省级文明城市,省级环保模范市,山东省粮食生产先进县,国家级园林城市,省级生态经济十强市,山东省最佳投资城市。
2010年,全市实现地区生产总值235亿元,年均增长13.2%;
地方财政收入突破十亿元大关,达到10.78亿元,年均增长13.1%,其中税收收入6.73亿元,年均增长18.8%;
地方可用财力实现翻番。
五年累计完成固定资产投资383亿元,年均增长17.7%。
3.1.2、电力系统规模
截至2010年底,山东省共有220千伏及以上变电站303座,变电总容量12505万千伏安。
其中:
500千伏变电站28座,容量4025万千伏安;
220千伏变电站275座,容量8480万千伏安。
建国初期,肥城市电力工业仍是空白。
1958年,修建肥城发电厂,架设高压线路,电力工业起步。
1963年,肥城35千伏线路建成接火送电,电力供应纳入国家电网。
1964年,成立县农村电力管理所。
1971年,普及各区镇供电。
1974年,供电量达到2948万度。
1985年,二期工程完成,全县电网初具规模,高压线路遍布全县12个区镇,lO千伏以上输电线路发展到884公里,变电所3座,主变容量62900千伏安,配电变压器1297台,总容量92829千伏安,总装机容量8.67万千瓦,年用电量8000万度。
1990年,全市变压器1553台,总容量194610干伏安。
市供电局属35千伏以上变电所5座,总容量85050千伏安。
其中110千伏变电所l座,主变容量51500千伏安;
35千伏变电所4座,主变容量33550千伏安。
全市用电量为14191万度,其中工业用电8267万度,占60.8%,农业用电2712万度,占19.1%,生活照明用电2852万度,占20.1%。
用电照明户10万余户,占总户数的73.6%。
3.2、建设规模
本光伏电站预选站址占地约1200亩,一期建设规模30MW。
四、太阳能资源
4.1、我国太阳能资源分布
我国地处北半球欧亚大陆的东部,主要处于温带和亚热带,具有比较丰富的太阳能资源。
根据全国700多个气象台站长期观测积累的资料表明,中国各地的太阳辐射年总量大致在3.35×
103~8.40×
103MJ/m2之间,其平均值约为5.86×
103MJ/m2。
图4-1-1、我国太阳能资源分布图
按接受太阳能辐射量的大小,全国大致上可分为五类地区:
一类地区:
全年日照时数为3200~3300h,年辐射量在6700~8370MJ/m2。
相当于228~285kgce(标准煤)燃烧所发出的热量。
主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。
这是我国太阳能资源最丰富的地区。
二类地区:
全年日照时数为3000~3200h,年辐射量在5860~6700MJ/m2,
相当于200~228kgce燃烧所发出的热量。
主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。
此区为我国太阳能资源较丰富区。
三类地区:
全年日照时数为2200~3000h,年辐射量在5020~5860MJ/m2,相当于171~200kgce燃烧所发出的热量。
主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。
四类地区:
全年日照时数为1400~2200h,年辐射量在4190~5020MJ/m2。
相当于142~171kgce燃烧所发出的热量。
主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区,春夏多阴雨,秋冬季太阳能资源还可以,属于太阳能资源可利用地区。
五类地区:
全年日照时数约1000~1400h,年辐射量在3350~4190MJ/m2。
相当于114~142kgce燃烧所发出的热量。
主要包括四川、贵州两省。
此区是我国太阳能资源最少的地区。
一、二、三类地区,年日照时数大于2000h,年辐射总量高于5860MJ/m2,是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区,面积较大,约占全国总面积的2/3以上,具有利用太阳能的良好条件。
四、五类地区虽然太阳能资源条件较差,但仍有一定的利用价值。
4.2、山东省太阳能资源概况
山东省各地年总太阳总辐射量在4542.61~5527.32MJ/m2之间,其中成武站年总太阳总辐射量最少,为4542.61MJ/m2,蓬莱年总太阳总辐射量最多,为5527.32MJ/m2,相差约1000MJ/m2。
山东省各地太阳总辐射地区差异较大,其中胶东半岛南部太阳能总辐射量较小,北部蓬莱、龙口一带较大,呈现处南少北多的特点,鲁北垦利、河口一带太阳总辐射量较大,鲁西一带较小。
图4-2-1、山东省年太阳总辐射量分布图
全省各地太阳总辐射量从1月开始至5月,呈现逐月上升的趋势,5月各地的太阳总辐射达到全年的峰值,之后下降,12月降至低谷,成为全年太阳总辐射量最小的一个月。
6、7月份天文总辐射量最大,但是随着雨季的到来,阴雨天气增多,日照较少,因此太阳总辐射量受到影响;
5月份处于夏季风盛行时期,副热带高压稳定控制山东,多晴好天气,其天文总辐射仅次于6,7月,因此太阳总辐射最大。
12月,天文总辐射和实际太阳总辐射量,都处于最低值。
4.3、肥城市太阳光辐射量
以下是美国国家航天气象局NASA监测到的场址地区气象资料:
Month
Airtemperature
Relativehumidity
Dailysolarradiationhorizontal
Atmosphericpressure
Windspeed
Earthtemperature
Heatingdegree-days
Coolingdegree-days
°
C
%
kWh/m2/d
kPa
m/s
C-d
January
0.7
0.544
2.91
101.8
2.6
526
February
3.5
0.519
3.63
101.6
2.8
4.3
405
1
March
9
0.5
4.51
101.1
3
10.8
279
37
April
16.9
0.46
5.34
100.5
3.2
19.4
71
201
May
22.1
0.501
5.6
100
2.9
24.6
8
367
June
25.7
0.575
5.62
99.5
2.5
27.9
469
July
26.4
0.744
4.88
99.4
2.2
518
August
25.1
0.764
4.77
99.8
2.1
26.2
476
September
22.2
0.628
4.28
100.4
23.4
370
October
0.543
3.42
18.1
63
217
November
9.3
0.549
2.94
101.5
9.8
253
48
December
0.554
2.56
2.7
459
Annual
15.1
0.573
4.21
100.7
16.3
2065
2704
通过以上数据分析,肥城市平均年辐照量为1536.65kWh/m2/year,属于太阳能资源较丰富地区,比较适合建设大型光伏电站。
五、工程地质
5.1、地理地貌
肥城市在大地貌位置上处于鲁中南低山丘陵与鲁西平原的交接地带,属泰、沂、蒙山前冲击扇的交接地带,属于泰、沂、蒙山前冲击扇的中上部,山丘与平原之比为3:
7。
东、北、南三面环山,丘陵起伏,大小山丘共有198座;
中西部是泗、沂河冲击平原,鲁西南平原的东北角为大片的肥田沃土。
地势总特征是北高南低,东高西低,自然由东向西倾斜状态。
境内最高点是北部凤凰山,海拔548.1米,最低点是西南部的程家庄附近,海拔47米;
城区中心海拔60.5米。
南北相对高差501.1米,东西相对高差273.4米。
从东北部老虎窝山到西南部的程家庄长39公里,比将为1/60。
境内地貌,按形态可划分为低山岭坡、岗坡沟谷地形、近山阶地、山前倾斜平原、河谷平原、微斜平原、浅平洼地7个类型。
境内山丘属蒙山北西部余脉的边缘部分,多分布在北、东、南三面,共有大小山头82座,主要有凤凰城、九山、石门山、防山、尼山、昌平山、九龙山等。
5.2、地质状况
在漫长的地质历史时期,受不同构造运动的影响,形成了较复杂的构造系统与沉积物。
肥城在大地构造位置上处于中朝准地台鲁西断隆的中北部偏西,菏泽-尼山隆起上的尼山隆起与肥城凹陷的交接部位。
1.地质
境内出露地层,从老到新有:
太古界泰山群,古生界寒武纪、奥陶系、石炭系,新生界下第三系及第四系。
基岩露于北、东、南部低山丘陵地带,中西部则为大面积第四系所覆盖。
覆盖层下的上石炭统太原组和下二迭统山西组为主要含煤层,煤藏量丰富。
2.构造
肥城境内分属两个次级构造单元,以峄山断层为界,东部为尼山凸起西缘,西部为肥城凹陷的北部。
境内褶皱构造微弱,断裂构造发育,伴随断裂有轻微褶曲产生。
尼山凸起规模大,隆起较高。
尼山断层的北西端,部分被第四系所掩覆,自防山乡无粮庄附近起,向南东经土门延伸出境。
走向300°
倾向南西,倾角约70°
,高角度正断层,南东盘上升,北西下降。
肥城市凹陷主要受南北向峄山断层和其南北边缘的近东西向凫山断层的控制,为不对称斜凹陷。
肥城凹陷形成于中生代燕山期,定型于新生代喜山期,为中新生代沉积凹陷。
该凹陷以走向近于东西的郓城、汶泗断裂为南北边界,断裂间凹陷中有较厚的第三系红色地层发育,凹陷周缘,东部与南部有下古生界寒武系奥陶系地层分布。
境内还分别发育一组北东向和北西断层,均为第四系所掩覆。
北东向一组有八宝山断层、金庄断层的入境部分,为倾向南东的正断层。
北西向一组有滋阳断层的入境部分,为倾向北东的正断层;
孔村断层为倾向南西的正断层。
5.3、场地结论
项目区地貌为丘陵地貌单元,总体上讲,地势呈现北高南低之趋势。
场地地表水排泄通畅,地下水位埋藏很深,岩土体含水量很小,不会对建筑物基础构成较大影响。
就场址地区的地震地质和岩土工程条件而言,不存在影响电场建设的颠覆性问题,可以建设太阳能光伏电站。
六、太阳能光伏发电系统设计
6.1、光伏发电系统的分类及构成
光伏发电系统按照应用的基本形式可分为三大类:
独立发电系统、微网发电系统和并网发电系统。
未与公共电网连接的太阳能光伏发电系统称为独立发电系统;
与偏远地区独立运行的电网相连接的太阳能光伏发电系统称为微网发电系统;
与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统称为并网发电系统。
并网光伏发电系统按照系统功能又可以分为两类:
不含蓄电池环节的“不可调度式并网光伏发电系统”和含有蓄电池组的“可调度式并网光伏发电系统”。
根据当地电力分布的情况,本工程选择为不可调度式并网光伏发电系统。
太阳光通过太阳能电池组件转换成直流电,经过三相逆变器(DC-AC)转换成三相交流电,再通过升压变压器转换成符合公共电网要求的交流电,直接接入公共电网。
本工程光伏发电系统主要由太阳能电池(光伏组件)、逆变器及升压系统三大部分组成。
本项目30MWp光伏并网发电系统由30个1MWp光伏并网发电单元组成,每个1MWp发电单元由1MWp光伏方阵、2台500kW光伏并网逆变器、1台1250kVA升压变压器以及相应的配电监控单元等相关设备组成,除光伏方阵外,其他设备均安装在一个电气室内(以下称分站房)。
30个1MWp太阳能产生的直流电经光伏并网逆变器逆变成交流电后就地升压成10kV,通过高压电缆送到主控室10kV母线上汇集成1路接入并网接入点。
6.2、光伏组件选型
商用的太阳能电池主要有以下几种类型:
单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、碲化镉电池、铜铟镓硒电池等。
上述各类型电池主要性能参数,见下表6-2。
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
13-20%
高
中
小
多晶硅
10-18%
非晶硅
8-12%
低
丰富
中低
而目前国内已经实现工业化生产的且工艺比较成熟的太阳能电池有:
单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池。
1)单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池是最早发展起来的,技术也最为成熟,主要用单晶硅片来制造。
单晶硅材料的晶体完整,光学、电学和力学性能均匀一致,纯度较高,载流子迁移率高,串联电阻小,与其它太阳能电池相比,性能稳定,光电转换效率高,其商业化的电池效率为16%~18%。
单晶硅太阳能电池曾长期占领最大的市场份额,只是在1998年后才退居多晶硅电池之后,位于第二位,但其现在仍在大规模应用和工业生产中占据主导地位。
今后,单晶太阳能电池将继续向超薄、高效发展。
受到材料价格及相应复杂的电池工艺影响,单晶硅成本价格居高不下,与此同时在加工过程中还伴随着高耗能、高污染的不利影响。
2)多晶硅太阳能电池
随着铸造多晶硅技术的发展和成本优势,多晶硅太阳能电池逐渐抢占了市场份额。
从多晶硅电池表面很容易辨认,多晶硅片是由大量不同大小、不同取向的晶粒构成,在这些结晶区域(晶粒)里的光电转换机制完全等同于单晶硅电池。
由于硅片由多个不同大小、不同取向的晶粒组成,而在晶粒界面(晶界)光电转换容易受到干扰,因而多晶硅电池的转换效率相对单晶硅略低,其商业化的电池效率为14%~17%。
同时多晶硅的光学、电学和力学性能的一致性也不如单晶硅。
随着技术的发展,多晶硅电池的转换效率也逐渐提高,尤其做成组件后,和单晶硅组件的效率已相差无几。
3)非晶硅薄膜太阳能电池
自1976年第一个非晶硅薄膜太阳能电池被研制出,1980年非晶硅太阳能电池实现商品化,直到今天,非晶硅太阳能电池以其工艺简单,成本低廉,便于大规模生产的优势,取得了长足的进展,被称为第二代太阳能电池。
非晶硅薄膜太阳能电池具有弱光性好,受温度影响小等优点,但非晶硅太阳能电池换效率相对较低,商业化的电池效率也只有6%左右,而且非晶硅薄膜太阳能电池在长时间的光照下会出现衰减现象(S-W效应),组件的稳定性和可靠性相对晶体硅组件较差。
图6-2-1、各种太阳能电池市场份额
(资料来源《2007年中国光伏发展报告》)年中国光伏发展报告》
图6-2-1显示了各类光伏组件的市场占有份额,市场占有率情况反映了产品的成熟度和其性能的稳定性,可见单晶硅和多晶硅太阳能电池仍占据光伏发电市场的主流,而同等的稳定性和发电量情况下,多晶硅组件价格更有优势。
综上所述,各种太阳能组件都有其优势和弊端,但随着技术的发展及同类产品的竞争,单晶硅、多晶硅组件的价格也在逐渐降低,目前光伏发电还是晶体硅组件占主导地位,所以本项目采用CSI阿特斯生产多晶硅电池组件CS6P-230P。
该组件系列产品既经济又可靠,保质期可达20-25年。
可以被广泛应用于各种环保工程领域,从大型长期太阳能项目到中小型独立及并网系统太阳能电站。
它已经获得IEC61215第二版的证书,TUV二级安全认证和北美UL1703安全认证,同时也是严格按照CE,ISO9001及ISO16949等质量认证体系加工生产。
CS6P-230P光伏电池组件的特点如下:
✧60片高效的多晶电池片组
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