3MW光伏電站光能、水能建設項目可行性研究報告（含4副圖紙）

1、3MW光伏電站光能、水能互補 可行性研究報告3MW光伏電站光能、水能互補 工程 可研 階段 可行性研究報告 電 力 設 計 院二九年一月 4批 準 人： 陳 虎審 核 人： 劉亞軍校 核 人： 王 軍編 寫 人： 劉 剛 張 雷 徐 芳 席麗娜吳 芳 寧 利 目 錄1項目概況1.1項目概況1.2報告編制原則及依據1.3編制范圍1.4項目主要內容1.5項目實施的總體目標2地區(qū)概況及電力系統(tǒng)2.1地區(qū)概況2.2電力系統(tǒng)3項目提出的背景3.1目前我國的能源形式3.2我國電力供需現(xiàn)狀及預測3.3世界光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀3.4世界光伏發(fā)展目標和發(fā)展前景3.5世界光伏技術發(fā)展趨勢3.6中國光伏發(fā)電市場的現(xiàn)狀3

2、.7中國光伏發(fā)電市場的發(fā)展3.8中國光伏產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 3.9太陽能光伏發(fā)電在我國能源電力供應中的地位4項目的必要性4.1滿足玉樹機場用電需求，提高用電可靠性的需要4.2合理開發(fā)利用光能資源，符合能源產業(yè)發(fā)展方向4.3加快能源結構調整的需要4.4改善生態(tài)、保護環(huán)境的需要5太陽能光伏電站與當地水電站電網的互補運行5.1 地區(qū)負荷特性5.2 太陽能光伏電站發(fā)電特性5.3 水電站發(fā)電特性5.4太陽能光伏電站與當地水電站電網的互補運行6工程任務及規(guī)模6.1工程建設廠址及規(guī)模6.2建設任務6.3電站與系統(tǒng)連接方案設想7光能資源7.1 玉樹州太陽輻射總量及時空、日照時數分布7.2氣象站光資源資料7.3光伏電

3、站光資源計算7.4光資源綜合評述8地質工程8.1廠址區(qū)域穩(wěn)定性評價9光伏發(fā)電電池組件選擇和發(fā)電量估算9.1光伏電池組件型式確定9.2發(fā)電量估算10電氣10.1電氣一次10.2電氣二次11土建、給排水及暖通工程11.1土建工程采用的主要設計技術數據11.2 主要建筑材料11.3 建（構）筑物抗震分類和抗震設防原則11.4 主要建筑設施及結構體系及結構選型11.5 光伏電站接地網及電纜溝11.6 給排水及消防水11.7 采暖系統(tǒng)11.8 通風系統(tǒng)11.9 空調系統(tǒng)12環(huán)境保護與水土保持12.1主要污染源和主要污染物12.2設計依據及采用的環(huán)境保護標準12.3控制污染的設想與影響分析12.4綠化及水

4、土的保持12.5環(huán)境條件對太陽能光伏發(fā)電效率的制約因素分析12.6結論13 消防、勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生13.1消防13.2勞動安全13.3工業(yè)衛(wèi)生13.4其它安全措施14 電站總平面布置14.1廠址概況14.2交通運輸14.3電站總體布置設想15 工程設計概算15.1編制說明15.2工程概算投資附圖附圖1：結古鎮(zhèn)電網地理接線圖附圖2：結古35kV變電所主接線圖附圖3：3MW光伏電站主接線圖附圖4：3MW光伏電站總平面布置圖1. 項目概況1.1 項目概況1.1.1 項目名稱3MW光伏電站光能、水能互補工程。1.1.2 項目執(zhí)行機構：青海省力騰水電安裝有限公司1.1.3 建設地點青海省玉樹州，青海省

5、玉樹飛機場。1.2 報告編制原則及依據1.2.1 編制原則 (1)認真貫徹國家能源相關的方針和政策，符合國家的有關法規(guī)、規(guī)范和標準。 (2)對廠址進行合理布局，做到安全、經濟、可靠。(3)充分體現(xiàn)社會效應、環(huán)境效益和經濟效益的和諧統(tǒng)一。(4)論證研究太陽能光伏電站與水電站的運行、互補，提出效益最大化的運行方案。1.2.2 編制依據 (1)310kV高壓配電裝置設計規(guī)范（GB50060-1992） (2)供配電系統(tǒng)設計規(guī)范（GB50052-1995） (3)建筑設計規(guī)范（GB50016-2006）(4)電力工程電纜設計規(guī)范（GB50217-2007）(5)有關規(guī)程規(guī)范。1.3 編制范圍對當地有關

6、電力系統(tǒng)狀況進行分析，進行光能資源、水能資源分析，進行工程地質初勘、光伏電池組件選型和優(yōu)化布置、發(fā)電量估算，以及對應的電氣工程、土建、暖通、給排水工程、施工組織、工程管理設計、環(huán)境保護和水土保持綜合評價，勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生，效益分析，工程投資概算，財務評價等。1.4 項目主要內容新建玉樹州太陽能光伏電站1座，容量為3MW；研究3MW光伏電站光能、水能互補運行方案，解決運行效益最大化問題。1.5 項目實施的總體目標 開發(fā)當地豐富的太陽能資源，解決玉樹州機場供電可靠性，形成對機場用電負荷的雙電源供電，滿足機場近期及中長期發(fā)展需要；研究3MW光伏電站光能、水能互補運行方案，解決運行效益最大化問題。2

7、 地區(qū)概況及電力系統(tǒng)2.1 地區(qū)概況玉樹藏族自治州位于青海省青藏高原南部，該州總面積26.7萬平方公里，約占青海省總面積的三分之一以上?？側丝?6.7萬人，其中藏族占總人口的96.3%，是青海省主要的林、牧區(qū)。境內有格拉丹東雪峰、可可西里冰川、各日各雅雪山和扎日根雪山，這些巨大的固體水庫蘊育了長江、黃河和瀾滄江三大水系，其正源沱沱河，卡日曲和扎曲都出自玉樹境內。二江一河，水量充沛，支流發(fā)達，水力資源頗為豐富，玉樹境內干支流水能理論蘊藏量約542.7萬千瓦。玉樹州交通閉塞，經濟落后。該州的水能資源豐富，二十世紀八十年代以后，隨著當地生產力水平的不斷提高，對電的需求日益增長，在這期間修建了結古鎮(zhèn)西

8、杭，玉樹縣安沖、小蘇莽、上拉秀、下拉秀、巴塘相古村、稱多縣二級、尕朵、拉布、下賽巴，昂欠縣扎曲，曲麻萊縣聶恰、周木尕卡等縣、鄉(xiāng)、村十三座小水電站。二十世紀九十年代以后，又新建了治多縣同卡電站，玉樹縣當托電站，稱多縣科瑪電站和玉樹州禪古電站。截止2007年末，該州已建成小水電站24座，總裝機容量17157千瓦。玉樹州下轄六個縣，目前青海省大電網尚未延伸到玉樹州，結古鎮(zhèn)獨立小電網已初具規(guī)模，各縣小水電電網初步形成基本上形成了獨立電網。從這一實情出發(fā)，玉樹州必須大力發(fā)展水電及太陽能發(fā)電。2.2 電力系統(tǒng)玉樹州遠離青海省主電網，為獨立運營的小電網。目前，全州已建成運營的小水電站有數十座，除目前新建成的

9、4座外，主要的幾座骨干水電站如禪古、科瑪、扎曲等電站的出力均達不到60%，其他水電站達不到50%。由于玉樹地區(qū)目前的電源供應遠遠滿足不了當地用電需求，從而制約了經濟社會等各項事業(yè)的發(fā)展。隨著近年相繼開工并建成的拉貢、龍青峽兩個水電站建設的快速推進和聶恰、白扎、香達三個水電站改造開工在即，玉樹藏族自治州將實現(xiàn)以水電為骨干、以光伏電源為補充的電力供應網絡，大大的改善了當地農牧民的生產生活條件。玉樹州是長江、黃河、瀾滄江的發(fā)源地，其支流由雅礱江、卡日曲、孜曲、當曲、結曲等眾多大小河流組成，多年平均總流量達1022.3米/秒，水能理論蘊藏量約為543萬千瓦。長期以來，由于地處偏遠，經濟發(fā)展滯后，大量的

10、水能資源得不到及時開發(fā)，已建成的24座小水電站的總裝機容量僅為1.7萬千瓦，不足水能總資源的0.3%，缺電成為玉樹經濟發(fā)展、社會進步的“瓶頸”。近年來，玉樹州委、州政府緊緊抓住西部大開發(fā)的歷史機遇，爭資金、跑項目，不斷加快電力資源的開發(fā)步伐。繼總裝機6000千瓦、總投資1.7億元的拉貢電站和總裝機2400千瓦、總投資7600萬元的龍青峽電站相繼開工建設之后，總投資2.6億元的治多聶恰河一級電站，囊謙白扎、香達電站改造前期工作也已相繼開工。這些工程完工后，將徹底解決結古鎮(zhèn)及其他五縣縣城的缺電問題。與此同時，作為補充電源的光能資源開發(fā)也實現(xiàn)了歷史性突破，先后完成投資1.06億元，分別在40個邊遠鄉(xiāng)

11、鎮(zhèn)和19個邊遠村建成鄉(xiāng)、村級光伏電站59座，基本解決了這些邊遠鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村的生活用電。距離玉樹飛機場較近的供電電源點為玉樹州結古35kV變電所。目前已由該變電所架設1回35kV線路向飛機場供電。本線路導線采用LGJ-70/10型鋼芯鋁絞線，地線選用1X7-7.8-1270-B鋼絞線。年最大負荷利用小時為5000小時，導線LGJ70/10，其經濟輸送容量為4MVA,極限輸送容量為17.5MVA。三江源（玉樹）機場變目前用電負荷2000kVA，隨著經濟的進一步發(fā)展，用電負荷將繼續(xù)增加。玉樹機場變至結古35kV變電所輸電距離22.079千米。結古35kV變電所現(xiàn)狀：現(xiàn)有三相雙卷變壓器1×3.1

12、5+1×6.3MVA，電壓比為35/10.5kV。35kV母線為單母線接線，目前有3回進出線，1回來自蟬古水電站，1回來自結古35kV變電站，1回去玉樹機場變電所。10kV規(guī)劃出線8回，現(xiàn)出線6回，分別至西杭水電站、東方紅水電站、療養(yǎng)院、扎西科、巴塘、大橋，2回備用。 目前玉樹州用電最大負荷已達20000kVA,根據玉樹州“十一五”國民經濟發(fā)展規(guī)劃，“十一五”期間玉樹州結古地區(qū)用電負荷將得到較大的發(fā)展。玉樹州結古地區(qū)電力負荷預測結果如下表：表2-1 玉樹州結古地區(qū)電力負荷預測表 項 目 2008年（實際）2009年2013年2018年供電量（萬kw.h）387041805686835

13、5最大負荷（MW）8.99.613.119.2目前結古地區(qū)主要有兩個水電站供電：禪古水電站（4800kW）、拉貢水電站（8000kW）。禪古水電站冬季枯水期可發(fā)電3500kW；拉貢水電站冬季枯水期可發(fā)電6500kW。根據近年來當地用電負荷需求，兩座水電站已難以滿足當地（包括玉樹飛機場用電負荷需求）。玉樹飛機場用電容量約為2000kW，負荷性質主要為一級負荷，目前僅由結古變電所以35kV單電源供電。3 項目提出的背景玉樹飛機場作為玉樹州的唯一民用機場，對當地國民經濟發(fā)展起著不可替代的重要作用，用電負荷大部分等級屬于一級用電負荷。為提高機場供電可靠性，有必要利用當地太陽能資源建立第二電源。玉樹機場

14、位于青藏高原，屬于太陽能資源較為豐富的一類地區(qū)，建設玉樹太陽能光伏電站作為飛機場第二供電電源是具備太陽能資源保障的?？紤]到太陽能光伏電站與水電站有潛在的互補供電可能性，本工程將研究3MW光伏電站光能、水能互補問題，盡力提高項目投運后經濟效益。3.1 目前我國的能源形式我國是世界上最大的能源消費國之一，同時也是世界能源生產的大國。隨著國民經濟的快速增長，2006年能源消費總量增至24.6億tce（噸標準煤），比2005年增長了9.3%。2006年各種一次能源比例為：煤炭占69.7%、石油占20.3%、天然氣占3.0 %、水電占6.0 %、核電占0.8 %。2006年，中國的原油進口達到1.5億t

15、，大約是中國原油總需求的50%。 預測到2020年，中國一次能源需求量為33億tce，煤炭供應量為29億t，石油為6.1億t；然而，到2020年我國煤炭生產的最大可能約為22億t左右，石油的最高產量也只有2.0億t，供需缺口分別為7億t和4.1億t。顯然，要滿足未來社會經濟發(fā)展對于能源的需求，完全依靠煤炭、石油等常規(guī)能源是不現(xiàn)實的。我國能源供應狀況為煤炭比重過大，環(huán)境壓力沉重；人均能耗遠低于世界平均水平，能源技術落后，系統(tǒng)效率低，產品能耗高，資源浪費大。我國能源供應面臨嚴峻挑戰(zhàn)：一是能源決策國際環(huán)境復雜化,對國外石油資源依存度快速加大,二是石化能源可持續(xù)供應能力遭到嚴重挑戰(zhàn).長遠來看,能源資源

16、及其供應能力將對我國能源系統(tǒng)的可持續(xù)性構成嚴重威脅.顯然,從能源資源、環(huán)境保護的角度，如此高的能源需量，如果繼續(xù)維持目前的能源框架是絕對不可行的。因此，在大力提高能效的同時，積極開發(fā)和利用可再生能源，特別是資源量最大，分布最普遍的太陽能將是我國的必由之路。3.2 我國電力供需現(xiàn)狀及預測2005年，全國發(fā)電裝機容量達到5.0841億千瓦，同比增長14.9%。其中水電達到1.1652億千瓦，約占總容量22.9%；火電達到3.8413億千瓦，約占總容量75.6%；全國發(fā)電量達到24747億千瓦，同比增加2804億千瓦，增速12.8%。2006年，全國發(fā)電裝機容量達到6.22億千瓦，同比增長20.3%

17、。其中水電達到1.4億千瓦，約占總容量22.5%；火電達到4.7252億千瓦，約占總容量75.97%；全國發(fā)電量達到28344億千瓦，同比增加2804億千瓦，增速14.5%。根據專家預計2007年至2010年全社會用電量的年均增速在12%左右，20102020年增速在8%左右。根據以上預測結果，到2020年，中國電力裝機容量將突破12億千瓦，發(fā)電量將超過6萬億千瓦，在現(xiàn)有基礎上翻一番多。我國的一次能源儲量遠遠低于世界平均水平，大約只有世界總儲量的10%，必須慎重的控制煤電、核電和天然氣發(fā)電的發(fā)展；煤電的發(fā)展不僅僅受煤炭資源的制約，還受運輸能力和水資源條件的制約；核電的發(fā)展同樣受核原料和安全性的

18、制約，核廢料處理的問題更為嚴重，其成本是十分高昂的;我國的環(huán)境問題日益顯現(xiàn),發(fā)展煤電和大水電必須要考慮環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,必須計入外部成本。因此大力發(fā)展可再生能源發(fā)電是我國解決能源危機和保證可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，而太陽能發(fā)電將在未來中國能源供應中占據重要地位。3.3 世界光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀世界光伏產業(yè)迅速發(fā)展，最近10年太陽電池組件生產的年平均增長率達到33%，最近5年的年平均增長率達到43%，2006年世界太陽能電池產量達到2500MWp，累計發(fā)貨量達到8500MWp。而中國2006年太陽能電池的產量達到了369.5 MWp，緊隨日本和德國之后，位于世界第三大光伏電池生產國。世界光伏產業(yè)和市場的

19、另一個突出特點是：光伏發(fā)電在能源中的替代功能越來越大，主要表現(xiàn)在并網發(fā)電的應用比例增加非?？?，并成為光伏發(fā)電的主導市場。并網發(fā)電在光伏市場中的主導地位在人類能源變革中具有重要意義，它標志著光伏發(fā)電由邊緣地區(qū)離網和特殊應用向電網能源發(fā)展、由補充能源向替代能源轉變、人類社會開始建設可持續(xù)發(fā)展的能源體系。3.4 世界光伏發(fā)展目標和發(fā)展前景世界上一些主要國家都制定了國家光伏發(fā)展路線和發(fā)展目標，現(xiàn)對比如下：表3-1 世界主要國家光伏發(fā)電成本預測一覽表光伏發(fā)電成本預測年份200420102020日本（日元/kW.h)302314歐洲（歐元/kW.h)0.250.180.1美國（美元/kW.h)0.1820

20、.1340.1中國（元/kW.h)531.4表3-2 世界主要國家光伏發(fā)電裝機預測一覽表光伏發(fā)電裝機預測/GWp年份200420102020日本1.24.830歐洲1.2341美國0.342.136中國0.0650.31.8其他 1.1953.891.2世界 414200從長遠看，太陽能光伏發(fā)電在不遠的將來占據世界消費的重要位置，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。根據歐盟聯(lián)合研究中心（JRC）的預測，到2030年世界可再生能源在總能源結構中將占30%左右，太陽能光伏發(fā)電在世界總電力的供應中到達10%左右；2040年可再生能源占總能耗50%以上，太陽能發(fā)電將占電力的20%以上

21、；到21世紀末可再生能源占總能耗50%以上，太陽能發(fā)電占到60%以上，顯示出重要戰(zhàn)略地位。3.5 世界光伏技術發(fā)展趨勢技術進步是降低成本、促進發(fā)展的根本原因。幾十年來圍繞著降低成本的各項研究開發(fā)工作取得了輝煌的成就，表現(xiàn)在電池效率的不斷提高，硅片厚度的持續(xù)降低和產業(yè)化技術不斷改進等方面，對降低光伏發(fā)電成本起到了決定性的作用。（1）電池效率的不斷提高單晶硅電池的實驗室最高效率已經從50年代的6%提高到目前的24.7%，多晶硅電池的實驗室最高效率也達到了20.3%。薄膜電池的研究工作也獲得了很大成功，非單晶硅薄膜電池、碲化鎘(CdTe)、銅銦硒（CIS）的實驗室效率也分別達到了13、16.4和19

22、.5。其他新型電池，如多晶硅薄膜電池、燃料敏化電池、有機電池等不斷取得進展，更高效率的新概念電池受到廣泛重視被列入開發(fā)計劃。隨著實驗室效率的不斷提高，商品化電池的效率也得到了不斷提升。目前單晶硅電池的效率可達到1620，多晶硅電池可達到1416；與此同時，光伏產業(yè)技術和光伏系統(tǒng)集成技術與時俱進，共同促使光伏發(fā)電成本不斷降低和光伏市場及產業(yè)的持續(xù)擴大發(fā)展。（2）商業(yè)化電池厚度持續(xù)降低降低硅片厚度是減少硅材料消耗、降低晶體硅太陽電池成本的有效技術措施，是光伏技術進步的重要方面。30多年來，太陽電池硅片厚度從20世紀70年代的450500um,降低了一半以上,硅材料用量大大減少,對太陽電池成本降低起

23、到了重要作用,是技術進步促進降低成本的重要范例之一。預計2010年硅片厚度將降至150200um，2020年將降至80100 um，屆時成本將相應大幅降低。（3）生產規(guī)模不斷擴大生產規(guī)模不斷擴大和自動化程度持續(xù)提高是太陽能電池生產成本降低的另一個重要方面，太陽電池單廠生產規(guī)模已經從20世紀80年代的15MWp/a發(fā)展到90年代的530MWp/a和目前的50500MWp/a。生產規(guī)模與成本降低的關系體現(xiàn)在學習曲線率LR（Learning Curve Rate）上,即生產規(guī)模擴大1倍,生產成本降低20%。預計，在未來的兩年之內，單廠年生產能力達到1GWp的企業(yè)將會出現(xiàn)。（4）太陽電池組件成本大幅度

24、降低光伏組件成本30年來降低2個數量級。2003年世界重要廠商的成本為22.3美元/Wp,最近因材料緊缺有所回升。當供求關系越過平衡點后，成本會比前一個供求關系對應點更低，這也是30年來經驗曲線中曾經出現(xiàn)過的現(xiàn)象。（5）晶體硅電池技術持續(xù)進步，薄膜電池技術快速發(fā)展2006年各種電池技術的市場份額，其中多晶硅46.5%，單晶硅43.4%，帶硅電池2.6%，薄膜電池約7.6%。多晶硅電池自1998年開始超過單晶體硅后一直持續(xù)增長，各種薄膜電池市場份額近年來也在穩(wěn)定增長，反映出技術進步的推動力量。3.6 中國光伏發(fā)電市場的現(xiàn)狀中國的光伏發(fā)電市場目前主要用于邊遠地區(qū)農村電氣化、通信和工業(yè)應用以及太陽能

25、光伏商品，包括太陽能燈、草坪燈、太陽能交通信號燈以及太陽能景觀照明等。由于成本很高，并網光伏發(fā)電目前還處于示范階段。所有這些應用領域中，大約有53.8%屬于商業(yè)化的市場（通信工業(yè)和太陽能光伏產品），而另外的46.2%則屬于需要政府和政策支持的市場，包括農村電氣化和并網光伏發(fā)電。3.7 中國光伏發(fā)電市場的發(fā)展中國于1958年開始研究光伏電池，1971年首次成功應用于我國發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星上，1973年開始將光伏電池用于地面。2002年，國家計委啟動“西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計劃”，通過光伏和小型風力發(fā)電解決西部（西藏、玉樹州、青海、甘肅、內蒙古、陜西和四川）700多個無電鄉(xiāng)的用電問題，光伏電量達到1

26、5.5MWp。該項目大大刺激了國內光伏工業(yè)，國內建起了幾條太陽電池的封裝線，使太陽電池的年生產量迅速達到100 MWp（2002年當年產量20 MWp）。截止到2003年底，中國太陽電池的累計裝機已經達到55 MWp。2003-2005年，由于歐洲光伏市場的拉動，中國的光伏生產能力迅速增長，截止到2005年底，中國太陽電池組件的生產能力已經達到400 MWp，當年產量達到140 MWp，絕大部分太陽電池組件出口歐洲，2005年國內安裝量只有5 MWp，2006年為10 MWp。下圖給出中國光伏發(fā)電市場的發(fā)展進程。表3-3 中國光伏發(fā)電各年裝機及累計裝機一覽表年份1976198019851990

27、199520002002200420052006年裝機/kWp0.5870500155033002030010000500010000累計裝機/kWp0.516.52001780663019000450006500070000800003.8 中國光伏產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀太陽能光伏系統(tǒng)中最重要的是電池，是收集光和實現(xiàn)光電轉換的基本單位。大量的電池合成在一起構成光伏組件。并網發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、太陽跟蹤裝置、逆變器、高低壓配電裝置構成。太陽能電池通常由晶體硅和薄膜材料制造，前者由切割、鑄錠或者鍛造的方法獲得，后者是一層薄膜附在低價的襯背上。目前，世界上85%以上的市場份額是晶體硅太陽電池，包括單晶硅太陽

28、電池和多晶硅太陽電池，其他類型的太陽電池所占比例很小，因此在考慮太陽電池產業(yè)鏈時主要分析晶體硅太陽能光復電池的產業(yè)鏈。光伏發(fā)電產業(yè)鏈的構成見下圖：硅 礦冶金礦（工業(yè)礦）高純多晶硅/SOG硅單晶硅電池多晶硅電池光伏組件光伏陣列光伏發(fā)電系統(tǒng)單晶硅棒多晶硅錠3.8.1 多晶體硅原材料產業(yè)狀況光伏技術發(fā)展至今，晶體硅光伏電池始終是商品化光伏電池的主流，國際市場上98%以上的光伏電池是利用高純多晶體硅制備的。作為光伏電池生產最基本材料-高純多晶體硅制造業(yè)也就成為光伏產業(yè)鏈上最重要的環(huán)節(jié)。目前，多晶體硅原材料的先進生產技術基本上掌握在8家主要生產商手中。由于種種原因，多晶體硅原材料生產量的增長遠遠落后于光

29、伏產業(yè)需求量的增長，這導致了自2004年以來世界范圍內多晶體硅原材料的持續(xù)緊缺并導致價格的持續(xù)上漲，預計這種緊缺狀況至少還將持續(xù)2年左右的時間。多晶體硅的生產已經成為整個光伏產業(yè)鏈的瓶頸，不但限制了太陽電池產量的增長而且使太陽電池的成本持續(xù)保持在34美元/峰瓦的水平，嚴重制約了光伏產業(yè)和市場的發(fā)展。中國多晶體硅原材料產業(yè)存在的問題包括：（1）技術落后。主要技術基于改良的西門子法，但工藝落后，能耗為世界先進水平的1.52倍。（2）規(guī)模小。多晶體硅生產是規(guī)模效益型產業(yè)，一般認為臨界規(guī)模為2000t/a，產量低于1000t/a的企業(yè)被認為不具有經濟合理性。2006年，中國多晶體硅的年生產能力為400

30、t，實際生產量為300t，僅夠30MWp太陽電池的生產需求，實際生產量與需求存在巨大的差距，多晶體硅原材料基本依賴進口。3.8.2 晶體硅錠制造產業(yè)狀況硅錠切片，即硅片的生產是晶體硅太陽能光伏電池制備的第一道工序，晶體硅電池組件成本的65%來自硅片，而電池制造和組件封裝只占成本的10%和25%。隨著硅材料成本的持續(xù)走高，硅錠切割工藝在光伏電池制造環(huán)節(jié)中的重要性也日益提高。通過不斷提升硅片制備的工藝、設備和技術水平來降低硅片成本、節(jié)約原材料，提高生產效率，已成為光伏產業(yè)目前關注的焦點。中國晶體硅材料產業(yè)有以下特點：u 發(fā)展迅速。近幾年的年平均增長率超過70%。u 對原材料的依存度高。由于國內無法

31、提供高純多晶體硅材料，因此企業(yè)原料基本依賴進口，國際市場高純多晶體硅原料的緊缺和漲價影響了國內企業(yè)的發(fā)展，絕大部分企業(yè)開工不足。u 技術成熟，產品質量不遜于國外。u 單晶體硅材料的生產占主導，與世界光伏產業(yè)中單晶體硅與多晶體硅的1：2（2006年）比例相差較大。主要原因是國內單晶體硅拉制的技術比較成熟，國產單晶爐已實現(xiàn)國產化，價格低廉；多晶體硅澆鑄爐依靠進口，價格昂貴。同時拉單晶投資少，建設周期短，資金回收快。3.8.3 晶體硅太陽能光伏電池制造業(yè)狀況晶體硅太陽能光伏電池是在單晶或多晶體硅片上通過擴散制結而成的。中國2004年太陽能光伏電池的年產量超過50MW，是前一年的4倍；2005年產量達

32、到140MWp，2006年為369.5MWp，如果不是受到原材料短缺的制約，發(fā)展速度還將更快。到2006年底，中國太陽電池的生產企業(yè)已有39家，總的年生產能力已達到1.6GWp。雖然中國商品化光伏電池制造工藝接近或達到國際先進水平，但大多數企業(yè)自主研發(fā)實力不強，以消化吸收國際技術為主，缺乏技術創(chuàng)新和市場應變能力。目前大規(guī)模生產的晶體硅電池的總體發(fā)展趨勢為：高效率、大面積、薄硅片。這對國內光伏電池制造業(yè)提出了新的要求。3.8.4 非晶硅太陽能光伏電池制造業(yè)狀況截止到2006年中國非晶體硅太陽能電池生產能力為45.5MWp/a，同時還有一些企業(yè)正在投資建設新的生產線，產業(yè)發(fā)展勢頭良好。3.8.5

33、組件封裝產業(yè)狀況晶體硅太陽能電池組件制造業(yè)主要是將晶體硅太陽電池進行單片互聯(lián)、封裝，以保護電極接觸，防止導線受到腐蝕，避免電池破碎。封裝質量直接影響道晶體硅太陽能電池組件的使用壽命。目前，光伏電池組件封裝產業(yè)，是整個光伏產業(yè)鏈中生產工藝發(fā)展最為成熟的環(huán)節(jié)，也是產業(yè)量最大的一個環(huán)節(jié)。但由于技術和資金門檻低，屬于勞動密集型產業(yè)，造成目前國內封裝能力過剩，企業(yè)利潤微薄，國際競爭力相對有限，發(fā)展空間不足。3.8.6 太陽跟蹤裝置產業(yè)狀況太陽電池方陣的發(fā)電量與陽光入射角有關，光線與太陽電池方陣平面垂直時發(fā)電量最大，改變入射角，發(fā)電量明顯下降。太陽能跟蹤裝置可以將太陽能板始終垂直對準太陽，最大程度的將太陽

34、能轉化為電力。根據目前一些跟蹤裝置生產廠的經驗，采用自動跟蹤裝置可提高發(fā)電量2040%左右，從而相對降低投資20%。目前，國內光伏發(fā)電系統(tǒng)普遍采用的是非聚焦平板固定傾角陣列發(fā)電方式。因增加自動跟蹤裝置后，將增加占地面，所以適合于荒漠化大型并網光伏電站和聚焦型光伏電站，而不適合與建筑結合的光伏發(fā)電系統(tǒng)和地價較高的市內、市郊所建光伏發(fā)電系統(tǒng)。因國內的配套政策支持力度不足，大型高壓并網光伏電站項目較少，因此國內跟蹤裝置生產商的研發(fā)投入較少，目前還未實現(xiàn)產業(yè)化生產，造成跟蹤裝置價格相對較貴，反過來又制約了跟蹤裝置在大型高壓并網光伏電站上的使用。3.8.7 并網逆變器產業(yè)狀況我國從上世紀80年代起開始對

35、太陽能發(fā)電設備用逆變器進行研究開發(fā)，現(xiàn)在已有專門的單位研究開發(fā)和生產。目前我國并網逆變器的生產技術與國外有一定的差距，主要表現(xiàn)在產業(yè)規(guī)模、產品可靠性和功能上。目前國內比較成熟的并網逆變器需求度不足，生產商研發(fā)積極性不高所造成的。目前太陽能發(fā)電用逆變器分為以下幾種形式：（1）工頻變壓器絕緣方式：用于獨立性太陽能發(fā)電設備，可靠性高，維護量少，開關頻率低，電磁干擾小。（2）高頻變壓器絕緣方式：用于并網型太陽能發(fā)電設備，體積小、重量輕、成本低。要經兩級變換，效率問題比較突出，采取措施后，仍可達到90%以上，高頻電磁干擾嚴重，要采用濾波和屏蔽措施。（3）無變壓器非絕緣方式：為提高效率和降低成本，將逆變器

36、的兩級變換變?yōu)閱渭壸儞Q。實際使用中出線一系列問題。無變壓器非絕緣方式逆變器不能使輸入的太陽電池與輸出電網絕緣隔離，輸入的太陽電池矩陣正、負極都不能直接接地。太陽電池矩陣面積大，對地有很大的等效電容存在，將在工作中產生等效電容充放電電流。其中低頻部分，有可能使供電電路的漏電保護開關誤動作。其中高頻部分，將通過配電線對其他用電設備造成電磁干擾，而影響其他用電設備工作。這樣，必須加濾波和保護，達不到降低成本的預期效果。（4）正激變壓器絕緣方式：實在無變壓器非絕緣方式使用效果不佳之后開發(fā)出來的，既保留了無變壓器非絕緣方式單級變換的主要優(yōu)點，又消除無絕緣隔離的主要缺點，是到目前為止并網型太陽能發(fā)電設備比

37、較理想的逆變器。3.9 太陽能光伏發(fā)電在我國能源電力供應中的地位3.9.1 我國的太陽能資源的理論總量和資源宏觀分布情況中國地處北半球歐亞大陸的東部，主要出于溫帶和亞熱帶，具有比較豐富的太陽能資源。根據全國700多個氣象臺長期觀測積累的資料表明，中國各地的太陽輻射年總量大致在之間，其平均值約為。該等值線從大興安嶺西麓的內蒙古東北部開始，向南經過北京西北側，朝西偏南至蘭州，然后徑直朝南至昆明，最后沿橫斷山脈轉向西藏南部。在該等值線以西和以北的廣大地區(qū)，除天山北面的玉樹州小部分地區(qū)的年總量約為之外，其余絕大部分地區(qū)的年總量都超過。太陽大致上可分為五類地區(qū)。一類地區(qū):全年日照時數為32003300h

38、，年輻射量在。相當于228285kgce（標準煤）燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和玉樹州南部等地。這是我國太陽能資源最為豐富的地方。二類地區(qū)：全年日照時數為30003200h，年輻射量在。相當于200228kgce（標準煤）燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括河北西北部、山西北部、內蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏南部和玉樹州南部等地。此區(qū)為我國太陽能資源較豐富區(qū)。三類地區(qū)：全年日照時數為22003000h，年輻射量在。相當于171200kgce（標準煤）燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、玉樹州北部、吉林、遼寧、云南、山西北部、甘肅東南部、廣

39、東南部、福建南部、江蘇北部和安徽北部等地。此區(qū)為我國太陽能資源較豐富區(qū)。四類地區(qū)：全年日照時數為14002200h，年輻射量在。相當于142171kgce（標準煤）燃燒所發(fā)出的熱量。主要是長江中下游、福建、浙江和廣東的一部分地區(qū)，春夏多陰雨，秋冬季太陽能資源還可以，屬于我國太陽能可利用地區(qū)。五類地區(qū)：全年日照時數為10001400h，年輻射量在。相當于114142kgce（標準煤）燃燒所發(fā)出的熱量。主要四川和貴州兩省。此區(qū)為我國太陽能資源最少的地區(qū)。一、二、三類地區(qū)，年日照時數大于2000h，年輻射量高于，是我國太陽能資源豐富和較豐富的地區(qū)，面積較大，約占全國總面積的2/3以上，具有利用太陽能

40、的良好條件。四、五類地區(qū)雖然太陽能資源條件較差，但仍有一定的利用價值。3.9.2 我國荒漠大規(guī)模光伏發(fā)電重點開發(fā)地區(qū)分布及實際開發(fā)潛力太陽能的能量密度較低，所以光伏發(fā)電系統(tǒng)對于傳統(tǒng)發(fā)電模式其占地面積過大。在我國，光伏發(fā)電的重點發(fā)展領域分為：與城市建筑物相結合的小型光伏發(fā)電系統(tǒng)以及荒漠地區(qū)高壓并網型光伏電站。我國荒漠總面積108萬；其中有大片的沙漠、沙漠化和半沙漠化土地，約85萬。1土地可以安裝50MWp太陽電池，按照2020年全國光伏發(fā)電累計安裝10GWp，假如6GWp安裝在沙漠，也只需要120，不到全國沙漠和荒漠的萬分之一點五。3.9.3 我國主要電力可再生能源資源總量對比我國目前以及今后3

41、050年內，具有實際發(fā)電應用能力的幾種可再生能源的資源量和潛力如下表。由此可以看出：根據實際資源情況，我國小水電的最大當量裝機容量為50GW；生物質能的最大當量裝機容量為30GW；風力發(fā)電的最大當量裝機容量為44GW左右；而太陽能發(fā)電的潛力比其他高2個數量級，可認為是無限的，即使開發(fā)度設定為1%，其當量裝機容量就超過3600GW。綜上所述，從資源總量角度來開，由于我國人均一次能源相對貧乏，太陽能發(fā)電將成為我國電力能源結構的重要組成部分，其戰(zhàn)略地位是顯而易見的。目前太陽能發(fā)電技術有光伏發(fā)電和太陽能熱發(fā)電兩種，其中太陽能熱發(fā)電技術仍在研發(fā)階段并且該技術在現(xiàn)場需要相當儲量的水資源，使我國大規(guī)模應用該

42、技術受到一定的制約；光伏發(fā)電技術已經成熟，只要有光照條件，基本不再需要其他資源，可以大規(guī)模應用。表3-4 我國各種可再生能源的資源總量與當量裝機容量再生能源分類資源總量（GW）理論課開發(fā)量（GW）開發(fā)度（%）年發(fā)點小時（h)最大裝機容量（GW）當量裝機容量（GW）小水電1251156530007550風力發(fā)電10000100010200010044生物質發(fā)電3001003050003033太陽能發(fā)電9600000109000011500109003633合計96104525109121545001110537613.9.4 各種發(fā)電方式的碳排生命周期分析結果大多數新能源和可再生能源屬于低碳和非

43、碳能源，在能量轉換過程中基本不消耗化石能源，因此不會對環(huán)境構成嚴重威脅。盡管從全能量系統(tǒng)觀點來看，在可再生能源技術設備及其原材料的生產、制造和安裝過程中，需要消耗一定的化石能源，進而會產生一定的污染物，但其排放量相對于可再生能源設備所提供的能量而言則微不足道。以電力轉換為例，表2-9-2給出了各種發(fā)電方式每發(fā)1kWh電的碳排放量的生命周期分析結果，數據證明，新能源和可再生能源是一種高度清潔的能源技術，時間少溫室氣體排放，防止全球環(huán)境惡化的一種科學選擇。表3-5 各種發(fā)電方式的碳排放生命周期分析結果發(fā)電方式碳排放量（g-c/kWh)煤發(fā)電275油發(fā)電204天然氣發(fā)電181太陽熱發(fā)電92光伏發(fā)電5

44、5波浪發(fā)電41海洋溫差發(fā)電36潮汐發(fā)電35風力發(fā)電20地熱發(fā)電11核能發(fā)電8水力發(fā)電63.9.5 光伏發(fā)電同煤電成本對比分析光伏發(fā)電發(fā)展的主要障礙是沒目前成本較高，但是在科學快速發(fā)展的支持和規(guī)模市場的拉動下，光伏發(fā)電的成本正在快速下降，預計在35年左右的時間可達到煤電成本的水平。（1） 我國煤電成本發(fā)展趨勢對全國及分地區(qū)的燃煤發(fā)電成本進行的測算表明，2005年我國燃煤發(fā)電的平均成本為0.232元/kWh，然沒成本占45.6%。根據世界銀行的預測，我國未來幾年的物價上漲率大約為3%。假定煤價在20052020年按年均3%增長，在20212040年按年均2.5%增長，20412050年按年均2.0

45、%增長，經測算全國平均燃煤發(fā)電成本變化如下表2-9-3所示。表3-6 我國燃煤發(fā)電成本變化趨勢測算結果年份2005201020152020202520302035204020452050煤電成本0.2320.2480.2650.290.3150.3390.3640.3970.4220.455上述價格還未將每年因酸雨、地質塌陷等造成的3000億元損失計入煤炭成本（其成本相當于0.05元/kWh）。實際上，特別是隨著資源越來越少以及煤炭運輸、環(huán)境成本的提高，煤炭成本的增長幅度將超過3%的增長率，從而煤電的成本也必然快速增長。（2） 光伏發(fā)電成本接近燃煤發(fā)電成本預期成本高在目前和今后相當長時段內都是

46、制約光伏市場發(fā)展的根本瓶頸。以科學發(fā)展觀分析這個問題，目前成本高是可以通過政策扶持得到解決的，理由是太陽能光伏發(fā)電是全球的戰(zhàn)略代替電力能源，對于化石能源和水能源十分緊缺的我國來說在未來有決定性意義，即使對目前的邊遠地區(qū)離網供電、改善能源結構、減少排放等方面也有不可替代的重要意義。按照光伏發(fā)電發(fā)展的經驗分析，到2030年，光伏系統(tǒng)的可靠性和壽命從現(xiàn)在的1520年增加到3035年；系統(tǒng)效率從現(xiàn)在的1215%增加到1820%；光伏發(fā)電成本可以降到68美分/kWh，基本達到屆時的計入外部成本的煤電成本。只要保證規(guī)模市場，即使不計入外部成本，光伏發(fā)電成本也將在2040年達到屆時的煤電成本。4 項目的必要

47、性4.1滿足玉樹機場用電需求，提高用電可靠性的需要玉樹機場是玉樹州的唯一民用機場，對于當地的國民經濟發(fā)展具有重要意義，目前用電容量已達2000kW，但機場目前僅由一35kV線路供電，不足以保障機場可靠供電，為滿足機場各類一級負荷用電可靠性需要，有必要利用當地太陽能資源建設太陽能光伏電站，作為機場供電第二電源。4.2 合理開發(fā)利用光能資源，符合能源產業(yè)發(fā)展方向太陽能是一種取之不盡用之不竭的自然能源，而我國擁有非常豐富的太陽能資源有待開發(fā)，青藏高原和玉樹州南部等地是太陽能豐富的地區(qū)。太陽能資源豐富，對環(huán)境無任何污染，是滿足可持續(xù)發(fā)展需求的理想能源之一。我國政府一直非常重視新能源和可再生能源的開發(fā)利

48、用。在黨的十四中五中全會上通過的，中共中央關于制定國民經濟和社會發(fā)展“九五”計劃和2010年遠景目標的建議要求“積極發(fā)展新能源，改善能演結構”。1998年1月1日實施的中華人民共和國節(jié)約能源法明確提出“國家鼓勵開發(fā)利用新能源和可再生能源”。國家計委、國家科委、國家經貿委制定的1996-2010年新能源和可再生能源發(fā)展綱要則進一步明確，要按照社會主義市場經濟的要求，加快新能源和可再生能源的發(fā)展和產業(yè)建設步伐。2005年2月28日中國人大通過的自2006年1月1日開始實施的可再生能源法要求中國的發(fā)電企業(yè)必須用可再生能源（主要是太陽能和風能）生產一定比例的電力。在國家發(fā)改委2007年4月所作的能源發(fā)

49、展“十一五”規(guī)劃中再次強調了未來5年在可再生能源領域要重點建設實現(xiàn)產業(yè)化發(fā)展。4.3 加快能源結構調整的需要國家要求每個省常規(guī)能源和再生能源必須保持一定比例。玉樹州的再生能源中，水電的開發(fā)利用程度已較高。除水電外，相對于其他再生能源，玉樹州所具有的豐富太陽能資源卻遠未得到利用，因此，大力研究太陽能發(fā)電技術，對推動太陽能發(fā)電實現(xiàn)產業(yè)化，改善玉樹州能源結構，增加再生能源的比例具有非常重要的長遠意義。4.4 改善生態(tài)、保護環(huán)境的需要我國能源消費占世界的10%以上，同時我國一次能源中煤占到70%左右，比世界平均水平高出40多個百分點。燃煤造成的二氧化硫和煙塵排放量約占排放總量的70%80%，二氧化硫排

50、放形成的酸雨面積已占國土面積的1/3。環(huán)境質量的總水平還在不斷惡化，世界十大污染城市我國一直占多數。環(huán)境污染給我國社會經濟發(fā)展和人民健康帶來了嚴重影響。世界銀行估計2020年中國由于空氣污染造成的環(huán)境和健康損失將達到GDP總量的13%。光伏發(fā)電不產生傳統(tǒng)發(fā)電技術（例如燃煤發(fā)電）帶來的污染物排放和安全問題，沒有廢氣和噪音污染。系統(tǒng)報廢后也很少有環(huán)境污染的遺留問題。太陽能是清潔的可再生能源，開發(fā)太陽能符合國家環(huán)保、節(jié)能政策，玉樹州具有豐富的太陽能資源且區(qū)內地廣人稀，非常適合于建設大規(guī)模高壓并網光伏電站。5 太陽能光伏電站與當地水電站電網的互補運行5.1 地區(qū)負荷特性 玉樹州結古鎮(zhèn)供電區(qū)主要負荷為：

51、飛機場用電，當地小型工業(yè)用電，當地居民生產、生活用電。根據電力負荷曲線研究地區(qū)負荷特性，以便進行系統(tǒng)內各地區(qū)的電力電量平衡，確定各類型發(fā)電廠的運行方式，研究調峰問題及裝機的利用程度，并進行可靠性計算和電源優(yōu)化，應根據需要編制電力負荷曲線。電力負荷曲線通常包括日負荷曲線、年負荷曲線、周負荷曲線和年持續(xù)負荷曲線。日負荷曲線表示一天內每小時負荷的變化情況，見圖5-1所示。年負荷曲線表示一年內各月最大負荷的變化情況，見圖5-2所示。年負荷曲線可分為動態(tài)和靜態(tài)兩種。靜態(tài)負荷曲線假設一個年度內最大負荷沒有增長，只是由于季節(jié)原因某些季節(jié)負荷略有減少。需要說明的是，一些電網由于夏季農業(yè)用電以及降溫用電的增加，

52、年最大負荷可能出現(xiàn)在夏季。動態(tài)年負荷曲線考慮了年內負荷的增長，年終負荷大于年初負荷，更符合實際。周負荷曲線表示一周內每日最大負荷的變化情況，如圖5-3所示。年持續(xù)負荷曲線將全年負荷按人小排隊，并作出對應的累計持續(xù)運行小時數，從最小負荷開始，依次將各點負荷連成曲線，如圖5-4所示。用該曲線可算出系統(tǒng)全年的電量，用于編制電力系統(tǒng)的發(fā)電計劃和進行可靠性估算。 圖5-1 日負荷曲線 圖5-2 年負荷曲線1-峰荷 2-腰荷 3-基荷 1-年增長曲線 2-動態(tài)曲線 3-靜態(tài)曲線 星期日 星期一 星期二 星期三 星期四 星期五 星期六 圖5-3 周負荷曲線 圖5-4 年持續(xù)負荷曲線26下表為當地供電部門所提

53、供的日負荷曲線數據：類型工業(yè)用電比重 時刻季節(jié)123456789101112131415161718192021222324日負荷率靜態(tài)下降系數70%冬6463626165717173787975717679808495971009590858065185977.40.860.88夏7471686566666874858685808184858380788493100938675191079.55.2 太陽能光伏電站發(fā)電特性太陽能電池主要由半導體硅制成。半導體的導電性能介于導體和絕緣體之間。在半導體上照射光后，由于其吸收能會激發(fā)出電子和空穴（正電荷），從而半導體中有電流流過，這可稱為“光發(fā)電效

54、應”或簡稱“光伏效應”。5.3 水電站發(fā)電特性玉樹州結古鎮(zhèn)地區(qū)水電廠均為堤壩式水電廠，水電廠筑攔河壩形成水庫，抬高上游水位，與下游天然水形成落差，以落差水能進行發(fā)電。水電廠的水庫特征水位及相應庫容包括有校核洪水位、設計洪水位、防洪高水位、防洪限制水位、正常蓄水位、死水位以及防洪庫容、調洪庫容、興利(調節(jié))庫容、死庫容等。 (1)死水位和死庫容。死水位是指在正常運行情況下，允許水庫消落的最低水位。該水位以下的水庫容積稱為死庫容。除特殊情況外，死庫容中的蓄水量一般不動用。 (2)正常蓄水位和興利(調節(jié))庫容。正常蓄水位指水庫在正常運用情況下，滿足設計的各使用部門(包括水利、發(fā)電等)要求，在開始供水時應蓄到的高水位，即過去所稱的正常高水位。該水位與死水位之間的庫容稱為調節(jié)庫容或興利庫容。 (3)防洪限制水位和共同庫容。防洪限制水位指水庫在汛期允許蓄水的上限水位。