太陽能光伏電站概述及其設(shè)計概算編制

太陽能光伏電站概述及其設(shè)計概算編制2021年9月9日第一局部太陽能發(fā)電技術(shù)概述太陽能是可再生能源，它資源豐富、遍地都有，既可免費使用、又無需開采和運輸，還是清潔而無任何污染的能源。太陽能由于可以轉(zhuǎn)換成多種其他形式的能量，其應(yīng)用的范圍非常廣泛，主要有太陽能發(fā)電、太陽能熱利用、太陽能動力利用、太陽能光化利用、太陽能生物利用和太陽能光—光利用等。太陽能的利用主要有兩大重點方向：一是把太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，另一個就是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。太陽能利用的優(yōu)點普遍性：太陽光照射的面積散布在地球大局部角落，僅差入射角不同而造成的光能有異，但至少不會被少數(shù)國家或地區(qū)壟斷，造成無謂的能源危機。永久性：太陽的能量極其龐大，科學(xué)家計算出至少有六百萬年的期限，對于人類而言，這樣的時間可謂是無限。太陽能利用的優(yōu)點無污染性：現(xiàn)今使用最多的礦物能源，其滋生的問題不外是廢物的處理，物體不滅，能源耗竭越多，產(chǎn)生污染也相對增加，太陽能那么無危險性及污染性。在人類與自然和平共處的原那么下，使用太陽能最不傷和氣，運行期所需費用極少，而每年至少可生1×1017千瓦的電力。太陽能利用的缺點穩(wěn)定性差：受日夜季候的影響，太陽能不斷地生變化。裝置本錢過高：吸收太陽能的受光面積須達一定規(guī)模方有效果，因此相對本錢提高。有人針對太陽能的污染問題提出“目視污染〞，意即龐大的太陽能收集器造成視覺上的污染。太陽能發(fā)電的前景專家預(yù)測，到2050年，全世界消耗電量的四分之一將是太陽電，到21世紀(jì)末，可能會到達50％以上。到那時候，人類居住的房屋將開展成金字塔型。因為外壁用“非晶硅太陽能磚〞砌成的這種形狀的住宅，可用最大面積采光發(fā)電，并用高效的貯電裝置貯存起來供人們使用。太陽能發(fā)電的前景人類將在宇宙空間建設(shè)大型的太陽能發(fā)電廠，衛(wèi)星上的電能將通過微波輸電設(shè)備，源源不斷地送回地球，且損耗率低于2‰，人們再也不用為地球上能源枯竭和污染問題而發(fā)愁了。產(chǎn)生工業(yè)三廢〔廢水、廢氣、廢渣〕的大批火力發(fā)電廠也將退出歷史舞臺，人類的家園將更加美好。1.1太陽能熱發(fā)電將吸收的太陽輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電技術(shù)稱太陽能熱發(fā)電技術(shù)，它包括兩大類型：一是利用太陽熱能直接發(fā)電；二是太陽熱能間接發(fā)電，就是利用光—熱—電轉(zhuǎn)換，即通常所說的太陽能熱發(fā)電。

根據(jù)太陽能熱動力發(fā)電系統(tǒng)中所采用的集熱器的型式不同，該系統(tǒng)可以分為分散型和集中型兩大類。太陽能熱發(fā)電類型分散型發(fā)電系統(tǒng)是將拋物面聚光器配置成很多組，然后把這些集熱器串聯(lián)和并聯(lián)起來，以滿足所需的供熱溫度。集中型發(fā)電系統(tǒng)也稱為塔式接受器系統(tǒng)，它由平面鏡、跟蹤機構(gòu)、支架等組成定日鏡陣列，這些定日鏡始終對準(zhǔn)太陽，把入射光反射到位于場地中心附近的高塔頂端的接受器上。典型太陽能熱發(fā)電站熱力循環(huán)系統(tǒng)原理圖塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)原理圖1－定日鏡；2－接收器；3－塔；4－熱鹽槽；5－冷鹽槽6－蒸汽發(fā)生器；7－汽輪發(fā)電機組；8－凝汽器塔式太陽能熱動力發(fā)電的示意圖

亞洲首座兆瓦級太陽能塔式熱發(fā)電工程

該工程位于北京市延慶縣，將建成100面定日鏡，收集的太陽光反射聚集到100m高的太陽能吸熱塔的吸熱器里，熱能通過將水加熱產(chǎn)生蒸汽作為動力用于發(fā)電。該工程完成后，年發(fā)電量將到達200多萬度，可滿足1000余戶家庭一年的用電需求。目前，國際上最大的商業(yè)化太陽能熱塔式發(fā)電站是西班牙PS10，裝機容量為11MWe，在建的最大太陽能熱塔式發(fā)電站是西班牙PS20，裝機容量為20MWe。2007、2021兩年，世界上太陽能熱發(fā)電的在建裝機容量是07年之前20年的8倍，太陽能熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)進入快速開展時期。太陽能熱發(fā)電單位千萬投資為2,500-2,900美元，太陽能熱發(fā)電年效率可達15%-20%，發(fā)電本錢15美分/kWh。隨著技術(shù)和規(guī)模的開展，有望在2021年發(fā)電本錢降至4美分/kWh左右。太陽能光發(fā)電是指不通過熱過程直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能的太陽能發(fā)電方式，可分為光伏發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光生物發(fā)電，其中光伏發(fā)電是太陽能光發(fā)電的主流，通常所說的太陽能光發(fā)電就指光伏發(fā)電。光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理，利用太陽能電池〔光伏電池〕將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能。2.2光伏發(fā)電2.2.1太陽能光伏發(fā)電優(yōu)缺點優(yōu)點：(1)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。(2)易安裝，易運輸，建設(shè)周期短。(3)容易啟動，維護簡單，隨時使用，保證供給。(4)清潔，平安，無噪聲。(5)可靠性高，壽命長。(6)故障率低。(7)降價速度快，能量歸還時間有可能縮短。缺點：(1)能量分散，占地面積大。(2)間歇性大。除了晝夜這種周期變化外，太陽能光伏發(fā)電還常常受云層變化的影響。小功率光伏發(fā)電系統(tǒng)可用蓄電池補充，大功率光伏電站的控制運行比常規(guī)火電廠、水電站、核電廠要復(fù)雜。(3)地域性強。2.2.2光伏發(fā)電開展概況〔1〕國際光伏發(fā)電情況及特征〔a〕市場迅猛增長2000年——2021年，年裝機容量平均增長45%，累計裝機容量平均增長34%；2021年，新增裝機容量5950MW，較上年增長110%；累計裝機容量14730MW；全球光伏業(yè)產(chǎn)值371億美元。全球及歐洲光伏系統(tǒng)累計裝機量及增速〔數(shù)據(jù)來源：歐洲光伏協(xié)會〕全球歷年光伏發(fā)電系統(tǒng)年裝機量〔b〕歐美日是光伏系統(tǒng)的主要市場歐洲：2021年新增裝機容量4870MW，占全球新增82%；較上年增長219%；累計裝機容量9003MW；占全球累計61.2%，較上年增長100%。個例：2021年西班牙新增裝機容量2460MW，較上年增長285%，占當(dāng)年全球新增41%；德國新增裝機容量1860MW，較上年增長40%；美國新增裝機容量360MW，較上年增長64%；韓國新增裝機容量280MW，較上年增長537%；意大利第五，日本第六。2021年全球光伏系統(tǒng)新增裝機量分布2007年全球并網(wǎng)發(fā)電占全部光伏系統(tǒng)裝機量的90%；德國、日本并網(wǎng)站99%；建筑光伏一體化占主要位置?！瞔〕并網(wǎng)發(fā)電占主導(dǎo)地位2007年光伏電池市場〔按應(yīng)用領(lǐng)域〕分布〔d〕光伏發(fā)電本錢下降，但仍很高，開展靠政策扶植2007年不同能源發(fā)電本錢比較〔2〕我國光伏發(fā)電情況及特點〔a〕規(guī)模小，開展相對緩慢2000—2021年，平均增長29%，低于世界平均水平〔34%〕2021年新裝機容量45MW，占全球0.8%截至2021年累計裝機容量145MW

2007年我國光伏系統(tǒng)安裝量及市場份額應(yīng)用領(lǐng)域裝機容量（MWp）市場份額（％）農(nóng)村電氣化(包括農(nóng)村道路照明)945通信和工業(yè)應(yīng)用315光伏產(chǎn)品（路燈、草坪燈、城市景觀、LED照明、交通信號等）630并網(wǎng)光伏發(fā)電非聚光1.710低倍聚光(內(nèi)蒙古＋上海)0.3合計20100〔b〕獨立光伏系統(tǒng)占光伏市場主導(dǎo)地位世界光伏電池〔組件〕產(chǎn)量快速增長1988—2007年光伏電池平均增長量率30%，2021年全球光伏電池產(chǎn)量達：6850MW，較2007年增長67%中國是世界光伏電池的最大供貨商晶硅電池占主導(dǎo)地位，薄膜電池所占比例呈上長升趨勢晶硅光伏電池一直占主導(dǎo)地位，現(xiàn)仍占80%以上；薄膜電池近幾年開展很快，2004年—2021年產(chǎn)量年均增長率達83%，2021年產(chǎn)量890MW，較2007年增長96%，市場份額上升到3%。光伏產(chǎn)業(yè)開展概況世界

產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖贁U大

2007年光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值909億元，從業(yè)人數(shù)8.28萬人；2021年光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值2000億元，從業(yè)人數(shù)20萬人；光伏產(chǎn)業(yè)開展概況我國已成為世界光伏電池生產(chǎn)大國——2007年中國〔大陸〕電池生產(chǎn)企業(yè)50余家，生產(chǎn)能力2900MW，產(chǎn)量1088MW,比上年增長148.1%，占全球產(chǎn)量的26.3%，正式成為世界第一大家；2021年電池產(chǎn)量約2000MW，較2007年增長83%，占世界產(chǎn)量29%；——2007年我國電池組件生產(chǎn)能力3800MW，產(chǎn)量1717MW，2021年產(chǎn)量約2500MW，較2007年增長46%，占世界總產(chǎn)量的40%——在全球電池年產(chǎn)量超過20MW的35家企業(yè)中，中國企業(yè)14家〔包括臺灣4家〕，占35家產(chǎn)量的36%。我國晶硅電池占主導(dǎo)地位2007年占電池總產(chǎn)量的97%，2021年占95%；薄膜電池正在開展。多晶硅供給及電池銷售對國際市場依存度很高——2021年我國電池制造業(yè)需多晶硅16150噸，當(dāng)年自產(chǎn)4800噸，其余70%進口；——2021年我國組件產(chǎn)量與電池產(chǎn)量差500MW，從國外進口；——2021年我國光伏電池97%出口。我國光伏產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“集聚〞開展——環(huán)渤海，以單晶硅為主；——長三角，以光伏電池和組件為主；——珠三角，以光電類小產(chǎn)品為主；——中西部，以多晶硅生產(chǎn)為主。光伏產(chǎn)業(yè)開展概況2.2.3太陽能電池發(fā)電原理當(dāng)太陽光照射到太陽能電池外表時，一局部光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在Ｐ－Ｎ結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的的實質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。

光伏發(fā)電原理圖太陽能電池發(fā)電原理圖2.2.4太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成一套根本的太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池構(gòu)成：太陽能電池組件直/交流逆變器交流負(fù)荷光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)概要圖〔1〕太陽能電池板〔電池組件〕太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心局部，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的局部。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。一般根據(jù)用戶需要，將假設(shè)干太陽電池板按一定方式連接，組成太陽能電池方陣，再配上適當(dāng)?shù)闹Ъ芗敖泳€盒組成。目前商業(yè)化的太陽能光伏電池分類

能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。各種材料太陽能電池特點種類電池類型商用效率優(yōu)點晶硅電池單晶硅14~17%效率高技術(shù)成熟多晶硅13~15%效率高技術(shù)成熟薄膜電池非晶硅5~7%弱光效應(yīng)好成本相對較低碲化鎘5~8%弱光效應(yīng)好成本相對較低銅銦硒5~8%弱光效應(yīng)好成本相對較低

硅系列太陽能電池中，單晶硅和多晶硅電池繼續(xù)占據(jù)光伏市場的主導(dǎo)地位，單晶硅和多晶硅的比例已超過90%，而這一開展趨勢還在繼續(xù)增長?！?〕逆變器太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為了能夠滿足并網(wǎng)輸電要求，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電。逆變器就是一種將低壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷碾娮釉O(shè)備，因為我們通常是將220伏交流電整流變成直流電來使用，而逆變器的作用與此相反，因此而得名。500kW并網(wǎng)逆變器40kW并網(wǎng)逆變器一些光伏電站圖片美國加利福尼亞塔式熱發(fā)電站第二局部光伏電站概〔估〕算編制2.1編制依據(jù)參考風(fēng)電標(biāo)委[2007]0001號文發(fā)布的：?風(fēng)電場工程可行性研究報告設(shè)計概算編制方法及計算標(biāo)準(zhǔn)??風(fēng)電場工程概算定額?2.2工程劃分光伏電站工程工程劃分包括：設(shè)備及安裝工程、建筑工程和其他費用三局部。2.3費用構(gòu)成光伏電站工程投資由設(shè)備購置費、建筑安裝工程費、其他費用、根本預(yù)備費、價差預(yù)備費和建設(shè)期利息組成。2.4光伏電站設(shè)計概算篇章內(nèi)容〔1〕編制說明〔2〕概算表

工程總概算表單位：萬元序號工程或費用名稱設(shè)備購置費建筑安裝工程費其他費用合計占投資額一設(shè)備及安裝工程16950.08429.79

17379.8773.58%1發(fā)電設(shè)備及安裝工程16488.06283.13

16771.19

2升壓設(shè)備及安裝工程294.25100.37

394.62

3通信和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備及安裝工程72.0030.89

102.89

4其他設(shè)備及安裝工程95.7715.40

111.17

二建筑工程

2781.41

2781.4111.78%1發(fā)電設(shè)備基礎(chǔ)工程

1728.51

1728.51

2變配電工程

31.83

31.83

3房屋建筑工程

368.37

368.37

4交通工程

302.03

302.03

5施工輔助工程

35.00

35.00

6其他

315.67

315.67

工程總概算表單位：萬元序號工程或費用名稱設(shè)備購置費建筑安裝工程費其他費用合計占投資額三其他費用

2462.492462.4910.42%1建設(shè)用地費

803.50803.50

2建設(shè)管理費

662.10662.10

3生產(chǎn)準(zhǔn)備費

96.8996.89

4勘察設(shè)計費

900.00900.00

一～三部分合計16950.083211.202462.4922623.7795.78%

基本預(yù)備費

452.481.92%

靜態(tài)總投資

23076.2597.69%

價差預(yù)備費

建設(shè)期貸款利息

545.052.31%

總投資

23621.30100.00%設(shè)備及安裝工程概算表

第一部分設(shè)備及安裝工程一發(fā)電設(shè)備及安裝工程1光伏陣列設(shè)備及安裝工程

多晶硅電池組（280W/塊）

匯流箱2逆變及變配電設(shè)備及安裝工程

逆變器500kW

1kV直流進線柜

400V交流配電柜3集電線路

電纜YJV22-1kV-2×4

電纜YJV22-1kV-2×35設(shè)備及安裝工程概算表二升壓設(shè)備及安裝工程1主變壓器系統(tǒng)

箱式變壓器1000kVA-35/0.27

其他2主要電氣設(shè)備

0.4kV斷路器DW1-2500A

35kV負(fù)荷開關(guān)

35kV進線柜

35kV出線柜

35kV電壓互感器柜

200Ah直流柜

雙接地隔離開關(guān)GW4-35W/630A

避雷器

其他3站用電系統(tǒng)

箱式變壓器100kVA

箱式變壓器315kVA

站用變壓器柜4電纜及出線

電力電纜YJV22-35kV-3×95

35kV架空線路設(shè)備及安裝工程概算表三通信和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備及安裝工程

環(huán)境檢測系統(tǒng)

計算機監(jiān)控及通信系統(tǒng)

光電適配器

工業(yè)電視設(shè)備

光纜設(shè)備及安裝工程概算表四其他設(shè)備及安裝工程1采暖通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)

輻射式電加熱器HXB-20型

輻射式點加熱器HXB-15型

輻射式點加熱器HXB-10型

軸流風(fēng)機

換氣扇

百葉進風(fēng)口2照明系統(tǒng)3消防及給排水系統(tǒng)

潛水排污泵

消防泵XBD4.2/20-100L型Q=20L/S

室外地下式消火栓SA100/65-1.0

手提式磷酸銨鹽干粉滅火器

推車式磷酸銨鹽滅火器MFT/ABC50型4生產(chǎn)車輛購置費5勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生設(shè)備及安裝工程6接地

電池板接地線BV-1*2.5

接地扁鋼