东华大学300kW金太阳示范工程实施方案

东东华华大大学学工工程程训训练练中中心心 300kW 光光电电屋屋面面构构件件建建筑筑创创能能应应用用示示范范项项目目 东华大学 二 九年八月 金太阳示范工程实施方案金太阳示范工程实施方案 1 目目 录录 一 示范工作总体目标 3 1 总体思路 3 2 工作目标 4 3 进度安排 4 二 主要内容 4 三 具体项目情况 6 1 项目业主单位信息 6 2 项目建设地点及太阳能资源状况 8 2 1 地理位置 8 2 2 资源情况 9 3 项目工程方案 9 3 1 设计依据及说明 9 3 2 光伏建筑一体化设计 10 3 3 发电计量系统配置方案 13 4 技术方案 16 5 实施周期及进度计划 17 6 投资估算与技术经济分析 18 6 1 投资总额及资金筹措 18 6 2 成本数据 18 6 3 发电收入 19 6 4 利润及利润分配的估算 19 2 四 保障措施 20 1 组织协调措施 20 2 监督管理措施 20 2 1 数据计量远传方案 20 2 2 运行维护 21 2 3 人员培训 22 2 4 运行标准 23 3 政策 资金等配套措施 23 3 一 示范工作一 示范工作总总体目体目标标 1 总总体思路体思路 据我国有关权威部门的统计 2007 年我国建筑耗能占国家总耗能的 37 为此 国家建设部等部门即已颁布了一系列旨在抑制建筑耗能的法令 政策 并鼓励应用各类有助于建筑节能减排的措施 包括推广光伏建筑一体化新技 术 在众多太阳能发电技术中 光伏建筑一体化是潜力最大 价值最显著的 一种新技术 它特别适用于人群集中 土地珍贵 建筑广布 楼房林立的现代 都市区域 东华大学机械工程学院工程训练中心 300kWp 太阳能光电建筑一体化 创能应用示范工程 是在东华大学既有建筑物上建设而成 该工程将采用公 元太阳能公司自行研发的框架 嵌入式光伏建筑一体化构件 是先用建筑 图 1 1 同一个屋顶的不同光伏系 统安装方式对比 上图 传统后加式光伏组件屋面 右图 公元嵌入式光伏建筑一体化构件式屋面 直接替代传统屋顶 4 图 1 2 采用公元太阳能 BIPV 嵌入式构件安装的上海市电力学院 10 千瓦光伏并网工程 型材制作成附有排水防渗功能的屋架 然后把光伏组件装入框内 构成建筑 屋面 此结构可以完全替代传统屋面 嵌入式光伏屋面构件不仅具有光伏建 筑一体化发电的所有好处 发电供能 降排防污 节约土地 就近供电等 还 能节约大量屋面材料 易组织工业化 标准化生产与规范化安装 确保建筑 物整体性与美观 与叠合式光伏屋顶相比 嵌入式光伏屋面构件更便于安装 和日常维护 2 工作目工作目标标 本项目建成后每年可发电 30 万千瓦时 既可以供给办公或生活自用电 也可以通过上网输送 形成并网发电 而且框架 嵌入式光电建筑系统完全 替代了传统的依附式光伏建筑 大量节约了屋面建材材料 与建筑物有机结 合 保持布局的外在美观 既承受最大化阳光照射 又保持电缆最短化设计 5 优势 而且本项目是国内最大的框架 嵌入式光电建筑并网系统 是最先进 最有潜力的高科技绿色节能建筑 3 进进度安排度安排 本项目计划于 2009 年 12 月底前完成项目的前期准备工作 包括实地环 境检测 项目硬件设备配备 各类设备的选型 外购设备的初步谈判 图纸规 划等工程安装前期的工作 2010 年 4 月设备陆续到位 开始安装 到 2010 年 10 月工程竣工 11 月验收 建设工期 11 个月 二 主要内容二 主要内容 本项目属于用户侧并网光伏发电项目 建筑类型为既有公用建筑 即为 东华大学工程训练中心进行平改阳建设 东华大学原已决定为工程训练中心 进行加层 现结合公元太阳能自主研发的嵌入式光电屋面构件 为新建加层 建筑物建设斜面屋顶 此屋顶向阳面采用公元太阳能自主研发的 图 2 1 公元 嵌入式光电屋面构件一体化示意图 6 BIPV 嵌入式光电建筑一体化构件进行安装 此光伏构件可以替代传统屋面 结构 能节约大量屋面材料 易组织工业化 标准化生产与规范化安装 确保 建筑物整体性与美观 便于安装和日常维护 东华大学机械学院工程训练中心是机械学院学生进行机械加工的实习 场地 教室里面会布置有相关的实习设备仪器 公元公司光伏一体化构件可 以与工程训练中心建筑结构结合为一体 达到节能环保效果 此光伏屋顶能 有效地减少建筑能耗 不仅实现了建筑节能 同时还实现了建筑创能 图 2 2 工程效果图 7 图 2 3 安装平面图 并网光伏发电系统在白天阳光照射时发电 此时也正是用电高峰期 从 而舒缓高峰电力需求 多余的电力并入电网 实现原地用电 在一定距离范 围内可以节省电站送电入网的投资 对于低压并网系统 光伏阵列所发电力 既可供给本建筑物负载使用 也可送入电网 300 千瓦并网光伏发电系统没 有噪音 没有污染物排放 不消耗任何燃料 具有绿色环保概念 提高了建筑 的综合品质 三 具体三 具体项项目情况目情况 1 项项目目业业主主单单位信息位信息 东华大学系 211 工程 国家重点建设高等院校 学校创建于 1951 年 前身是华东纺织工学院 1985 年 更名为中国纺织大学 1999 年 更名为东 华大学 1960 年 被国家教育部确定为全国重点大学 是中国首批具有博士 硕士 学士三级学位授予权的大学之一 按照 坚持特色 拓宽基础 加强交 叉 按需发展 的学科发展思路 学校学科建设取得了新的进展 十五 211 工程 建设被 211 工程 部际协调小组正式确认为 优秀 纺织科 学与工程在全国 81 个一级学科评估中 再次名列全国第一 依托国家和教 育部科研基地 学校坚持产学研相结合的办学特色 为国家科技攻关 经济 发展和社会进步服务 学校连续六年获国家科技进步二等奖 连续三年入选 中国高校十大科技进展 连续两年入选 高等学校学科创新引智计划 简称 111 计划 连续两年纺织类三大检索论文收录总数超过世界其他 九所著名纺织院校的总和 此外 学校大批科研成果广泛应用于航天 军事 8 建筑 环保 新材料等领域 特别是为我国神五 神六 神七载人航天事业做 出了贡献 学校申请和授权的专利数也不断提升 走在全国高校的前列 东华大学机械工程学院前身为成立于 1951 年的华东纺织工学院的纺织 机械制造系 为建校初期三大系之一 1979 年定为机械工程系 1981 年成为 我国首批具有三级学位授予权部门 1999 年成立机械工程学院 目前实行院 学科组制 几十年来 机械工程学院为我国机械工业特别是纺织机械工业培养了大 批优秀的科技与管理人才 我国纺织机械制造企业的总工程师 纺织机械行 业厅局级以上的领导大多毕业于我院 杰出代表有中国工程院院士 现任 华中科技大学校长李培根 原中国纺织工业部副部长刘珩 许坤元 上海市 政协副主席黄关从等 机械工程学院为我国机械工业特别是纺织机械工业的 发展与进步做出了重要贡献 研发的静电纺纱机 摩擦纺纱机 喷气织机 高速纺丝机等曾获国家发明奖 国家与纺织部和上海市科技进步奖 发明的 双摆线齿轮减速器 获中 日 德 意 法 英 美七国专利及新技术新产 品展览会二项金奖 主编 机构分析与设计 机械原理 纱线力学问题 纺织机械设计原理 和 纺纱锭子的理论与实践 等一批教材专著曾分获国 家级优秀教材奖 国家教委和纺织部优秀教材奖和纺织总会科技进步 图书 奖 纺织机械作为纺织大类七专业之一 获得国际认证 毕业生享有在英联 邦国家免试开业资质 机械工程学院现设机械工程及自动化 由原机械设计与理论 机械制造工 艺和设备 机械电子工程三专业合并而成 和工业设计两个专业 具有学士 学位授予权 机械设计及理论 机械制造及其自动化 机械电子工程具有工 9 学硕士和工程硕士学位授予权 工业设计专业具有工程硕士学位授予权 机 械制造及其自动化 机械设计及理论具有博士学位授予权 机械工程学科可 招收博士后研究人员 机械工程学院现为院 学科组两级管理体制 学院有教职员工 116 人 其 中正教授 12 人 博士生导师 9 人 副教授 41 人 学院现有本科生 950 余人 工学硕士生 260 余人 工程硕士生 67 人 博士生 20 人 多年来 已为国家培 养毕业生万余人 其中硕士生 300 余人 博士生 25 人 出站博士后 6 人 机械工程学院在全院教职工的共同努力下 一直保持教学严谨的优良传 统 注重学生宽口径的通识教育和全面素质教育 本科生毕业设计连续几年 在上海市地区高校大赛中获奖 研究生论文多次获奖 在培养人才的同时 在教学研究方面也取得了一系列重要成果 教改建设曾获国家 上海市优秀 教学成果奖 出版多本国家级 省部级优秀教材 近几年 我院教师先后承担 和完成了一批国家 863 高技术研究发展计划项目 国家自然科学基金项 目 国家和省部市级重点攻关项目和企业合作科研项目 一些成果先后获 得国家发明奖 国家科技进步奖和上海市科技进步奖 一些成果获国内外发 明专利 机械学院在纺织机械 先进制造技术 机电一体化和工业设计等方 面已形成特色 在国内外具有一定影响 2 项项目建目建设设地点及太阳能地点及太阳能资资源状况源状况 2 1 地理位置地理位置 本项目位于上海市松江区大学城内 为东华大学机械工程学院工程训 练中心 10 图 3 1 项目位置图 2 2 资资源情况源情况 上海市位于北纬 31 度 东经 121 度 上海地属北亚热带季风性气候 四 季分明 日照充分 拥有较为丰富的太阳能资源可以开发利用 日照峰值达 到 3 5 小时 总体来看 上海地区太阳资源还是比较丰富的 具备建设太阳能 光伏发电站的条件 3 项项目工程方案目工程方案 3 1 设计设计依据及依据及说说明明 1 对此系统提出的主要指标 太阳能电池组件设计寿命在 25 年以上 保修期 10 年 2 常规和经验参数 以上海为列 11 a 太阳能电池方阵倾角为 22 度 最佳优化倾角 b 太阳能电池方阵面获得的辐射量为平面值的 1 1 倍 c 经计算上海平均每日峰值日照时数 方阵面上 为 3 50 小时以上 3 建设方的要求及建筑 电气国家相关标准 a 光伏系统并网技术要求 GBT 19939 2005 b 光伏 PV 系统电网接口特性 GBT 20046 2006 c 光伏系统性能检测测量 数据交换和分析导则 GBT 20513 2006 d 光伏发电站接入电力系统技术规范 GBZ 19964 2005 e 光伏 PV 发电系统过电压保护 导则 SJT 11127 1997 f 建筑设计防火规范 GB 50016 2006 g 建筑物防雷设计规范 GB 50009 2001 2000 年版 h 建筑结构荷载规范 GB 50009 2001 2006 年版 3 2 光伏建筑一体化光伏建筑一体化设计设计 光伏建筑一体化分为建筑附加系统 如图 3 2 与建筑构件系统 如图 3 3 前者是加在原有或新建的建筑物的表面 后者是作为建筑物的一部分 如屋顶 阳台 遮阳棚 天棚 墙体等 与建筑主体同步设计 施工安装 12 图 3 2 传统后装式光伏建筑屋面 图 3 3 公元框架 嵌入式光伏建筑一体化 BIPV 屋面 框架 嵌入式光电屋面构件 是浙江公元太阳能科技公司和上海公元太 阳能公司自主研发的先进 BIPV 技术 它的创新点在于 把太阳能电池板置 于经过特殊设计和处理的塑钢型材支架上 作为一个整体的 太阳能发电屋 面 从而既具有普通建筑物屋面应有的防水 抗压 易检修 长寿命等基本 性能 同时又可发电供能 一身兼有 四节两化 即节能节地节材节人工 适 13 宜工厂化生产 规范化安装等多方面的优越性 这些优越性已在上海电力学 院 浙江公元太阳能科技公司办公楼顶加层项目的建设中得到充分体现 适 宜全面推广 东华大学机械学院工程训练中心原为两层结构 学校在原有的两层结 构上新建一层 现决定此屋顶向阳面采用公元 BIPV 嵌入式光电建筑一体化 构件进行安装 以充分利用 屋顶阳光与土地 3 3 发电计发电计量系量系统统配置方案配置方案 1 数据采集器 数据采集器是专门研发的电站通讯监控产品 不仅利用显示屏显示数据 信息 还可以通过网络对大型光伏发电站进行监控 可以为客户提供多种方 式 量身定做的光伏电站监控方案 此数据采集器用于处理光伏系统电站数据 可与应用于光伏并网系统的 光伏并网逆变器进行通讯 既可以对单台逆变器进行监控 也可以对数十台 至上百台逆变器进行监测 本设备采用标准的数据通讯接口 包括 RS485 232 标准串口 USB 网络 通讯等多种方式 最大限度的与用户现有系统相兼容 降低成本 数据采集 器主要用来采集关于发电站性能的所有数据 四行显示屏和按键使系统的调 试和监测更为简单 如果需要对光伏电站进行监测 每个单台逆变器都会通过 RS485 数据 线连接到数据采集器上 数据采集器可以对每台逆变器的数据进行全面监测 14 图 3 4 数据采集器连接示意图 性能特点 连续的电站运行监测 远程控制和监测 通过 RS232 RS485 或以太网与上位机进行通讯 内置数据存储器 数据采集和存储方便 2 数据采集方案 本设计采用了合肥阳光设备中的数据采集系统 该软件是针对当前典型 的并网发电应用开发的软件平台 配合阳光电源有限公司的光伏并网逆变器 对系统进行监视和控制 应用范围广 运行界面显示 15 当前发电功率 日发电量累计 月发电量累计 年发电量累计 总发电量 累计 累计 CO2 减排 系统详细运行参数 故障计录及报警 具有电量累计功能 系统分析功能 历史记录功能 大量的参数设置功能 图 3 5 显示器截图 4 技 技术术方案方案 大型嵌入式 BIPV 并网电站它主要由光伏阵列 并网逆变器 控制装置 等组成 这种系统的特点就是把太阳电池组件产生的电能经过并网逆变器 16 图 3 6 并网示意图 转换成符合市电电网要求的交流电后直接并入公用电网 因为直接将电能输 入电网 免除配置蓄电池 省掉了蓄电池储能和释放的过程 所以充分利用光伏 方阵所发的电力 减小了能量的损耗 降低了系统的成本 但是系统中需要专 用的并网逆变器 以保证输出的电力满足电网对电压 频率等电性能指标的 要求 并网光伏电站的建立可以对公用电网起到调峰作用 大型并网光伏电 站作为一种分散式发电系统 采用国际先进的防孤岛效应 防谐波污染等技 术 不会对电网造成危害和人员伤害 本项目由 6 个子方阵组成 各子方阵由 288 块 175W 的太阳能电池组件 采用 18 16 排列方式组成 即由 18 块太阳能电池串连组成一组支路 16 组 太阳能电池支路并联构成一个完整的子方阵 每个子方阵容量为 50 4KW 朝南倾角为 22 方位角为正南方向 最终光伏并网系统接入到变电所 380 伏低压母线上 与市电同时对负载进行供电 17 图 3 7 东华大学 300KW 光伏并网电站系统框图 5 实实施周期及施周期及进进度度计计划划 本项目计划于 2009 年 12 月底前完成项目的前期准备工作 包括实地环 境检测 项目硬件设备配备 各类设备的选型 外购设备的初步谈判 图纸规 划等工程安装前期的工作 2010 年 4 月设备陆续到位 开始安装 到 2010 年 10 月工程竣工 11 月验收 建设工期 11 个月 具体实施进度详见下表 项项 目目 进进 度度 表表 18 2009 年2010 序 号 年份 项目 1011121234567891011 1 报告编制 审批及前期 准备工作 2 设备购置及 安装 3设备调试 4 竣工资料整 理 5竣工验收 6 投 投资资估算与技估算与技术经济术经济分析分析 6 1 投投资总额资总额及及资资金筹措金筹措 本规划所需建设资金为1200 万元 每峰瓦投资为 40 元 计划不 从银行贷款 全为企业及学校自有资金 目前 建设方已经落实建 设资金 500 万元 详见资金来源表 6 2 成本数据成本数据 建设期 11 个月 经营期按 25 年计算 折旧费用采用平均年限法 光伏发电系统和建筑物的折旧年限 19 按 25 年计算 大修理提存率 按固定资产原值的 0 2 提取 保险费按固定资产净值 0 25 计算 日常维护费 材料费 5 元 MWh 其它费用 10 元 MWh 6 3 发电发电收入收入 根据光伏行业惯例 光伏并网电站的运行时间一般为 25 年 根据财政 部 科技部 国家发改委能源局 关于实施金太阳示范工程的通知 财 建 2009 397 号 要求 本项目申报类型属于用户侧并网光伏发电示范 项目 财政部将对此项目光伏发电系统及其配套输配电工程总投资 的 50 给予补助 约合 600 万元 按每度电 0 61 元计算 25 年节省电能总价值为 457 5 万元 实际运行 25 年后 该电站仍具有发电能力 与常规能源发电比较 并网光伏发 电系统的运行 维护费用很低 节约了运营成本 增值税 由于本项目没有营业收入 故增值税为零 所得税 由于本项目没有营业收入 故所得税为零 6 4 利利润润及利及利润润分配的估算分配的估算 本项目没有营业收入 没有利润和利润分配 6 5 项项目目财务评财务评价价 由于国家还未出台电价回购政策 故此光伏系统所产生的电能不能直接 20 卖给国家电网 所以无法测算项目的内部收益率和财务净现值 但与传统的 屋顶相比 此项目产生的电能可直接供负载使用 且具有环保功能 实际价 值远大于投资 四 保障措施四 保障措施 1 组织协调组织协调措施措施 我公司为此次将专门成立项目部 分别由四个部门组成 技术部 工程 部 物资供应部 财务部 若通过合法程序确定承建单位之后 项目部工作立 即启动 各部门职能 项目部 项目总体计划 各单位之间协调 工程合同签署 技术部 技术方案设计 人员培训 参与项目施工及验收 建立服务 技 术支持 工程部 工程前期考察 工程图纸 土建 工程施工 工程跟踪和售后服 务 物资供应部 设备采购 运输 财务部 项目经费融资 财务决算 资金流量控制 出纳 人员组织安排如下表 21 工程工程 商商务务技技术术 技技术术文件及文件及 图纸设计图纸设计 现场现场考察考察签签定合同定合同 操作人操作人员员培培训训 设备设备安装安装调试调试 及及验验收收 负责负责安装施工安装施工设备购设备购置及置及经费经费 预预算算 定期巡定期巡检维护检维护 2 监监督管理措施督管理措施 2 1 施工施工监监督措施督措施 安全施工监督制度 坚持以 安全施工 预防为主 的方针 主要包括 建立和健全安全施工检查制度 安全施工通报制度 领导定期检查制度 重 点隐患和危险源监控制度 安全教育培训监督制度等方面 2 2 数据数据计计量量远传远传方案方案 本项目中的控制监测设备通常是与逆变器设置在一起 通过电子装置与 外部计算机连接可以对整个电站的运行状况进行实时测量和监控 因为控制 装置的存在可以对系统起到控制及并网保护的作用 因此在设计监控系统时 应保证为有效取出受天气变化影响太阳电池的输出数据 使其具有最大功率 跟踪控制功能 并具有自动运行 停止等功能 另外 通过太阳能光伏发电系 项项目目经经理理 22 统的测量设备和显示装置 可以监视整个系统运行状态 掌握发电量 收集评价 系统性能的数据 2 3 设备设备运行运行维护维护方案方案 本光电建筑一体化并网项目是免维护的 整个光伏系统应当根据生产 商的参数至少每年检查一次 定期检查电缆接线 固定处是否牢固 定期需 要紧固一下螺丝 确保通风畅通 光伏阵列 光伏并网发电系统所选的组件全部为通过国际认证产品 设计使 用寿命 25 年以上 故障率较低 定期检查光伏组件间连线是否牢固 方 阵汇线盒内的连线是否牢固 按需要紧固 检查光伏组件是否有损坏或 异常 检查光伏组件接线盒内的旁路二极管是否正常工作 检查方阵支 架间的连接是否牢固 支架与接地系统的连接是否可靠 电缆外皮与接 地系统的连接是否可靠 检查方阵汇线盒内的防雷保护器是否失效 按 需要进行更换 直流逆变器 直流逆变器通常十分可靠 可以使用多年 有时因设计不好 电子 元器件经过长期运行可能会被损坏 雷击也可能导致元器件损坏 定期 检查逆变器与其他设备的连线是否牢固 按需要紧固 检查逆变器的运 行参数与设计是否一致 如不一致按要求进行调整 防雷装置 定期测量接地装置的接地电阻是否满足设计要求 定期检查各设备 间与接地系统连接是否可靠 若出现连接不牢靠 必须要焊接牢固 在雷 23 雨过后或雷雨季节到来之前 检查方阵汇流盒及各设备内安装的防雷保 护器是否失效 并根据需要及时更换 低压配电线路 建立电缆线路定期巡查制度 经常巡视检查电缆线路 是为了防止 外力破坏 避免终端头 接线盒缺陷而引起故障的有效措施 检查露出 地面的电缆保护钢管是否锈蚀 移位 固定是否牢固 可靠 引入室内的 电缆穿管是否封堵严密 有没有进水迹象 外漏部分有没有受过外伤等 对于检查的内容 尤其存在的隐患和问题 必须做好记录 及时维护 2 4 人人员员培培训训 运行维护及检修人员 必须完成同类型光伏发电系统的技能培训教学内 容 经考试合格才能正式上岗 培训工作主要是针对两方面的人员进行 一 是对专业技术人员进行培训 针对运行维护管理存在的重点和难点问题 组 织专业技术人员进行各种专题的内部培训工作 二是对系统操作人员的培训 培训首先从最基础的电工知识讲起 并进行光伏发电系统的理论知识培训 特种作业培训 实际操作培训和发电系统操作规程的学习 经过培训后 使 其了解和掌握光伏发电系统的基本工作原理和各设备的功能 并要达到能够 按要求进行光伏发电系统的日常维护工作 具有能判断一般故障的产生原因 并能解决的能力 2 5 运行运行标标准准 光伏发电系统运行规范 光伏发电系统设备检修规程 24 3 政策 政策 资资金等配套措施金等配套措施 为促进光伏发电产业技术进步和规模化发展 培育战略性新兴产业 根 据 可再生