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光伏發(fā)電項(xiàng)目的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)效益分析
日期:2023-04-03   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_chenglingyan 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
摘要:光伏發(fā)電項(xiàng)目作為新能源的代表,是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略規(guī)劃,光伏建筑一體化同時(shí)對(duì)推進(jìn)太陽(yáng)能利用及光伏電池組件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程具有非常重大的示范意義,可充分促進(jìn)光伏行業(yè)的發(fā)展,大規(guī)模帶動(dòng)就業(yè),其經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等效益顯著。以實(shí)際項(xiàng)目工程為例簡(jiǎn)要介紹了整套光伏電站的系統(tǒng)組成,對(duì)光伏電站的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析,同時(shí)對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞:光伏發(fā)電;光伏系統(tǒng);項(xiàng)目發(fā)電量;項(xiàng)目收益分析

1.引言

本設(shè)計(jì)項(xiàng)目是利用江陰某工廠辦公樓空閑屋頂建設(shè)屋頂太陽(yáng)能光電建筑項(xiàng)目。依據(jù)最先進(jìn)的光伏建筑一體化的技術(shù),將太陽(yáng)能發(fā)電站與建筑本身完美地結(jié)合在一起。
項(xiàng)目總的裝機(jī)容量為66.3kWp(即光伏電站電池組件的峰值功率),采用的是高效的多晶硅組件電池板,使用壽命在25年以上;光伏系統(tǒng)所發(fā)的電全部并入最近的400V變電站,并網(wǎng)使用(配置雙向計(jì)量電表)。
項(xiàng)目實(shí)際裝機(jī)容量為66.3kWp,25年均發(fā)電量為6.33萬(wàn)度電,年均節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤24.64噸,年CO2節(jié)排8.84噸。

本項(xiàng)目工程按選定的地址利用既有廠區(qū)辦公樓建筑屋頂,以25度傾角方式架設(shè)多晶硅電池組件裝機(jī)總?cè)萘繛?6.3kWp。工程動(dòng)態(tài)總投資約為53萬(wàn)元,25年經(jīng)濟(jì)壽命期內(nèi)年平均年上網(wǎng)電量約為6.33萬(wàn)kW²h。
本工程的建設(shè)對(duì)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)環(huán)境,減少溫室氣體排放、推廣太陽(yáng)能利用和推進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有非常積極的示范意義,同時(shí)也具備較好的社會(huì)和環(huán)境效益。

2.項(xiàng)目概述

2.1地理位置

江陰市位于北緯31°、東經(jīng)120°附近,屬北亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候,年平均氣溫16.7℃,年降雨量1040.7毫米。全境地勢(shì)平緩,平均海拔6米左右。太陽(yáng)年輻射總量115.7千卡/平方厘米。一年中太陽(yáng)輻射月總量以7月和8月最多,分別為13.5千卡/平方厘米和13.7千卡/平方厘米;12月和1月最少,均為6.3千卡/平方厘米。

2.2 建筑類(lèi)型和電站規(guī)模

本設(shè)計(jì)項(xiàng)目的辦公樓整體南北走向,樓頂屋面為混凝土水泥上人屋面,東、西、南側(cè)均無(wú)明顯高大的近距離建筑物遮擋,屋面載重符合要求,完全可以在屋頂架設(shè)太陽(yáng)能光伏組件。
根據(jù)客戶提供的相關(guān)圖紙和實(shí)地勘察,其廠房屋頂上建設(shè)分布式光伏電站可安裝總?cè)萘繛?6.3kWp。

3.技術(shù)方案設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)構(gòu)成

下載 (1)
圖1 并網(wǎng)點(diǎn)光伏電站系統(tǒng)原理構(gòu)架

3.2組件安裝方式

組件安裝傾角不同,每平方米的輻射度也會(huì)不同,現(xiàn)場(chǎng)光伏組件以25度左右的傾角安裝在水泥屋頂上。

3.3.1 組件

根據(jù)總裝機(jī)容量和各區(qū)屋面實(shí)際情況本期光伏電站為66.3kWp,應(yīng)該選取260塊255WP組件。太陽(yáng)能電池組件應(yīng)具有非常好的耐候性,能在室外嚴(yán)酷的條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行,應(yīng)同時(shí)具有高的轉(zhuǎn)換效率和廉價(jià)。選擇優(yōu)質(zhì)高效的太陽(yáng)能電池組件是并網(wǎng)光伏電站可靠運(yùn)行且提高發(fā)電量的關(guān)鍵之一。
本項(xiàng)目組件采用HR-255Wp系列:此款組件外觀勻稱(chēng),結(jié)構(gòu)輕巧堅(jiān)固,具有良好的抗風(fēng)雪功能。邊框帶流水槽,可防止組件積水,避免邊框結(jié)冰爆裂。邊框氧化膜較厚,能滿足惡劣條件下的使用要求,特別是鹽霧氣候的使用要求。

3.3.2交流匯流箱

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,數(shù)量龐大的光伏電池組件進(jìn)行串并組合達(dá)到需要的電壓電流值,以使發(fā)電效率達(dá)到最佳。AZX-H系列智能光伏匯流箱主要作用就是對(duì)光伏電池陣列的輸入進(jìn)行一級(jí)匯流,用于減少光電池陣列接入到逆變器的連線,優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高可靠性和可維護(hù)性。

3.3.3計(jì)量裝置

計(jì)量裝置由供電局提供專(zhuān)用計(jì)量,帶通訊功能,需要數(shù)據(jù)上傳。計(jì)量裝置安裝于交流配電柜中。交流配電柜中留好安裝位置及二次接線和通信線。

3.34系統(tǒng)的通訊監(jiān)控裝置

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)控軟件是安科瑞電氣股份有限公司面向并網(wǎng)光伏發(fā)電的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件,它以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),采用先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)的監(jiān)測(cè)、控制和管理系統(tǒng),具有組態(tài)功能、控制功能、報(bào)警功能、調(diào)試診斷、報(bào)表及曲線功能,系統(tǒng)拓展方便。

該軟件集成光伏發(fā)電系統(tǒng)和電能管理系統(tǒng)監(jiān)控功能,對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析、歷史事件記錄,同時(shí)還可直接將配電監(jiān)控系統(tǒng)接入,進(jìn)行集中監(jiān)控。

本項(xiàng)目可在辦公室安裝后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)光伏發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)控軟件對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制和管理。

4.安裝設(shè)計(jì)

光伏組件安裝之前,標(biāo)示好基座預(yù)制件的位置,安放好基座預(yù)制件。將光伏支架安裝固定在基座預(yù)制件上。光伏支架按10級(jí)臺(tái)風(fēng)和50年一遇雪載荷要求設(shè)計(jì)。

結(jié)合本地的太陽(yáng)能輻射情況最大限度的利用好太陽(yáng)能,本期工程光伏組件安裝角度為25度。項(xiàng)目采用20塊255W組件接成一串,總計(jì)13串光伏組串,其中2臺(tái)20KW逆變器各接入4串組件。1臺(tái)25KW逆變器接入5串光伏組件。組串全部接入逆變器后,由逆變器輸出端的電纜進(jìn)行匯入交流匯流箱。

太陽(yáng)能電池板金屬固定架上連接屋頂原有避雷網(wǎng)作為保護(hù)。防止太陽(yáng)電池板方陣設(shè)備遭直接雷擊。太陽(yáng)電池方陣通過(guò)電纜接入組串式逆變器,逆變器采用壓敏保護(hù)裝置可有效地避免雷擊導(dǎo)致設(shè)備的損壞。

配電房主要實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)和計(jì)量、接入變壓器,通過(guò)低壓室中的交流配電柜進(jìn)行并網(wǎng)。配電室應(yīng)該保持整齊清潔,及良好的通風(fēng)散熱環(huán)境,設(shè)備上的灰塵和污物應(yīng)及時(shí)清理。變壓器低壓柜邊增加交流并網(wǎng)柜。交流并網(wǎng)柜母排與變壓器低壓柜母排拼接,柜內(nèi)安裝一只進(jìn)線斷路器,用于線路保護(hù)。

5.項(xiàng)目發(fā)電量及社會(huì)效益分析

5.1系統(tǒng)效率

光伏發(fā)電系統(tǒng)效率受很多因素的影響,包括:當(dāng)?shù)販囟?、污染情況、光伏組件安裝傾角、方位角、光伏發(fā)電系統(tǒng)年利用率、太陽(yáng)電池組件轉(zhuǎn)換效率、周?chē)系K物遮光、逆變損失以及光伏電站線損等。將計(jì)算方法簡(jiǎn)化后,光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的總效率以下幾個(gè)部分組成。

1)光伏電廠占地面積大,直流側(cè)電壓高,電流小,導(dǎo)線有一定的損耗,根據(jù)規(guī)范本工程此處損耗值按2%設(shè)計(jì)。

2)大量的太陽(yáng)能電池組件之間存在一定的特性差異,不一致性損失系數(shù)為3%。

3)考慮太陽(yáng)能電池組件表面即使清理仍存在一定的積灰,遮擋損失系數(shù)為4%。

4)光伏并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換效率:光伏并網(wǎng)逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比,效率取96%計(jì)算。

5)早晚不可利用太陽(yáng)能輻射損失系數(shù)為4%。

6)光伏電池的溫度影響系數(shù)按1.8%考慮。

7)并考慮當(dāng)?shù)貧夂蜃兓案鞣N不利因素的影響,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)此處不可預(yù)見(jiàn)因素?fù)p失系數(shù)為6.8198%。

8)系統(tǒng)總效率為:η總=η1×η2×η3×η4×η5×η6×η7、
=(1-2%)×(1-3%)×(1-4%)×96%×(1-4%)×(1-1.8%)×(1-6.8198%)≈77%

5.2年發(fā)電量計(jì)算

首年的發(fā)電量=裝機(jī)容量X輻照量 X系統(tǒng)效率
以日射量來(lái)估算發(fā)電量。

a、光伏陣列效率η1:
光伏陣列在1000W/m2太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度下,實(shí)際的直流輸出功率與標(biāo)稱(chēng)功率之比。

光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換與傳輸過(guò)程中的損失包括:

① 組件匹配損失:對(duì)于精心設(shè)計(jì)、精心施工的系統(tǒng),約有4%的損失;

② 太陽(yáng)輻射損失:包括組件表面塵埃遮擋及不可利用的低、弱太陽(yáng)輻射損失,取值5%;

③ 偏離最大功率點(diǎn)損失:如溫度的影響、最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)精度等。取值2-4%;

④ 直流線路損失:按有關(guān)規(guī)定,應(yīng)小于1-3%。
?。?eta;1=96%×95%×98%×98%=87.6%
b、逆變器的轉(zhuǎn)換效率η2:
一般并網(wǎng)逆變器效率在94%以上,取94%;逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比。
C、交流并網(wǎng)效率η3:
若不經(jīng)過(guò)高壓電網(wǎng)的傳輸,效率可取η3=1
系統(tǒng)總效率η=η1×η2×η3=87.6%×94%×1=82.3%
系統(tǒng)第一年發(fā)電量(EP)=PAS×HA×η×365
PAS:太陽(yáng)光伏陣列容量
HA:當(dāng)?shù)仄骄丈淞浚╧wh/㎡/day)
η: 系統(tǒng)總效率
本項(xiàng)目光伏電池組件在水泥屋面正南25度安裝,按光伏板使用25年計(jì)算,考慮到光伏電池板及相關(guān)部件的損耗,剩下24年按照每年0.8%遞減計(jì)算。本工程年平均發(fā)電量為6.33萬(wàn)度,25年總發(fā)電量約158.28萬(wàn)度。

6、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析

光伏系統(tǒng)主要設(shè)備品質(zhì)優(yōu)良,其中太陽(yáng)板壽命25年以上,控制器、逆變器壽命10年以上。并網(wǎng)逆變器和配電系統(tǒng),具有完善的各類(lèi)故障與事故的保護(hù)功能確保人身與電網(wǎng)和光伏系統(tǒng)的設(shè)備安全。

系統(tǒng)的設(shè)備可以采用焊接、專(zhuān)用螺栓連接,只有專(zhuān)業(yè)工具才能打開(kāi),可以起到一定的安全和防盜作用。對(duì)于電氣安全,因?yàn)閹щ姴课幻芊?,線纜暗敷,關(guān)鍵部位帶有警示標(biāo)識(shí),因此只要安裝操作手冊(cè)規(guī)范使用,就不會(huì)出現(xiàn)其它安全問(wèn)題。

本太陽(yáng)能光伏屋頂系統(tǒng)由專(zhuān)業(yè)電力系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì),具有很高的可靠性和性價(jià)比。故光伏屋頂系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,不會(huì)對(duì)人身及房屋構(gòu)成任何危險(xiǎn),安全可靠。具體有以下幾點(diǎn):

1)屋頂安裝太陽(yáng)能光伏系統(tǒng),支撐系構(gòu)件及基礎(chǔ)有效安裝在承重墻上,同時(shí)光伏系統(tǒng)對(duì)屋面的承重能力要求較小,由于光伏組件及支撐系統(tǒng)的載荷≤25kg/m2,該建筑屋面鋪設(shè)光伏組件完全能滿足該屋面原設(shè)計(jì)承重要求。

2)考慮到在屋頂安裝太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)時(shí),對(duì)支撐系構(gòu)件及基礎(chǔ)有效安裝在承重墻上,并對(duì)屋面的防水層進(jìn)行必要的處理,確保在屋頂安裝上太陽(yáng)能光伏系統(tǒng),屋面不會(huì)出現(xiàn)滲漏等問(wèn)題。

3)在屋面安裝光伏組件時(shí),充分考慮和屋檐有足夠的安全距離,確保在安裝、施工及大風(fēng)天氣的影響,采取有效的防護(hù)措施安裝結(jié)構(gòu),防止組件脫落。

4)考慮建筑物的整體建筑外觀要求,實(shí)現(xiàn)與建筑的有效結(jié)合,使其不影響建筑物的整體外觀形象。

7.結(jié)束語(yǔ)

光伏建筑一體化是應(yīng)用太陽(yáng)能發(fā)電的一種新概念,簡(jiǎn)而言之,就是將太陽(yáng)能光伏發(fā)電方陣安裝在建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面來(lái)提供電力。光伏電池組件與建筑物完美結(jié)合,所發(fā)電能并入電網(wǎng),節(jié)約資源并能獲得經(jīng)濟(jì)效益,而且光伏電站投資省、見(jiàn)效快、運(yùn)行成本低、資金風(fēng)險(xiǎn)小。 

原標(biāo)題:光伏發(fā)電項(xiàng)目的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)效益分析
 
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