太阳能光伏电站概述及其设计概算编制讲义

太阳能光伏电站概述及其设计概算编制2009年9月9日第一部分太阳能发电技术概述太阳能是可再生能源，它资源丰富、遍地都有，既可免费使用、又无需开采和运输，还是清洁而无任何污染的能源。太阳能由于可以转换成多种其他形式的能量，其应用的范围非常广泛，主要有太阳能发电、太阳能热利用、太阳能动力利用、太阳能光化利用、太阳能生物利用和太阳能光—光利用等。太阳能的利用主要有两大重点方向：一是把太阳能转化为热能，另一个就是将太阳能转化为电能。太阳能利用的优点普遍性：太阳光照射的面积散布在地球大部分角落，仅差入射角不同而造成的光能有异，但至少不会被少数国家或地区垄断，造成无谓的能源危机。永久性：太阳的能量极其庞大，科学家计算出至少有六百万年的期限，对于人类而言，这样的时间可谓是无限。太阳能利用的优点无污染性：现今使用最多的矿物能源，其滋生的问题不外是废物的处理，物体不灭，能源耗竭越多，产生污染也相对增加，太阳能则无危险性及污染性。在人类与自然和平共处的原则下，使用太阳能最不伤和气，运行期所需费用极少，而每年至少可生1×1017千瓦的电力。太阳能利用的缺点稳定性差：受日夜季候的影响，太阳能不断地生变化。装置成本过高：吸收太阳能的受光面积须达一定规模方有效果，因此相对成本提高。有人针对太阳能的污染问题提出“目视污染”，意即庞大的太阳能收集器造成视觉上的污染。太阳能发电的前景专家预测，到2050年，全世界消耗电量的四分之一将是太阳电，到21世纪末，可能会达到50％以上。到那时候，人类居住的房屋将发展成金字塔型。因为外壁用“非晶硅太阳能砖”砌成的这种形状的住宅，可用最大面积采光发电，并用高效的贮电装置贮存起来供人们使用。太阳能发电的前景人类将在宇宙空间建设大型的太阳能发电厂，卫星上的电能将通过微波输电设备，源源不断地送回地球，且损耗率低于2‰，人们再也不用为地球上能源枯竭和污染问题而发愁了。产生工业三废（废水、废气、废渣）的大批火力发电厂也将退出历史舞台，人类的家园将更加美好。1.1太阳能热发电将吸收的太阳辐射热能转换成电能的发电技术称太阳能热发电技术，它包括两大类型：一是利用太阳热能直接发电；二是太阳热能间接发电，就是利用光—热—电转换，即通常所说的太阳能热发电。

根据太阳能热动力发电系统中所采用的集热器的型式不同，该系统可以分为分散型和集中型两大类。太阳能热发电类型分散型发电系统是将抛物面聚光器配置成很多组，然后把这些集热器串联和并联起来，以满足所需的供热温度。集中型发电系统也称为塔式接受器系统，它由平面镜、跟踪机构、支架等组成定日镜阵列，这些定日镜始终对准太阳，把入射光反射到位于场地中心附近的高塔顶端的接受器上。典型太阳能热发电站热力循环系统原理图塔式太阳能能发电系统统原理图1－定日镜；；2－接收器；；3－塔；4－热盐槽；；5－冷盐槽6－蒸汽发生生器；7－汽轮发电电机组；8－凝汽器塔式太阳能能热动力发电的示意意图亚洲洲首首座座兆兆瓦瓦级级太阳阳能能塔塔式式热热发发电电项项目目该项项目目位位于于北北京京市市延延庆庆县县，，将将建建成成100面定定日日镜镜，，收收集集的的太太阳阳光光反反射射聚聚集集到到100m高的的太太阳阳能能吸吸热热塔塔的的吸吸热热器器里里，，热热能能通通过过将将水水加加热热产产生生蒸蒸汽汽作作为为动动力力用用于于发发电电。。该该项项目目完完成成后后，，年年发发电电量量将将达达到到200多万万度度，，可可满满足足1000余户户家家庭庭一一年年的的用用电电需需求求。。目前前，，国国际际上上最最大大的的商商业业化化太太阳阳能能热热塔塔式式发发电电站站是是西西班班牙牙PS10，装装机机容容量量为为11MWe，在在建建的的最最大大太太阳阳能能热热塔塔式式发发电电站站是是西西班班牙牙PS20，装装机机容容量量为为20MWe。2007、2008两年，世世界上太太阳能热热发电的的在建装装机容量量是07年之前20年的8倍，太阳阳能热发发电技术术已经进进入快速速发展时时期。太太阳能热热发电单单位千万万投资为为2,500-2,900美元，太太阳能热热发电年年效率可可达15%-20%，发电成成本15美分/kWh。随着技技术和规规模的发发展，有有望在2020年发电电成本本降至至4美分/kWh左右。。太阳能能光发发电是指不不通过过热过过程直直接将将太阳阳的光光能转转换成成电能能的太太阳能能发电电方式式，可可分为为光伏伏发电电、光光感应应发电电、光光化学学发电电、光光生物物发电电，其其中光光伏发发电是是太阳阳能光光发电电的主主流，，通常常所说说的太太阳能能光发发电就就指光光伏发发电。。光伏发发电是根据据光生生伏打打效应应原理理，利利用太太阳能能电池池（光光伏电电池））将太太阳能能直接接转化化成电电能。。2.2光伏发电2.2.1太阳能光伏伏发电优缺缺点优点：(1)结构简单，，体积小，，重量轻。。(2)易安装，易易运输，建建设周期短短。(3)容易启动，，维护简单单，随时使使用，保证证供应。(4)清洁，安全全，无噪声声。(5)可靠性高，，寿命长。。(6)故障率低。。(7)降价速度快快，能量偿偿还时间有有可能缩短短。缺点：(1)能量分散，，占地面积积大。(2)间歇性大。。除了昼夜这种周期变变化外，太太阳能光伏伏发电还常常常受云层变化的影响响。小功率率光伏发电电系统可用用蓄电池补补充，大功功率光伏电电站的控制制运行比常常规火电厂厂、水电站站、核电厂厂要复杂。。(3)地域性强。。2.2.2光伏发电发发展概况（1）国际光伏伏发电情况况及特征（a）市场迅猛猛增长2000年——2008年，年装机机容量平均均增长45%，累计装机机容量平均均增长34%；2008年，新增装装机容量5950MW，较上年增增长110%；累计装机容容量14730MW；全球光伏业业产值371亿美元。全球及欧洲洲光伏系统统累计装机机量及增速速（数据来源源：欧洲光光伏协会））全球历年光光伏发电系系统年装机机量（b）欧美日是是光伏系统统的主要市市场欧洲：2008年新增装机容容量4870MW，占全球新新增82%；较上年年增长219%；累计装机容容量9003MW；占全球球累计61.2%，较上年增增长100%。个例：2008年西班牙新新增装机容容量2460MW，较上年增增长285%，占当年全全球新增41%；德国新新增装装机容量1860MW，较较上上年年增增长长40%；美国国新新增增装装机机容容量量360MW，较较上上年年增增长长64%；韩国国新新增增装装机机容容量量280MW，较较上上年年增增长长537%；意大大利利第第五五，，日日本本第第六六。。2008年全全球球光光伏伏系系统统新新增增装装机机量量分分布布2007年全全球球并并网网发发电电占占全全部部光光伏伏系系统统装装机机量量的的90%；德国国、、日日本本并并网网站站99%；建建筑筑光光伏伏一一体体化化占占主主要要位位置置。。（c）并网发电占占主导地位2007年光伏电池市市场（按应用用领域）分布布（d）光伏发电成成本下降，但但仍很高，发发展靠政策扶扶植2007年不同同能源源发电电成本本比较较（2）我国国光伏伏发电电情况况及特特点（a）规模模小，，发展展相对对缓慢慢2000——2008年，平平均增增长29%，低于于世界界平均均水平平（34%）2008年新新装装机容容量45MW，占全全球0.8%截至2008年累计计装机机容量量145MW2007年我我国国光光伏伏系系统统安安装装量量及及市市场场份份额额应用领域装机容量（MWp）市场份额（％）农村电气化(包括农村道路照明)945通信和工业应用315光伏产品（路灯、草坪灯、城市景观、LED照明、交通信号等）630并网光伏发电非聚光1.710低倍聚光(内蒙古＋上海)0.3合计20100（b）独独立立光光伏伏系系统统占占光光伏伏市市场场主主导导地地位位世界界光光伏伏电电池池（（组组件件））产产量量快快速速增增长长1988——2007年光光伏伏电电池池平平均均增增长长量量率率30%，2008年全全球球光光伏伏电电池池产产量量达达：：6850MW，较较2007年增增长长67%中国国是是世世界界光光伏伏电电池池的的最最大大供供货货商商晶硅硅电电池池占占主主导导地地位位，，薄薄膜膜电电池池所所占占比比例例呈呈上上长长升升趋趋势势晶硅硅光光伏伏电电池池一一直直占占主主导导地地位位，，现现仍仍占占80%以上上；；薄膜膜电电池池近近几几年年发发展展很很快快，，2004年—2008年产产量量年年均均增增长长率率达达83%，2008年产产量量890MW，较较2007年增增长长96%，市场份份额上升升到3%。光伏产业业发展概概况世界产业规模模快速扩扩大2007年光伏伏产业产产值909亿元，从从业人人数8.28万人；2008年光伏伏产业产产值2000亿元，从从业人人数20万人；光伏产业业发展概概况我国已成成为世界界光伏电电池生产产大国——2007年中国（（大陆））电池生产企业业50余家，生生产能力力2900MW，产量1088MW,比上年增增长148.1%，占全球球产量的的26.3%，正式成成为世界界第一大大家；2008年电池产产量约2000MW，较2007年增长83%，占世界界产量29%；——2007年我国电池组件件生产能力力3800MW，产量1717MW，2008年产量约2500MW，较2007年增长46%，占世界总总产量的40%——在全球电池池年产量超超过20MW的35家企业中，，中国企业业14家（包括台台湾4家），占35家产量的36%。我国晶硅电池占占主导地位位2007年占电池总总产量的97%，2008年占95%；薄膜电池正正在发展。。多晶硅供应应及电池销销售对国际际市场依存存度很高——2008年我国电池池制造业需需多晶硅16150吨，当年自自产4800吨，其余70%进口；——2008年我国组件件产量与电电池产量差差500MW，从国外进进口；——2008年我国光伏伏电池97%出口。我国光伏产产业呈现““集聚”发发展——环渤海，以以单晶硅为为主；——长三角，以以光伏电池池和组件为为主；——珠三角，以以光电类小小产品为主主；——中西部，以以多晶硅生生产为主。。光伏产业发发展概况2.2.3太阳能电池池发电原理理当太阳光照射射到太阳能电电池表面时，，一部分光子子被硅材料吸吸收；光子的的能量传递给给了硅原子，，使电子发生生了越迁，成成为自由电子子在Ｐ－Ｎ结结两侧集聚形形成了电位差差，当外部接接通电路时，，在该电压的的作用下，将将会有电流流流过外部电路路产生一定的的输出功率。。这个过程的的的实质是：光子能量量转换成电能能的过程。光伏发电原理理图太阳能电池发发电原理图2.2.4太阳能光伏发发电系统的组组成一套基本的太太阳能发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池构成：太阳能电池组件直/交流逆变器交流负荷光伏并网发电电系统概要图图（1）太阳能电池池板（电池组组件）太阳能电池板板是太阳能发发电系统中的的核心部分，，也是太阳能能发电系统中中价值最高的部分。其作用是将太太阳的辐射能能力转换为电电能，或送往往蓄电池中存存储起来，或或推动负载工工作。一般根据用户户需要，将若若干太阳电池池板按一定方方式连接，组组成太阳能电电池方阵，再再配上适当的的支架及接线线盒组成。目前商业化的的太阳能光伏伏电池分类能产生光伏效效应的材料有有许多种，如如：单晶硅，，多晶硅，非非晶硅，砷化化镓，硒铟铜铜等。各种材料太阳阳能电池特点点种类电池类型商用效率优点晶硅电池单晶硅14~17%效率高技术成熟多晶硅13~15%效率高技术成熟薄膜电池非晶硅5~7%弱光效应好成本相对较低碲化镉5~8%弱光效应好成本相对较低铜銦硒5~8%弱光效应好成本相对较低硅系列太阳能能电池中，单单晶硅和多晶晶硅电池继续续占据光伏市市场的主导地地位，单晶硅硅和多晶硅的的比例已超过过90%，而这一发展展趋势还在继继续增长。（2）逆变器太阳能的直接接输出一般都都是12VDC、24VDC、48VDC。为了能够满满足并网输电电要求，需要要将太阳能发发电系统所发发出的直流电电能转换成交交流电。逆变变器就是一种种将低压直流流电转变为交交流电的电子子设备，因为为我们通常是是将220伏交流电整流流变成直流电电来使用，而而逆变器的作作用与此相反反，因此而得得名。500kW并网逆变器40kW并网逆变器一些光伏电站站图片美国加利福尼尼亚塔式热发发电站第二部分光光伏电站概（（估）算编制制2.1编制依据参考风电标委委[2007]0001号文发布的：：《风电场工程可可行性研究报报告设计概算算编制办法及及计算标准》《风电场工程概概算定额》2.2项目划分光伏电站工程程项目划分包包括：设备及及安装工程、、建筑工程和和其他费用三三部分。2.3费用构成光伏电站工程程投资由设备备购置费、建建筑安装工程程费、其他费费用、基本预预备费、价差差预备费和建建设期利息组组成。2.4光伏电站设计计概算篇章内内容（1）编制说明（2）概算表工程总概算表单位：万元序号工程或费用名称设备购置费建筑安装工程费其他费用合计占投资额一设备及安装工程16950.08429.79

17379.8773.58%1发电设备及安装工程16488.06283.13

16771.19

2升压设备及安装工程294.25100.37

394.62

3通信和监控系统设备及安装工程72.0030.89

102.89

4其他设备及安装工程95.7715.40

111.17

二建筑工程

2781.41

2781.4111.78%1发电设备基础工程

1728.51

1728.51

2变配电工程

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施工辅助工程

35.00

35.00

6其他

315.67

315.67

工程总概算表单位：万元序号工程或费用名称设备购置费建筑安装工程费其他费用合计占投资额三其他费用

2462.492462.4910.42%1建设用地费

803.50803.50

2建设管理费

662.10662.10

3生产准备费

96.8996.89

4勘察设计费

900.00900.00

一～三部分合计16950.083211.202462.4922623.7795.78%

基本预备费

452.481.92%

静态总投资

23076.2597.69%

价差预备费

建设期贷款利息

545.052.31%

总投资

23621.30100.00%设备及安装工程概算表

第一部分设备及安装工程一发电设备及安装工程1光伏阵列设备及安装工程

多晶硅电池组（280W/块）

汇流箱2逆变及变配电设备及安装工程

逆变器500kW

1kV直流进线柜

400V交流配电柜3集电线路

电缆YJV22-1kV-2×4

电缆YJV22-1kV-2×35设备及安装工程概算表二升压设备及安装工程1主变压器系统

箱式变压器1000kVA-35/0.27

其他2主要电气设备

0.4kV断路器DW1-2500A

35kV负荷开关

35kV进线柜

35kV出线柜

35kV电压互感器柜

200Ah直流柜

双接地隔离开关GW4-35W/630A

避雷器

其他3站用电系统

箱式变压器100kVA

箱式变压器315kVA

站用变压器柜4电缆及出线

电力电缆YJV22-35kV-3×95

35kV架空线路设备及安装工程概算表三通信和监控系统设备及安装工程

环境检测系统

计算机监控及通信系统

光电适配器

工业电视设备

光缆设备及安装工程概算表四其他设备及安装工程1采暖通风和空调系统

辐射式电加热器HXB-20型

辐射式点加热器HXB-1