太陽能光伏電站概述及其設計概算編制講義

太陽能光伏電站概述及其設計概算編制2009年9月9日第一部分太陽能發(fā)電技術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部分角落，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，太陽能則無危險性及污染性。在人類與自然和平共處的原則下，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。裝置成本過高：吸收太陽能的受光面積須達一定規(guī)模方有效果，因此相對成本提高。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世紀末，可能會達到50％以上。到那時候，人類居住的房屋將發(fā)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)電技術稱太陽能熱發(fā)電技術，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)電項目

該項目位于北京市延慶縣，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。該項目完成后，年發(fā)電量將達到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、2008兩年，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)電技術已經(jīng)進入快速發(fā)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)電成本15美分/kWh。隨著技術和規(guī)模的發(fā)展，有望在2020年發(fā)電成本降至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、光感應發(fā)電、光化學發(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，建設周期短。(3)容易啟動，維護簡單，隨時使用，保證供應。(4)清潔，安全，無噪聲。(5)可靠性高，壽命長。(6)故障率低。(7)降價速度快，能量償還時間有可能縮短。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、核電廠要復雜。(3)地域性強。2.2.2光伏發(fā)電發(fā)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——2008年，年裝機容量平均增長45%，累計裝機容量平均增長34%；2008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：2008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：2008年西班牙新增裝機容量2460MW，較上年增長285%，占當年全球新增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。200關8年全球光吳伏系統(tǒng)新況增裝機量劫分布2007年全球并距網(wǎng)發(fā)電占掘全部光伏針系統(tǒng)裝機施量的90%；德國、露日本并盾網(wǎng)站99%；建筑光哲伏一體化礦占主要位回置。（c）并網(wǎng)令發(fā)電占黎主導地須位2007年光伏瓦電池市號場（按滋應用領抄域）分家布（d）光伏者發(fā)電成文本下降粉，但仍欠很高，舟發(fā)展靠直政策扶么植2007年不同功能源發(fā)輝電成本淺比較（2）我國光翻伏發(fā)電情障況及特點（a）規(guī)模擊小，發(fā)福展相對鹽緩慢200癥0—2百008年，平均語增長29%，低于李世界平長均水平愉（34%）200遍8年躬新裝機家容量45MW，占全球0.8%截至2008年累計裝宅機容量145豪MW200財7年我國光示伏系統(tǒng)安帖裝量及市永場份額應用領域裝機容量（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）獨立光哭伏系統(tǒng)占惡光伏市場震主導地位世界光伏贊電池（組隸件）產(chǎn)量凡快速增長1988活—200悲7年光伏們電池平均孟增長量率30%，200做8年全光球光伏婚電池產(chǎn)齡量達：685吧0MW，較2007年增長67%中國是世其界光伏電腫池的最大蘇供貨商晶硅電擦池占主很導地位丑，薄膜社電池所岔占比例供呈上長沖升趨勢晶硅光伏熄電池一直擇占主導地辱位，現(xiàn)仍喬占80%以上；薄膜電黃池近幾忠年發(fā)展龍很快，2004年—20尖08年產(chǎn)量年西均增長率捐達83%，200醋8年產(chǎn)量890M緊W，較2007年增長96%，市場份宗額上升到3%。光伏產(chǎn)業(yè)晴發(fā)展概況世界產(chǎn)業(yè)規(guī)阻?？焖偌贁U大2007年光葬伏產(chǎn)業(yè)陜產(chǎn)值909億元，比從業(yè)睜人數(shù)8.28萬人；200辟8年光弦伏產(chǎn)業(yè)燙產(chǎn)值2000億元，稅從業(yè)人數(shù)20萬人；光伏產(chǎn)雄業(yè)發(fā)展革概況我國已用成為世毒界光伏融電池生幻玉產(chǎn)大國——2夫007年中國椒（大陸浪）電池生產(chǎn)企業(yè)50余家，生模產(chǎn)能力290濃0MW，產(chǎn)量1088肅MW,比上年竟增長148.乖1%，占全球繁產(chǎn)量的26.頓3%，正式并成為世紀界第一伸大家；2008年電池育產(chǎn)量約200關0MW，較2007年增長83%，占世陶界產(chǎn)量29%；——20墨07年我國電池組件生產(chǎn)能力3800升MW，產(chǎn)量1717甜MW，200吐8年產(chǎn)量約2500逝MW，較2007年增長46%，占世界耀總產(chǎn)量的40%——在全球熄電池年謙產(chǎn)量超族過20MW的35家企業(yè)番中，中打國企業(yè)14家（包括俗臺灣4家），占35家產(chǎn)量的36%。我國晶硅電避池占主檔導地位200坡7年占電池皂總產(chǎn)量的97%，2008年占95%；薄膜電綢池正在鍬發(fā)展。多晶硅字供應及鼠電池銷扁售對國她際市場戶依存度來很高——2放008年我國電尼池制造業(yè)澡需多晶硅1615飲0噸，當年瘦自產(chǎn)480紛0噸，其你余70%進口；——20觀08年我國探組件產(chǎn)嘗量與電臂池產(chǎn)量象差500M吹W，從國外秤進口；——20權(quán)08年我國罷光伏電請池97%出口。我國光醉伏產(chǎn)業(yè)冰呈現(xiàn)“幅集聚”地發(fā)展——環(huán)渤海，漲以單晶硅貼為主；——長三角摸，以光法伏電池驚和組件郵為主；——珠三角，姐以光電類帝小產(chǎn)品為庭主；——中西部，墨以多晶硅勉生產(chǎn)為主朵。光伏產(chǎn)愁業(yè)發(fā)展若概況2.2女.3太陽能紙電池發(fā)盯電原理當太陽脖光照射挪到太陽戀能電池汪表面時爽，一部觀分光子疤被硅材糟料吸收概；光子短的能量木傳遞給際了硅原櫻子，使搖電子發(fā)乳生了越質(zhì)遷，成穴為自由披電子在微Ｐ－Ｎ眠結(jié)兩側(cè)曲集聚形收成了電畜位差，接當外部鳴接通電戰(zhàn)路時，雜在該電瞇壓的作莫用下，北將會有泄電流流株過外部往電路產(chǎn)枯生一定駕的輸出趕功率。這個過稍程的的實質(zhì)是：光被子能量救轉(zhuǎn)換成奶電能的謀過程。光伏發(fā)電莊原理圖太陽能電給池發(fā)電原芽理圖2.2.哲4太陽能光思伏發(fā)電系惱統(tǒng)的組成一套基本截的太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池碌板、充電控制蟻器、逆變器和蓄電池構(gòu)成：太陽能電池組件直/交流逆變器交流負荷光伏并網(wǎng)矮發(fā)電系統(tǒng)匙概要圖（1）太陽位能電池痛板（電哥池組件牲）太陽能電門池板是太離陽能發(fā)電肺系統(tǒng)中的途核心部分都，也是太央陽能發(fā)電刃系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是臨將太陽的啞輻射能力造轉(zhuǎn)換為電舅能，或送訴往蓄電池據(jù)中存儲起渠來，或推振動負載工扭作。一般根跡據(jù)用戶刑需要，玻將若干江太陽電并池板按墓一定方害式連接揭，組成源太陽能厭電池方盤陣，再峽配上適僻當?shù)闹ё兗芗敖庸€盒組謀成。目前商業(yè)老化的太陽與能光伏電基池分類能產(chǎn)生嫂光伏效命應的材慚料有許魯多種，墳如：單全晶硅，宜多晶硅捷，非晶全硅，砷互化鎵，遵硒銦銅開等。各種材料艇太陽能電主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%效率高技術成熟多晶硅13~15%效率高技術成熟薄膜電池非晶硅5~7%弱光效應好成本相對較低碲化鎘5~8%弱光效應好成本相對較低銅銦硒5~8%弱光效應好成本相對較低硅系列太珠陽能電池廢中，單晶芹硅和多晶屈硅電池繼陜續(xù)占據(jù)光見伏市場的械主導地位擠，單晶硅澆和多晶硅喇的比例已倍超過90%，而這貪一發(fā)展娃趨勢還每在繼續(xù)堂增長。（2）逆變絹器太陽能社的直接湖輸出一售般都是12VD胡C、24VD占C、48V帖DC。為了能捆夠滿足并薯網(wǎng)輸電要濕求，需要熊將太陽能管發(fā)電系統(tǒng)辣所發(fā)出的金直流電能許轉(zhuǎn)換成交糞流電。逆膏變器就是辛一種將低吸壓直流電場轉(zhuǎn)變?yōu)榻灰麟姷碾娎沧釉O備，閱因為我們繭通常是將220伏交流電駕整流變成裹直流電來辨使用，而美逆變器的浮作用與此岸相反，因敞此而得名窯。500k陡W并網(wǎng)逆變觀器40k白W并網(wǎng)逆變變器一些光駝伏電站銜圖片美國加利計福尼亞塔含式熱發(fā)電榴站第二部肢分光刺伏電站澇概（估冷）算編搬制2.1編制依蛙據(jù)參考風電廈標委[20軌07]擁000專1號文發(fā)賞布的：《風電場蚊工程可省行性研況究報告歐設計概績算編制齊辦法及爽計算標皂準》《風電場工筆程概算定專額》2.2項目劃分光伏電站男工程項目愿劃分包括勉：設備及對安裝工程辟、建筑工楚程和其他種費用三部將分。2.3費用構(gòu)成光伏電新站工程熄投資由謊設備購杰置費、穩(wěn)建筑安滔裝工程不費、其穗他費用拖、基本步預備費娛、價差瞇預備費但和建設胖期利息舉組成。2.4光伏電站忙設計概算尚篇章內(nèi)容（1）編制說百明（2）概算魔表工程總概算表單位：萬元序號工程或費用名稱設備購置費建筑安裝工程費其他費用合計占投資額一設備及安裝工程16950.08429.79

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

16771.19

2升壓設備及安裝工程294.25100.37

394.62

3通信和監(jiān)控系統(tǒng)設備及安裝工程72.0030.89

102.89

4其他設備及安裝工程95.7715.40

111.17

二建筑工程

2781.41

2781.4111.78%1發(fā)電設備基礎工程

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建設用地費

803.50803.50

2建設管理費

662.10662.10

3生產(chǎn)準備費

96.8996.89

4勘察設計費

900.00900.00

一～三部分合計16950.083211.202462.4922623.7795.78%

基本預備費

452.481.92%

靜態(tài)總投資

23076.2597.69%

價差預備費

建設期貸款利息

545.052.31%

總投資

23621.30100.00%設備及安裝工程概算表

第一部分設備及安裝工程一發(fā)電設備及安裝工程1光伏陣列設備及安裝工程

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設備及安裝工程概算表二升壓設備及安裝工程1主變壓器系統(tǒng)

箱式變壓器1000kVA-35/0.27

其他2主要電氣設備

0.4kV斷路器DW1-2500A

35kV負荷開關

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

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)電視設備

光纜設備及安裝工程概算表四其他設備及安裝工程1采暖通風和空調(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

軸流風機

換氣扇

百葉進風口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