徐州铜山4兆瓦工程可研报告

中国·徐州 铜山4兆瓦太阳能并网示范电站兆瓦太阳能并网示范电站工程工程工程

可行性研究报告可行性研究报告

中国中国··城市建设研究院城市建设研究院

二○一○年六月

项目名称 铜山4兆瓦太阳能并网示范电站工程

项目名称

项目阶段 可行性研究报告

项目阶段

编制单位 城市建设研究院

编制单位

资质证书 工程咨询资格证书（甲级）工咨甲 20120080024

工程咨询资格证书（丙级）工咨丙 20120080024

审定审核

苏建徽 （教授 博士生导师）

教育部光伏系统研究中心 副主任

合肥工业大学能源研究所 所 长

项目负责人

项目负责人

马志保（硕士 高级工程师）

杨益民（业主）

参编人员

参编人员

陈 健（光伏工程师）

周 伟（电气工程师）

于少强（一级注册结构工程师）

于 飞（建筑工程师）

闫 靖（技经工程师）

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I 目录目录

第一章 概述 (1)

1.1 项目概况 (1)

1.2 编制原则、依据和范围 (2)

1.3 主要经济技术指标 (3)

1.4 技术要点与示范目标 (4)

第二章 项目建设的背景和必要性 (6)

2.1 项目建设的背景 (6)

2.2 项目建设的必要性 (9)

第三章 技术分析与资源分析 (13)

3.1 技术分析 (13)

3.2 资源分析 (14)

第四章 项目建设规模和地址选择 (18)

4.1 建设规模 (18)

4.2 项目选址 (18)

第五章 建筑与结构改造工程 (20)

5.1 建筑结构改造设计思路 (20)

5.2 原有建筑围护结构体系 (20)

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5.3 建筑结构改造设计 (23)

第六章光伏发电工程技术方案 (26)

6.1 光伏发电系统构成 (26)

6.2 方案选择的原则 (26)

6.3 光伏系统建设方案 (27)

6.4 光伏阵列的布置 (29)

6.5 太阳能光伏组件选型 (30)

6.6 并网逆变器的设计与选择 (32)

6.7 光伏阵列防雷汇流箱的设计与选择 (36)

6.8 直流防雷配电柜的设计与选择 (37)

6.9 交流防雷配电柜的设计与选择 (38)

6.10 系统接入电网设计 (39)

6.11 系统监控装置 (42)

6.12 环境监测仪 (46)

6.13 系统防雷接地装置 (46)

第七章施工组织设计及项目管理 (48)

7.1 施工条件 (48)

7.2 工程占地 (48)

II

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7.3 实施原则与步骤 (48)

7.4 工程进度 (49)

7.5 设计施工及安装 (49)

7.6 调试与试运转 (55)

7.7 运行的技术管理 (56)

第八章环境保护 (57)

8.1 相关法律法规依据 (57)

8.2 环境影响分析及保护措施 (57)

第九章安全生产 (59)

9.1 劳动保护 (59)

9.2 防火 (59)

9.3 防雷 (60)

第十章投资估算和融资方案 (61)

10.1 投资估算 (61)

10.2 融资方案 (63)

第十一章经济效益和社会效益评价 (66)

11.1 基础数据 (66)

11.2 经济效益财务评价 (67)

III

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IV 11.3 社会效益评价 (69)

第十二十二章章 风险分析与环境分析

................................................................ 70 12.1 风险分析 . (70)

12.2 环境分析 ..................................................................................... 70 第十三十三章章 结论与建议 .. (72)

13.1 结论 (72)

13.2 建议 (72)

附件一：光伏组件阵列排列及支架安装示意图 (74)

附件二：RETScreen 软件分析结果 (75)

附件三：项目场区租赁合同 (83)

附件四：立项批文：苏发改能源发〔2009〕1203号 (88)

附件五：铜山县供电公司关于本电站项目并网的复函.................. 91 附件六：江苏省光伏发电推进意见（苏政办发〔2009〕85号） 92

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1 第一章 概述

1.1 1.1 项目概况项目概况项目概况

1.1.1 1.1.1 基本情况基本情况基本情况

一，项目名称

铜山4兆瓦太阳能并网示范电站工程

二，项目建设地址

江苏省徐州徐工特种汽车有限公司

三，投资主体

徐州超能新能源发展有限公司

四，实施阶段

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1.1.2 1.1.2 工程规模工程规模工程规模

通过选择在位于徐州市铜山县欣欣路大道南，东风路西的徐州徐工特种汽车有限公司，利用该司已建成装配车间屋顶（该装配车间建筑面积48124.86平方米。屋顶有效使用面积约42000平方米），作为建设一个四兆瓦级太阳能电站的项目场区。

本项目拟定规模为4MWp 太阳能并网示范电站。在技术上计划采用分散式发电，集中并网供电的方式，光伏阵列由21632块标称功率为185 Wp 太阳能电池组件组成；以16块太阳能电池组件串联成一组，每6组汇流后，采用5+1方式汇入直流配电单元，再并入100KW 的光伏逆变器；并网发电系统按照40个100KW 的并网发电单元进行设计，40个并网发电单元等分成2组，分别接入10KV 升压站。

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2 太阳能电站由光伏阵列、并网逆变器构成，通过变压器最终直接为电网提供电能，能够有效的实施电网峰谷电力平衡。

1.2 1.2 编制原则编制原则编制原则、、依据依据和和范围范围

1.2.1 1.2.1 编制原则编制原则编制原则

1、结合徐州当地的气象和光照辐射强度等资料，符合国家相关的法规和标准，实现并网发电工程的技术方案合理；

2、根据建设地的具体条件，合理布局，充分考虑远近结合、分期实施的可行性、经济性和合理性；

3、充分考虑项目的综合效益及远期效益，突出项目的示范作用；

4、在投资合理、确保优质的前提下，使光电建筑应用设计和建设具有良好的示范意义。

1.1.

2.2 2.2 2.2 编制依据编制依据编制依据

（1）中华人民共和国可再生能源法（修正案）

（2）十一五可再生能源发展规划（发改能源[2008]610号）

（3）太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法（财建

[2009]129号）

（4）关于组织申报2010年太阳能光电建筑应用示范项目的通知（财办建[2010]29号）

（5）省政府办公厅关于转发省发改委江苏省光伏发电推进意见的通知（苏政办发[2009]85号）

（6）江苏省电力公司相关地区的电网分布图

（7）NASA 气象数据库，徐州市气象局有关气象站的光照数据；

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3 （8）国家有关光伏电站及建筑设计规范

（9）加拿大应用清洁能源支持中心的《RETScreen International 分析软件》

1.2.3 1.2.3 编制范围编制范围编制范围

本报告为江苏省徐州市铜山4兆瓦太阳能并网示范电站工程的可行性研究报告。报告编制的内容主要包括：

一、项目建设的背景和必要性

二、项目建设的技术与资源分析

三、项目建设规模的确定及可行性

四、项目建设的工程技术方案

五、投资估算及经济分析

1.1.3 3 3 主要经济技术指标主要经济技术指标主要经济技术指标

预计达到总规模，项目总投资14050万元，建设期12个月。详细经济参数见第十一章经济效益评价，项目总体参数见下表1-1： 项 目

数 据 总投资

14050万元 年发电量

5870MWH/Y 上网电价

3000元/MWH 年售电收益

1761万元 所得税率

25％ 免税期

10年 所得税率取值

16.5％ 年运行与维护成本

62.40万元 国家出资

5200万元

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4 项目寿命期

25年 折现率

7％ 负债率

30％ 贷款年利率

5.94％ 贷款期

10年 税前投资收益率

24.8％ 税后投资收益率

19.6％ 投资回报期

5.3年 温室气体减排量

1152T/Y 温室气体减排期

25年

表 1-1 1 主要经济技术指标表主要经济技术指标表主要经济技术指标表 1.41.4 技术要点与示范目标技术要点与示范目标

1.4.1 1.4.1 技术要点技术要点技术要点

（1）采用分散式发电，集中并网供电方式的设计方案，将提高系统整体实际发电效率；

（2）使用逆变器“群控”技术，既可以降低逆变设备低负载时的损耗，同时逆变器可以适度得以“休息”，从而延长逆变设备的使用寿命。

（3）应用预应力技术改造方案,解决现有建筑屋顶增加太阳能光伏电池板后的结构加固。

1.4.21.4.2 示范目标示范目标

（1）我国能源消耗中，建筑能耗占了1/4的份额。与建筑结合的光伏发电系统是一种主动的节能方式应当受到重视。该项目的实施也能反映出徐州市落实节能减排的信心；

铜山4兆瓦太阳能并网示范电站工程 可行性研究报告 （2）探索通过对铜山地区乃至整个徐州市已有厂房、学校、政府部门的屋顶进行适度改造后安装太阳能组件进行并网发电的可能性和合理性；

（3）通过实际并网发电运行，积累各项数据，为测算太阳能并网电站实际费效比、节电、省煤、CO2减排等提供实际数据，为确定适合该地区实际情况的太阳能并网电站提供理论依据；

（4）提供光伏并网发电示范教学基地，为广大民众树立节能减排的榜样，普及光伏发电知识，提高群众的环保意识；

（5）作为促进江苏省、徐州市现有轻钢结构厂房屋顶利用，发展低碳经济的方式和方法。

5

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6 第二章 项目建设的背景和必要性

2.1 2.1 项目建设的背景项目建设的背景项目建设的背景

2.1.1.1.1 能源背景能源背景

世界能源形势紧迫，能源问题位居世界10大焦点问题（能源、水、食物、环境、贫穷、恐怖主义和战争、疾病、教育、民主和人口）之首。全球人口2004年是65亿，能源需求折合成装机是14.5TW，每日能耗220×106BOE （标准油当量）；到2050年全世界人口至少要达到100～110亿，按照每人每年GDP 增长1.6%，GDP 单位能耗按照每年减少1%，则能源需求装机将是30～60TW，每日能耗将高达450～900×106BOE，主要靠可再生能源来解决。中国已经探明的煤炭资源将在81年内采光，石油资源将在15年左右枯竭，天然气资源也将在30年内用尽。我国的经济又处在快速发展时期，而能源的生产和消耗也将高幅增长。

2009年能源生产总量18.6亿吨标准煤，与2008年相比增长了7.01亿吨标准煤，增长23.27%。现在中国已经成为世界第二大能源消耗国和第三大能源生产国，预计国民生产总值到2020年比2000年翻两番，届时全国的能源消耗约为25亿吨标准煤。

我国是全球人口最多的国家，而我国的化石资源却相对贫乏，人均资源占有量不足世界人均值的一半；按照现在的能耗速度，可以肯定我国将在全球率先面临化石能源枯竭的挑战。因此，在寻找未来替代能源方面中国比其他国家更迫切。粗略估算，世界上潜在的可再生能源有：

1、水能资源4.6TW，可经济开采资源只有0.9TW；

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7 2、风能实际可开发资源2TW；

3、生物能3TW。

4、太阳能资源120000TW，实际可开发的资源高达600TW。

能够完全满足世界未来装机容量30～60 TW 需求的可再生能源只有太阳能。

2.1..1.2 2 2 环境背环境背环境背景景

大规模、无节制地开发利用煤炭石化燃料不仅加速了这些资源的枯竭，而且造成日益严重的环境问题。过度的排放造成温室效应、酸雨问题、疾病问题，日益引起全球关注，解决这些问题已不再是各国自身的事情，控制和减少排放已经成为全球各国的目标和义务，责任的分担已经成为各国政府讨价还价的政治问题。随着全球能耗的快速增长，环境将进一步恶化，减少排放的纷争将更加激烈。我国目前的能源将近70%由煤炭供给，这种过度依赖化石燃料的能源结构已经给环境带来了极大的破坏。初步估算煤炭发电造成对污染的经济损失以及由此引致的环境污染治理成本高达1,606亿元。大力开发利用可再生能源是保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择。环境状况已经警示我国所能拥有的排放空间已经十分有限了，再不加大清洁能源和可再生能源的份额，我国的经济和社会发展就将被迫减速。

另外据统计资料显示，中国在2003年产煤16亿吨，每亿吨燃煤会排放115万吨二氧化硫，68万吨烟尘，5000万吨二氧化碳。中国去年温室气体二氧化碳排放量就超过８亿吨，成为世界第二大排放国了；二氧化硫也排放了1927万吨，居世界首位，远超过自身净化能力，已

铜山4兆瓦太阳能并网示范电站工程 可行性研究报告 8 使三分之一的国土在下酸雨。因此中国必须利用可再生能源来调整目前的能源结构。

2.1.

3.1.3 太阳能发展背景太阳能发展背景

进入21世纪,随着可持续性发展理念的日益深入人心,以及煤炭等常规能源直接燃烧所带来的负面效应如大气污染、酸雨和温室效应等的加剧,可再生能源成为人们关注的焦点。而在可再生能源中,太阳能的总资源量占99.4%,且拥有多方面开发利用上的优势。因此,现在无论是发达国家还是发展中国家,都在大力研究与开发太阳能利用技术。如1990年德国政府推出了“一千屋顶计划”,至1997年已完成近万套屋顶系统,每套容量1～5kw,累计安装量已达3.3万KW；日本政府从1994年开始实施“朝日七年计划”,到2000年安装16.2万户屋顶系统,总容量达18.5万KW；意大利1998年开始实行“全国太阳能屋顶计划”,于2002年完成,总投入5500亿里拉,总容量达5万KW；印度也于1997年12月宣布,在2002年前推广150万套太阳能屋顶系统;美国也正在实施“百万太阳能屋顶计划”,到2010年安装太阳能设备总容量将达到302.5万KW；法国已经批准了代号为“太阳神2006”的太阳能利用计划,按照该计划,每年将投入3000万法郎资金,预计到2011年时,法国每年安装太阳能热水器的用户将达3万家。

为了扶持光电产业的发展，欧、美、日等发达国家政府纷纷出台各种优惠政策，启动国家项目，营造光伏发电的规模市场，有力地推动光伏产业的发展，促进技术的进步。从2000年到2009年期间太阳能电池年产量的增长率平均达到49%以上，特别是2009年,年增长速率

铜山4兆瓦太阳能并网示范电站工程 可行性研究报告 9 达到82.2%。2009年世界太阳能电池产量达2200MWp。

从世界范围来讲，光伏发电已经完成了初期开发和示范阶段，现在正在向大批量生产和规模应用发展，从最早作为小功率电源发展到现在作为公共电力的并网发电，其应用范围也已遍及几乎所有的用电领域。

我国太阳能光伏发电应用始于70年代，真正快速发展是在80年代。在1983年～1987年短短的几年内先后从美国、加拿大等国引进了七条太阳能电池生产线，使我国太阳能电池的生产能力从1984年以前的年产200千瓦跃到1988年的4.5兆瓦。目前太阳能电池主要应用于通信系统和边远无电县、无电乡村、无电岛屿等边远偏僻无电地区，年销售约1.1兆瓦，成效显著。同时，在“七五”期间，国内先后从国外引进了多条太阳电池生产线，除了一条1MW 的非晶硅电池生产线外，其它全是单晶硅电池生产线，使得我国太阳电池的生产能力猛增到 4.5MWp/年，晶硅电池售价也由“七五”初期的 80元/Wp 目前已下降到14元/Wp 左右，这对于光伏市场的开拓起到了积极的推动作用。

2.2 项目建设的必要性项目建设的必要性

2.2.1 2.2.1 建设是改变不合理能源结构的需要建设是改变不合理能源结构的需要建设是改变不合理能源结构的需要

不合理的能源结构使我国经济的高发展只能建立在能源的高消耗基础之上。2006年中国国内生产总值比上年增加 10.7％，与此同时，中国能源消耗总量达 24.6亿吨标准煤；万元 GDP 能耗 1.22吨标准煤，比“十五”计划指标上升了 27%。万元GDP 能耗水平大约是日本的 4.5～5.7 倍，是美国 2.6～3.3 倍，中国能源利用效率比发达国

铜山4兆瓦太阳能并网示范电站工程 可行性研究报告 10 家整整落后20 年。谋求低能耗、高产出、低污染、高效益是我国的重大课题。能源的短缺直接反映到与人们生活密切相关的电力供应上，让更多的人对“电荒”有深刻的体会。据目前全国的电力建设预测，2010年和2020年电力供应缺口将分别占到 4％和 11％，电力紧张的局面在今后一段时间内都不能得到缓解。此外，我国到2006年还有大约1100 万人口没有用上电，主要是居住在西部地区，计划在 2015 年前要全部解决用电问题，解决的方法只能是：延伸电网；利用太阳能；发展小水电等。

2.2.2 2.2.2 项目建设是合理利用资源的需要项目建设是合理利用资源的需要项目建设是合理利用资源的需要

目前整个长三角地区主要是能源供应能力依然不足、能源安全保障体系不够完备、能源利用效率与国际先进水平相比还有较大差距、能源价格形成机制有待于进一步完善、环保治理措施相对滞后等。

“十一五”期间，国际能源形势总体上比较复杂，能源价格波动的局面仍将持续。我国能源供应将面临着资源、环境、运输和安全生产等多重制约。从资源的潜力和长远来看，光伏发电是最具有潜力的可在生能源的发电技术；从资源的合理开发利用来说，在产业园区修建太阳能电站进行发电具有得天独厚的优势，可以有效利用土地资源、合理的分配电力，实现可持续性发展。

2.2.3 2.2.3 项目建设是国家节能减排的需要项目建设是国家节能减排的需要项目建设是国家节能减排的需要

2009年12月18日在丹麦首都哥本哈根气候大会达成的《哥本哈根协议》，虽未明确各国在何时实现那些减排指标。但是我国在会议上的减排承诺和会议所倡导的低碳经济，已经深入人心，将对我国的经

铜山4兆瓦太阳能并网示范电站工程 可行性研究报告 11 济发展模式起到引导作用。

所谓的低碳经济指改变高碳排放的发展模式，实现绿色的低能耗、低污染、低排放的可持续健康发展。低碳经济实现方式可概括为两种：一是改变能源使用结构，二是提高能源使用效率。具体来讲，改变能源结构是指降低对化石能源的依赖，提高一次能源使用中太阳能、风能、核能、生物质能、水能等非化石能源的占比，达到减少碳排放的目的。其中，太阳能、风能和核能将是未来发展的重点。

2.2.4 2.2.4 项目建设是环境保护的需要项目建设是环境保护的需要项目建设是环境保护的需要

在全球能源形势紧张、全球气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。该光伏电站最大的特点是源源不断将光能转化为电源，使用寿命过程中几乎不会排放出粉尘、气体等，对环境的影响微乎其微。

从环境角度讲，太阳能发电被认为是目前排放量（二氧化碳）最少的一种发电技术之一。世界自然基金会的资料表明，太阳能发电是目前排放量最少的一种发电技术，在一个生命周期内它所排放的煤当量只有每瓦55克。

2.2.5 2.2.5 项目建设是项目建设是项目建设是厂房屋顶利用的需要厂房屋顶利用的需要厂房屋顶利用的需要

随着经济的高速发展，城镇工业开发区的建设，屋顶的空间利用十分必要。过去工厂屋顶几乎没有利用，在现有结构的条件下，根据计算对屋顶增加相应的支撑体系，利用屋顶空间将会对资源的利用能够探索出全新的思路；同时在今后新厂房的建设中，考虑利用太阳能

铜山4兆瓦太阳能并网示范电站工程 可行性研究报告 进行建设也将对新能源产业是一个积极的推广意见。

12

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13 第三章 技术分析与资源分析

3.1 3.1 技术分析技术分析技术分析

太阳电池自开发出来后，首先是服务于空间电源，价格十分昂贵。为了推动太阳电池在地面的应用，单靠市场需求是不行的。因此，从70年代开始，各国政府都投入了很大的力量来支持太阳电池的发展。80年代末至今，西方发达国家从环境和能源的可持续发展的角度出发，纷纷制定政策，鼓励和支持光伏并网发电。

大规模的市场吸引了投资，有力地推动了技术进步，从而使太阳能电池从常规的晶体硅太阳电池，到非晶太阳电池、柔性衬底太阳电池、多晶薄膜太阳电池、化合物薄膜（CIS、CdTe、Ⅲ-Ⅴ族太阳电池等）聚光太阳电池、多结晶硅衬底高效太阳电池、有机太阳电池、纳米太阳电池、机械叠层太阳电池以及染料电池，它们均有很好的进展，很多已经商业化了。

自光伏电池问世以来，晶体硅就作为基本的电池材料一直保持着主导地位，是目前国际光伏市场上的主流产品。其实验室效率，单晶硅电池最高可达23.7%，多晶硅电池最高可达18.6%，工业化产品效率一般在13%～15%。

我国的光伏电池技术是从60 年代发展空间用太阳电池开发起步的，地面用光伏电池的生产是从1970 年代初开始，其低成本技术及生产能力则在80 年代中期建立起来。经过十多年的努力，我国光伏发电技术有了很大的发展。光伏电池转换效率不断提高，目前单晶硅电池实验室效率达20%，批量生产效率为14%；多晶硅实验室效率为12%。

铜山4

兆瓦太阳能并网示范电站在我国的上海站，由此在技术上为水平的规模化、专业3.2 3.2 资源分析资源分析资源分析

3.2.1 3.2.1 太阳能资源太阳能资源我国太阳能资源之间。太阳能分布图

图我国年平均日每kWh/m 2/d：浅绿色区域

图我国属世界上太范电站工程

14 上海、江苏及深圳市已经建成多座兆瓦级术上为我们提供的实践的保证。我国已经专业化国际化的光伏产业群。

资源资源

能资源的时空差异较明显，高值的中心处分布图一：

3-1 1 全球年平均日每平米全球年平均日每平米全球年平均日每平米太阳辐射量分布图太阳辐射量分布图太阳辐射量分布图 日每平米太阳辐射量分布图（黄色区域在色区域在4.0至4.5 kWh/m 2/d）。太阳能

3-2 2 我国年平均日每平米太阳辐射量分布图我国年平均日每平米太阳辐射量分布图我国年平均日每平米太阳辐射量分布图 上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射

可行性研究报告

兆瓦级的光伏并网电国已经形成了一个高中心处在 220N～350N

区域在4.5至5.0 太阳能分布图二：

年辐射总量在91.7

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