青島某地產(chǎn)項目光伏太陽能應用研究報告

青島某地產(chǎn)項目太陽能光電技術(shù)初步可行性研究報告

日期：2015年1月項目背景與研究的必要性一社會層面：

響應市委市政府“綠色青島、節(jié)能城市”建設(shè)的號召；企業(yè)層面：

體現(xiàn)****集團對社會負責的企業(yè)文化；項目層面：

將**項目打造成為一個綠色環(huán)保的高端公共建筑，達到項目綠色三星認證、LEED認證的高端品質(zhì)要求。項目背景與研究的必要性

青島市太陽能應用條件與支持政策二

山東省屬太陽能資源一般豐富地區(qū)，青島市位于山東省青島建設(shè)地點位于東經(jīng)120.30，北緯36.10，平均海拔高度為10m，位于太陽輻射分布的中值區(qū)內(nèi)。青島市太陽輻射的年內(nèi)變2.1、青島市太陽能應用條件

化較大，春季、夏季最多，秋季次之，冬季最少年內(nèi)高值出現(xiàn)在5～6月間，月平均輻射量為622.8～656.3MJ/（㎡·月）。年內(nèi)低值出現(xiàn)在12月，平均為229.9～242.4MJ/（㎡·月）。根據(jù)美國國家航空航天局太陽能輻照數(shù)據(jù)，可以得出青島地區(qū)單位面積日平均輻照為3.08kWh/m2*day，在長江以北省區(qū)該輻照強度為較低水平。2.2、青島市太陽能應用情況

根據(jù)青島市發(fā)改委介紹，目前青島市光伏發(fā)電裝機容量約100MW，2014年青島市申請備案容量80MW，是我國太陽能應用推廣先進地區(qū)。目前青島市太陽能應用基本為分布式太陽能，利用工業(yè)廠房屋面的分布式光伏屋面電站和光伏農(nóng)業(yè)科技大棚光伏電站應用是分布式太陽能應用的主要方式。光伏幕墻發(fā)電系統(tǒng)和居民光伏小型電站應用較少。圖為海爾工業(yè)園光伏項目，裝機容量20MW，為利用工業(yè)廠房空置屋面進行光伏項目的安裝的典型，該項目年減排CO2為19940噸、SO2為600噸、可節(jié)約標煤8000噸/年。達到了既節(jié)約土地資源，又體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保效果。

青島火車站光伏項目。該項目2011年施工，是光伏建筑一體化(BIPV)的典型，裝機容量110kw，全年發(fā)電量在6萬度至8萬度之間。該項目體現(xiàn)綠色青島的精神，提升青島火車站的品質(zhì)。昌盛日電農(nóng)業(yè)科技大棚光伏發(fā)電示范項目。該項目裝機容量20MW，位于即墨市普東社區(qū)，獲得2012年國家金太陽示范工程，是光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚結(jié)合的典型。該項目為青島市市北區(qū)居民樓頂安裝項目。該項目屋頂光伏發(fā)電項目裝機容量為2kW，青島媒體多次報道青島奧林匹克帆船中心太陽能熱水系統(tǒng)，將太陽能技術(shù)與區(qū)域市政熱力系統(tǒng)相結(jié)合，將板式集熱器分別與弧形屋面、平面屋頂相結(jié)合，是光熱與建筑一體化的代表。

青島奧林匹克帆船中心太陽能景觀燈。這里共安裝了168盞太陽能燈，是太陽能路燈安裝較集中的代表。2.3、太陽能應用支持政策

中國鼓勵光伏應用及啟動國內(nèi)市場的政策，已從“金太陽”+“金屋頂”投資補助向現(xiàn)在實際發(fā)電補助政策過渡，具體分為分布式光伏發(fā)電補貼政策和地面光伏發(fā)電標桿電價收購政策，本項目適合分布式光伏發(fā)電補貼政策。2013年8月30日國家發(fā)改委昨日發(fā)布《關(guān)于發(fā)揮價格杠桿作用促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，國家電網(wǎng)公司2013年10月26日發(fā)布的《關(guān)于做好分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)服務工作的意見》，建于用戶內(nèi)部場所的分布式光伏發(fā)電項目，發(fā)電量可以全部自用、自發(fā)自用余電上網(wǎng)或全部上網(wǎng)，由用戶自行選擇。無論自發(fā)自用還是余電上網(wǎng)，只要是光伏發(fā)電發(fā)出的電量，每度均給予補貼0.42元。余電上網(wǎng)執(zhí)行全省統(tǒng)一的的入網(wǎng)電價，用戶不足電量由電網(wǎng)企業(yè)提供。2013年至2015年，納入國家年度指導規(guī)模的分布式光伏發(fā)電項目，所發(fā)全部電量在國家每千瓦時0.42元補貼標準基礎(chǔ)上，省級再給予每千瓦時0.05元的補貼。此外，山東今年籌集資金1億元設(shè)立山東省分布式光伏發(fā)電應用專項資金，擇優(yōu)對分布式光伏發(fā)電項目予以支持。最新政策2.4、青島市太陽能應用并網(wǎng)流程手續(xù)本項目所在的青島供電部門答復分散式光伏發(fā)電余電上網(wǎng)執(zhí)行0.4357元/度的入網(wǎng)電價。具體由嶗山區(qū)發(fā)改局辦理立項手續(xù)，項目規(guī)模小于6兆瓦，電壓等級小于10KV可以接入電網(wǎng)，技術(shù)咨詢、驗收調(diào)試免費，但設(shè)備設(shè)計、安裝、施工的費用由企業(yè)承擔。

項目應用的可行性分析三3.1工程應用條件：****一期的屋面安裝太陽能設(shè)備非常理想，屋面平整，日照無遮擋，也無其他設(shè)備擋害，且面積足夠大，屋頂利用面積按照90%考慮，約為210000m2。屋面東北角設(shè)備安裝區(qū)域可以安裝鋼結(jié)構(gòu)桁架架空處理，難度不大。

****一期屋面

3.2、太陽能系統(tǒng)的選型3.2.1、系統(tǒng)組成：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機械部件，主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成。包括太陽能電池組件以及逆變器、匯流箱、太陽能電池陣列安裝支架、電力保護裝置、電力計量裝置、電纜電線等。光伏匯流箱室內(nèi)變壓器室外變壓器逆變器監(jiān)控系統(tǒng)3.2.2、系統(tǒng)分類：太陽能發(fā)電系統(tǒng)分為集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)和分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)又劃分為以下三類：3.2.3、太陽能電池：是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)，目前已經(jīng)進入商業(yè)化競爭的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)按電池技術(shù)路線分類主要分為晶體硅光伏電池、薄膜光伏電池和聚光光伏電池。其中晶體硅光伏電池又分為單晶硅和多晶硅兩種，是目前發(fā)展最成熟的在應用中居主導地位，光能轉(zhuǎn)化率在16-18%左右。多晶硅單晶硅太陽電池組件的選型（1）晶體硅太陽能電池定義：太陽能電池是將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能的半導體器件。太陽電池組件的選型.docx（2）晶體硅太陽能電池發(fā)電原理太陽能電池能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)是光生伏特效應。當光照射到某些半導體材料上時，光能被吸收，產(chǎn)生光生電子空穴對，在其內(nèi)建電場作用下，光生電子和空穴被分開，這樣，就會在分開的兩端出現(xiàn)異種電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，這被稱為“光生伏特效應”，若在內(nèi)建電場的兩端引出電極并接上負載；則負載中就有“光生電流”流過，從而獲得功率輸出，這樣就完成了從光能到電能的直接轉(zhuǎn)換。太陽能光伏電池主要有：晶體硅電池（包括單晶硅Mono-Si、多晶硅Multi-Si）、非晶硅薄膜電池（a-Si）、非硅光伏電池（包括硒化銅銦CIS、碲化鎘CdTe）。目前市場生產(chǎn)和使用的太陽能光伏電池大多數(shù)是用晶體硅材料制作的，2007年占88％左右。從產(chǎn)業(yè)角度來劃分，可以把太陽能光伏電池劃分為晶體硅電池和非晶硅電池，晶體硅電池以較佳的性價比和成熟的技術(shù)，占據(jù)了絕大多數(shù)的市場份額。多晶硅組件的優(yōu)勢為以下幾個方面：①具備單晶硅電池的高轉(zhuǎn)換效率；多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，其光電轉(zhuǎn)換效率約12％左右，稍低于單晶硅太陽電池，隨著技術(shù)得提高，目前多晶硅的轉(zhuǎn)換效率也可以達到14%左右。②使用壽命長；多晶硅太陽能電池組件的一般使用壽命為25年，不易碎。③材料制備工藝相對簡化；單晶硅太陽電池的生產(chǎn)需要消耗大量的高純硅材料，而制造這些材料工藝復雜，電耗很大，在太陽電池生產(chǎn)總成本中己超二分之一，加之拉制的單晶硅棒呈圓柱狀，切片制作太陽電池也是圓片，組成太陽能組件平面利用率低。因此，80年代以來，歐美一些國家投入了多晶硅太陽電池的研制。目前太陽電池使用的多晶硅材料，多半是含有大量單晶顆粒的集合體，或用廢次單晶硅料和冶金級硅材料熔化澆鑄而成。其工藝過程是選擇電阻率為100～300歐姆?厘米的多晶塊料或單晶硅頭尾料，經(jīng)破碎，用1：5的氫氟酸和硝酸混合液進行適當?shù)母g，然后用去離子水沖洗呈中性，并烘干。用石英坩堝裝好多晶硅料，加人適量硼硅，放人澆鑄爐，在真空狀態(tài)中加熱熔化。熔化后應保溫約20分鐘，然后注入石墨鑄模中，待慢慢凝固冷卻后，即得多晶硅錠。這種硅錠可鑄成立方體，以便切片加工成方形太陽電池片，可提高材質(zhì)利用率和方便組裝。④沒有明顯效率衰退問題；多晶硅電池沒有光致衰退效應，略微的材料質(zhì)量差異不會導致太陽能電池受影響。但是多晶硅電池片單片功率存在一定差異性，同樣面積的組件功率好存在一定差異（通常情況存在20Wp-30Wp的差異）。多晶硅電池片的在單位面積上可獲得較高和穩(wěn)定的發(fā)電性能。⑤在廉價襯底材料上制備，其成本遠低于單晶硅電池；由于多晶硅的制作工藝較單晶硅簡單，材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展?？紤]現(xiàn)階段及未來太陽能電池的發(fā)展，本項目擬優(yōu)先選用單位面積功率大的電池組件，以減少占地面積，降低組件安裝量。采用多晶硅太陽能電池。本項目擬采用多晶硅太陽能電池。通過市場調(diào)查，國內(nèi)主流廠商生產(chǎn)的多晶硅太陽能組件應用于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的，其規(guī)格大多數(shù)均在150W到300W之間，在這個區(qū)間范圍內(nèi)，市場占有率比較高的幾家廠商所生產(chǎn)的并網(wǎng)型多晶硅太陽能組件規(guī)格尤以230W到250W之間居多。綜合考慮組件效率、技術(shù)成熟性、市場占有率，以及采購訂貨時的可選擇余地，本項目初選250W多晶硅太陽能電池組件。3.2.4、太陽能光伏板安裝方式：太陽能光伏板在屋面上有兩種安裝方式，斜撐安裝適合于混凝土屋面，平鋪適合于彩鋼瓦屋面。斜撐安裝的光伏板采光效率比平鋪高出10%左右。兩種安裝方式對觀感有一定影響，具體采用何種方式需要進一步論證。混凝土屋頂斜撐安裝方式鋼結(jié)構(gòu)屋頂平鋪安裝方式效率高出10%3.3、光伏發(fā)電的技術(shù)優(yōu)勢太陽能應用的效益分析四4.1、光伏電站安裝容量測算根據(jù)房屋的可利用屋頂面積，本系統(tǒng)可以配置6250塊250w共計1.56MW容量的多晶硅組件。計算表格如下：4.2、光伏電站發(fā)電量測算通過查閱相關(guān)資料及太陽能應用項目得實地考察，匯總出太陽能光伏電站發(fā)電量測算的三種計算數(shù)據(jù)：理論計算法實例對比法經(jīng)驗公式法理論計算法根據(jù)前述的青島當?shù)氐臍夂驐l件，本工程所在地的太陽能輻射條件如下表所示：目前多晶硅組件的轉(zhuǎn)換效率通常在15%左右，光伏發(fā)電系統(tǒng)的綜合利用率受如下條件制約，如組件匹配損失、最大功率點跟蹤(MPPT)精度、直流線路損失、逆變器的轉(zhuǎn)換效率、溫度對發(fā)電量的影響等因素，綜合考慮上述因素，太陽能發(fā)電系統(tǒng)的綜合有效利用率約為81%左右；考慮以上太陽能轉(zhuǎn)化效率和光伏系統(tǒng)的有效利用率，首年發(fā)電量估算如下：由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的年衰減率為0.84%左右，25年的設(shè)計周期內(nèi)各年的發(fā)電數(shù)據(jù)如右圖。光伏電站的設(shè)計壽命為25年，設(shè)計壽命周期內(nèi)預估總發(fā)電為3153萬度電。該太陽能項目年發(fā)電量約126（萬度）25年后發(fā)電效率為初裝的80%以上，仍可繼續(xù)使用。實例對比法2014年9月12日對海爾工業(yè)園20MW太陽能應用項目進行了實地考察，經(jīng)查閱該項目一個1.5MW電站，該項目自2013年8月底裝機運行，冬天日均發(fā)電2000度，夏天日均7000度，至今發(fā)電量約165（萬度），測算出1MW年均發(fā)電量110（萬度）。本方案裝機容量1.56MW，第一年發(fā)電量約110*1.56=171萬度。25年后發(fā)電效率為初裝的80%以上，仍可繼續(xù)使用。經(jīng)驗公式法根據(jù)日照輻射強度，利用經(jīng)驗公式設(shè)備25年總發(fā)電量=日照輻射強度*裝機容量*6.251，可以計算出25年本項目6250塊250w共計1.56MW容量多晶硅組件的發(fā)電量:3.08kw/m2day*6.251*1560kw=3003.4(萬度)。按照25年光伏發(fā)電模擬測算出光伏電站平均年度發(fā)電量為3003.4/25=120.1（萬度）。綜上，三種測算方案的年均發(fā)電量分別為126、171、120.1（萬度）。因此年均發(fā)電量在120-170萬度電左右。4.3、光伏發(fā)電的的電量使用情況

青島在建項目建成后用電負荷約14183kw，每年白天用電量約為4348萬度；已經(jīng)建成項目經(jīng)統(tǒng)計，年用電量約650萬度。該太陽能年發(fā)電量遠遠小于青島****項目的用電量，占比為126/（4348+650）=2.5%。因此，該太陽能項目的發(fā)電量可全部自用，基本無富余電量上網(wǎng)。4.4、光伏發(fā)電的的投資

目前，晶體硅分布式光伏屋頂電站系統(tǒng)的投資在8-12元/瓦，費用包含所有部件的加工制作、安裝調(diào)試的費用，后期維護費約為初始投資的1%左右。因此，本項目投資額取中估算為1560000*10=1560（萬元）。4.5、光伏發(fā)電的的經(jīng)濟效益測算

結(jié)合測算的光伏電站年度發(fā)電量差異，并根據(jù)青島本地用電電價和政策補貼，做出2種測算方案，一種較為保守的方案，年均發(fā)電量為126萬度；一種較為樂觀的方案，年均發(fā)電量為171萬度。該太陽能項目的經(jīng)濟效益測算如下：經(jīng)濟效益測算表方案選取初始投資額（萬元）年均發(fā)電量（萬度）業(yè)主用電電價（元/度）國家補貼（元/度）山東省地方補貼（元/度）年均收益額（萬元）25年內(nèi)靜態(tài)利潤（萬元）初始投資靜態(tài)回收期（年）投資收益率保守方案1560126.141.040.420.05175.3=126*1.51-152821.5=175.3*25-15608.911.2%樂觀方案1560171.01.040.420.05243.2=171*1.51-154520.3=243.2*25-15606.415.6%經(jīng)濟測算時的幾項數(shù)據(jù)說明1.04元/kWh投資額1%補貼0.47元電價上調(diào)根據(jù)用電性質(zhì)、錯峰用電政策計算出本項目白天用電價格為1.1元/度。青島地區(qū)1-10kv工商業(yè)用電價格尖峰電價（元/kwh)（10:30-11:30共計1小時）上浮70%1.51266高峰電價格（元/kWh)（8:30-10:30共計2小時）上浮60%1.42368平電價格（元/kWh)（7:00-8:30；11:30-18:00共計8小時）平價0.8898白天用電平均電價（元/kWh)1.044.6、光伏發(fā)電的社會效益測算建設(shè)太陽能光伏電站，符合國家鼓勵發(fā)展太陽能等新型能源的政策，是企業(yè)落實“節(jié)能減排”戰(zhàn)略目標的具體體現(xiàn)。光伏發(fā)電將極大的提升企業(yè)的社會形象，產(chǎn)生積極的社會效應，為今后的發(fā)展提供有利條件。（1.56MW電站每年節(jié)能減排量如下）1.56MW170萬度580噸1650噸50噸25噸相當于種植了大樹170萬棵4.7、光伏發(fā)電的溢價效益4.7.1太陽能應用有助于綠色建筑評級和獎勵：根據(jù)2012年5月財政部和住建部聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加快推動我國綠色建筑發(fā)展的實施意見》，確定了2012年高星級綠色建筑的補助標準，其中2星級綠色建筑每平米建筑面積可以獲得財政部獎勵45元，3星級綠色建筑每平米建筑面積可以獲得財政部獎勵80元；青島市建委和財政局2013年8月確定，青島市2012年高星級綠色建筑的補助標準，其中2星級綠色建筑每平米建筑面積可以獲得獎勵40元，項目總計最高80萬元；3星級綠色建筑每平米建筑面積可以獲得獎勵50元，項目總計100萬元。太陽能應用是綠色建筑評定的核心技術(shù)之一，應用后評星可能性非常高，可以獲得該部分獎勵。LEED認證標示3星認證標示4.7.2、太陽能應用有利于提高樓盤售價。根據(jù)資料統(tǒng)計，目前國內(nèi)三星級綠色建筑成本每平方米增加約200元，二星級綠色建筑成本每平方米增加約100元。對于高端樓盤，客戶對三星認證和LEED認證認可度較高，入住后有利于企業(yè)形象保持和提升，綠色環(huán)保方面的投入能夠帶來3倍成本價的銷售溢價。本工程規(guī)劃建筑面積約36萬平方米，太陽能光伏發(fā)電應用的造價約為1560萬元/36萬平方米=43元/平方米。太陽能項目投資運營方案五光伏公司光伏屋頂電站模式一：業(yè)主投資，委托太陽能企業(yè)建設(shè)，發(fā)電由建設(shè)單位使用，國家補貼由建設(shè)單位使用的模式****光伏屋頂電站模式二：建設(shè)單位提供場地，由太陽能專業(yè)運營公司投資建設(shè)并管理，按照市政度電市場價格的80%向企業(yè)提供太陽能發(fā)電，國家補貼交付太陽能專業(yè)運營公司，合作期25年，25年后光伏發(fā)電系統(tǒng)無償交付給建設(shè)單位。目前青島市海爾、海信等企業(yè)主要采用第二種運營模式。兩種模式的經(jīng)濟效益比對:按照投資收益率8%，測算出25年四種方案下的凈現(xiàn)值分別如上表所示。從經(jīng)濟效益的角度，模式一樂觀方案為優(yōu)選方案。方案比較凈現(xiàn)值（8%）投資額123456789101112131415161718192021222324251.0000.99170.98350.97530.96720.95920.95120.94330.93550.92770.92000.91240.90480.89730.88990.88250.87520.86790.86070.85350.84650.83940.83250.82560.8187模式1保守方案(年均發(fā)電量126萬度）￥360.16-1560209.9193.1191.4189.7188.0186.3184.7183.0181.4179.7178.1176.5174.9173.3171.8170.2168.7167.2165.6164.2162.7161.2159.7158.3156.8模式1樂觀方案（年均發(fā)電量171萬度）￥1053.02-1560284.9267.5265.1262.8260.5258.2256.0253.7251.5249.3247.1244.9242.7240.6238.5236.4234.3232.2230.2228.1226.1224.1222.1220.2218.2模式2保守方案（126萬度）￥259.94028.928.027.727.527.227.026.726.526.226.025.825.525.325.124.924.624.424.224.023.823.523.323.122.922.7模式2樂觀方案（171萬度）￥359.77039.238.738.438.037.737.437.036.736.436.135.835.435.134.834.534.2