中石化鳝溪北加油站分布式光伏项目实施建议书2015625剖析

中国石化森美（福建）有限公司福州市鳝溪北加油站屋顶光伏项目实施建议书美生阳光（北京）能源投资有限公司2015年6月11日

目录概述………………32.商业模式 53.项目信息 63.2项目地理位置 63.3供电形式 63.4项目所在区域太阳能辐照 74.技术设计方案 84.1系统设计依据/标准 84.2总体设计原则 81）太阳辐照量 82）高可靠性 83）经济性、高效性、先进性 84.3系统设计原理及构成 94.4系统总体技术设计规划 91）排布设计 92）布线设计 104.5各主要设备性能及技术参数 101）电池组件（力诺品牌） 102）逆变器 124）监控系统 135.系统安装方案 145.1光伏支架的组成及安装原则 141）光伏系统的组成 142）图解系统零部件 153）光伏支架的安装原则 165.2彩钢板屋顶安装方案 161）安装原则 162）彩钢屋顶类型 172）彩钢屋顶安装方案 175.3操作规划。 196.与项目方的合作模式： 216.2操作风险提示 217.运维管理方案 238.经济可行性方案 249.实施操作方案与双方职责 251.概述分布式能源供应的概念已经在我国得到了的极大的应用与推广，并取得了卓著的经济与环境效益，目前最广泛的分布式应用主要为针对城市建筑物屋顶的光伏发电项目，自2013年下半年以来，国家发改委、能源局、财政部、国家电网和税务局等部委陆续出台了多项政策支持分布光伏发电市场的发展。分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。分布式光伏发电具有以下特点：一.输出功率相对较小。光伏电站的大小对发电效率的影响很小，因此对其经济性的影响也很小，小型光伏系统的投资收益率并不会比大型的低；二.污染小，环保效益突出。分布式光伏发电项目在发电过程中，没有噪声，也不会对空气和水产生污染；三.能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况。光伏发电集中在白天，白天正是用电量比较集中的时间；四.是可以发电用电并存。大型地面电站发电是升压接入输电网，仅作为发电电站而运行；而分布式光伏发电是接入配电网，发电用电并存，且要求尽可能地就地消纳。2.商业模式然而作为分布式屋顶的主要资源提供方及用电方，拥有工商业屋顶的企业在操作过程仍存在较大难度，如屋顶面积小、分散程度大，增加了施工安装成本；申报手续冗杂，申报、设计、施工涉及从多的操作方，增加了操作难度；安装完毕后仍需要组织专业的人员长期进行定期维护，种种原因造成了投资成本的增加，拉长了投资回收期，为自主投建增加了许多不确定的风险因素。在用电过程中，若遇到天气、设备故障等不确定因素造成系统停发，仍得转用昂贵的商业用电，保障性差。考虑上述操作风险，本方案试图根据加油站项目的特点进行定制化设计，以呈现给合作方更为简洁、更具操作性及选择性的合作方案，本报告第6部分将对提出的方案进行操作可行性及经济性进行讨论，供合作方做出判断。3.项目信息中石化森美（福建）石油有限公司鳝溪北三座加油站本项目太阳能电池组件安装在中石化森美（福建）石油有限公司鳝溪北三座加油站顶棚结构上，顶棚面积约3×264平方米，预计安装规模为3×38KW，该油站临近福建省福州市晋安区三环快速路鳝溪农场北部，是与建筑结合的并网光伏发电(BIPV：BuildingIntegratedPV)系统。光伏发电系统将太阳能资源通过太阳能电池组件转换成直流电能，再通过并网逆变器将符合电能质量的交流电给负载提供电能，为加油实现绿色电能的供给。3.2项目地理位置经度：东经119°22'纬度：北纬26°05'海拔：<1000m采光面积：3×264m23.3供电形式项目规划装机总容量：3×38KW供电电压：400VAC/50Hz发电类型： 400V低压并网3.4项目所在区域太阳能辐照据统计，福州地区每年的太阳辐射日平均总量达到3.54kWh/m2/d，日照时数平均值为1292h。具体每月份的太阳能辐照强度如下表所示：福州地区太阳能辐照强度月份空气温度℃太阳辐照度kWh/m2/d风速m/s湿度%一月8.462.464.062.1二月9.772.533.8670.6三月12.72.753.5678.1四月17.23.603.1677.7五月20.93.902.9377.0六月24.04.332.9177.3七月25.65.472.7764.7八月25.34.732.8466.3九月23.23.783.4067.9十月19.53.433.8659.3十一月15.32.804.1657.3十二月10.52.703.9751.7年平均14.13.543.4467.4根据上述数据，项目当地的单位发电量约为38kwh/kwp，该项目38KW的装机容量预计年发电量为43,000度。可满足一个标准加油站约80%的年正常用电需求。4.技术设计方案4.1系统设计依据/标准本项目设计方案中的光伏部分主要涉及/参照以下标准和相关公司标准。GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求；GB/T12325-2003电能质量供电电压允许偏差；GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波；GB/T15543-1995电能质量三相电压允许不平衡度；GB/T15945-1995电能质量电力系统频率允许偏差；GB6495－86地面用太阳能电池电性能测试方法；GB/T14007-92陆地用太阳能电池组件总规范;SJ/T11127-1997光伏（PV）发电系统过电压保护—导则；GB/T9535-1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型；GB/T18210-2000晶体硅光伏（PV）方阵I-V特性的现场测量；GB/T18479-2001地面用光伏（PV）发电系统概述和导则；GB/T61727：1995光伏（PV）系统电网接口特性；同时还必须满足IEC61730-1及IEC61215对于光伏组件及产品的安全规范。4.2总体设计原则项目设计本着美观,可靠,安装维护便捷,能够充分体现其节能示范的设计原则.采用国内外知名配件产品,模块化设计。1）太阳辐照量为了增加光伏阵列的输出能量，尽可能地避免光伏组件之间互相遮光，以及被屋顶电气设备、通风设备、屋顶边缘及其他障碍物遮挡阳光。我们充分考虑到了太阳能组件的安装有效区域,最大可能的提高太阳能电池阵列的输出效率。2）高可靠性由于太阳能发电成本较高，而且主要部件：太阳能电池板的使用寿命在25年以上，同时大功率电站都是强电，所以要求整个系统具备非常高的可靠性，整套系统全部采用标准化、模块化设计，而且充分考虑当地气候，所有设备的耐候性都要表现优秀，同时采用全天侯监控系统，发现故障及时报告，及时解决。3）经济性、高效性、先进性组件：太阳能组件的效率高达16%，采用国内一线组件品牌，高效率的太阳能电池组件大大减少了安装所需的区域面积，也减少了安装和制造的成本。逆变器：效率可达98.3%，在同等功率太阳能组件的前提下，使太阳能发电的功率得到有效提升。交流谐波小于2%，输入电网电流更干净，对电网影响更小，有效的维护了外部电网的稳定。电缆：为了实现以下目的，从光伏组件到接线箱、接线箱到逆变器以及从逆变器到并网交流配电柜的电力电缆应尽可能保持在最短距离：减小线路的压降损失，提高系统的输出能量；减小电缆尺寸以降低成本，同时减轻屋顶负荷并增加其灵活性；由于连接电缆的长度较长，应尽可能按最短距离布置电缆。支架：在本项目实施过程中，支架为模块化标准设计,材料为铝合金和热镀锌方钢型材,标准件为不锈钢，外形美观、结构牢固、施工方便、经久耐用。4.3系统设计原理及构成系统的基本原理：太阳能电池组件所发直流电通过光伏并网逆变器逆变成50Hz、400V的交流电，经交流配电箱与用户侧并网，向负载供电。本项目并网接入系统方案采用400V低压并网，如图所示：本工程的光伏并网发电设备主要由光伏组件及其支架、光伏并网逆变器、交流配电柜、通讯软件和监控装置等组成。4.4系统总体技术设计规划1）排布设计以安装有效面积3×264m2，系统装机容量3×38KW计算，项目屋顶光伏排布为11行13列，光伏组件朝南排列，中间无间隔，倾斜角度17度，采用合金铝做支架支撑结构，并充分考虑当地气象数据，评估系统支架固定方案。电缆接线采用PVC套管，将现场总线从屋顶孔洞引入室内，与室内悬挂式逆变器相连接。下图显示了汇流箱现场安装位置，总线电缆套管需固定在进线孔洞附近。（附设计图）

2）布线设计将系统通过1台SG40KTL型号并网逆变器接入0.4KV交流电网，实现发电功能；系统的电池组件可选用国产某功率大于等于≥260Wp的多晶硅太阳电池组件，其工作电压约为37.1V，开路电压约为38.04V。根据SG40KTL并网逆变器的MPPT工作电压范围（560V～800V），电池组串分4组安装，每组并联2组串，采用7串×18块+1串×17块组件并联安装（MPPT电压值542.52V），38KW的并网单元需配143块电池组件,其功率为38KWp。此系统还要配置直流防雷配电柜，该配电柜包含了直流防雷配电单元。接入1台“SG40KTL型号”逆变器；经三相计量表后接入电网。另外，系统应配置1套监控装置，可采用RS485或Ethernet（以太网）的通讯方式，实时监测并网发电系统的运行参数和工作状态。示意图如下：4.5各主要设备性能及技术参数1）电池组件（力诺品牌）组件型号260Wp开路电压(V)38.04工作电压(V)37.1短路电流(A)8.78工作电流(A)8.2峰值功率260Wp组件转换效率16%工作温度-40℃to+85℃最大系统电压1000VDC最大保护电流15A应用等级ClassA防火等级ClassC功率公差0～+3%标准测试条件:辐照度1000W/㎡,温度25℃,AM＝1.52）逆变器逆变器采用阳光电源光伏并网逆变器SG40KTL智能化程度高，每天自动启停工作，无需人为控制。美国TI公司32位专用DSP控制芯片精确控制并网逆变器；主电路采用德国最先进的智能功率IPM模块，运用电流控制型PWM有源逆变技术和优质进口高效隔离变压器，可靠性高，保护功能齐全，且具有电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等特点。该并网逆变器的主要性能特点如下：宽直流输入电压范围，最高可达1000V；最高转换效率达98.3%；最大功率点跟踪效率>99.9%；精确的输出电能计量；具有先进的孤岛效应检测方案及完善的监控功能；完善的保护功能；模块化设计，方便安装与维护；适应高海拔应用（<6000m）；人性化的LCD人机界面，中英文菜单，可实时显示各项运行数据，故障数据，历史故障数据，总发电量数据和历史发电数据；提供RS485或以太网通讯接口；低电压穿越，无功可调，有功降额等电力调节功能；金太阳认证，意大利DK5940认证，欧洲知名认证机构TUV颁发的CE证书。SG40KTL电路结构 如上图所示，SG40KTL并网逆变器的主电路拓扑结构，并网逆变电源通过三相桥式变换器，将光伏阵列输出直流电压变换为高频的三相斩波电压，并通过滤波器滤波变成正弦波电压接着通过三相变压器隔离升压后并入电网发电。为了使光伏阵列以最大功率发电，在直流侧使用了先进的MPPT算法（最大功率点跟踪）。3）监控系统本项目监控系统对整个光伏系统本身的监控，包括屋顶常规组件系统和双玻组件的楼顶光伏系统。光伏系统数据检测、远传是采用太阳能专用工控机、环境监测仪、数据采集器和显示装置及与其配套的太阳能专用监控软件来检测、远传太阳辐射量、温度、光伏组件直流输入电压、电流、逆变器输入/输出电压及电流及输出计量等。由于采集参数的多样性和分散性，系统采用了分布式数据采集的结构模式。所谓分布式数据采集，就是利用电量隔离变送器、温度传感器、太阳辐射测量仪等设备就近分散采集现场数据，通过智能数据采集模块的RS-485串行数据总线技术将采集到的数据传送至监测计算机进行集中的数据统计和处理。智能数据采集模块中设有独立的中央处理模块，可以在现场对采集的信号进行数字滤波和简单的数据处理，然后通过RS-485数据总线将处理后的数据传送至监测计算机，监测计算机负责将各个现场的数据进行汇总和处理。以下为光伏系统监控图：5.系统安装方案5.1光伏支架的组成及安装原则1）光伏系统的组成结构示意图中：A-负重部件用于增加整体重量B-三角底梁用于形成主支撑框架C-三角背梁用于形成主支撑框架D-三角斜梁用于形成主支撑框架E-后斜撑用于支撑横梁F-横梁固定支撑光伏组件G-拉杆将横梁连接为整体H-压块组件固定光伏组件2）图解系统零部件单侧压块组件单侧压块组件双侧压块组件双侧压块组件三角底梁(L75X50X6,L=1200mm)三角底梁(L75X50X6,L=1200mm)三角背梁(L75X50X6,L=662mm)三角背梁(L75X50X6,L=662mm)三角斜梁三角斜梁(L75X50X6,L=1104mm)后斜撑连接件后斜撑连接件后斜撑后斜撑(L50X50X5,L=1020mm)拉杆拉杆横梁横梁C型连接片C型连接片M10X40外六角螺栓M10X40外六角螺栓3）光伏支架的安装原则光伏阵列支架的安装结构应该简单、结实耐用。制造安装光伏阵列支架的材料,要能够耐受风吹雨淋的侵蚀及各种腐蚀。电镀铝型材、电镀钢以及不锈钢都是理想的选择。支架的焊接制作质量要求要符合国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的要求。阵列支架在符合设计要求下重量尽量减轻,以便于运输和安装。在光伏阵列基础与支架的施工过程中，应尽量避免对相关建筑物及附属设施的破坏，如因施工需要不得已造成局部破损，应在施工结束后及时修复。当要在屋顶安装光伏阵列时，要使基座预埋件与屋顶主体结构的钢筋牢固焊接或连接，如果受到结构限制无法进行焊接或连接，应采取措施加大基座与屋顶的附着力，并采用铁丝拉紧法或支架延长固定法等加以固定。基座制作完成后，要对屋顶破坏或涉及部分按照国家标准《屋面工程质量验收规范》（GB50207-2002）的要求做防水处理，防止渗水、漏雨现象发生。光伏电池组件边框及支架要与接地系统可靠连接。5.2彩钢板屋顶安装方案1）安装原则首先屋面修设木板或竹板施工栈道，避免材料二次搬运直接踩踏在屋面板上，导致屋面板变形，密封胶脱开而漏水；明确原结构屋面檩条的位置，并弹墨线标识出具体位置；支架与彩钢板连接处必须在屋面檩条位置上施工人员在屋面上行走，必须穿绝缘软底鞋，走波谷，每天必须清除屋面板上杂物，防止锈蚀和划伤屋面板。所有需要敷设密封膏的位置不得有遗漏。屋面外板安装完毕后，清除屋面全部杂物、铁屑，如发现屋面板涂层划伤，须用彩板专用修补漆进行修补。拉铆钉及自攻螺钉如发生空钉，应随时用铆钉和密封膏补牢，橡胶垫圈不能损坏。 2）彩钢屋顶类型彩钢板屋顶多用卡扣、暗扣、锁边等非穿透方式安装，特殊情况下可采用穿透性安装。首先了解什么是彩钢板屋顶：薄钢板经冷压或冷轧成型的钢材。钢板采用有机涂层薄钢板（或称彩色钢板）、镀锌薄钢板、防腐薄钢板(含石棉沥青层)或其他薄钢板等。2）彩钢屋顶安装方案STEP1按图纸指定位置，将钢板夹的正面和背面卡在彩钢板上，并使用螺钉固定（尽量一次性固定所有钢板夹，如果不行则一次固定两行方便安装光伏组件）STEP2使用T型螺钉穿过横梁，并将横梁固定在钢板夹上，调整位置后用螺帽拧紧。（同1，尽量一次固定所有横梁，如果不行则一次固定两行方便安装光伏组件）STEP3将光伏组件按照图纸指示放置于横梁上（按顺序放置，通常第一块位于侧边）STEP4第一块光伏组件放置完毕后，使用单侧压块固定。STEP5单双侧压块固定方式：a、将T型螺钉滑入横梁（最好预先滑入所有T型螺钉方便安装），使用单、双侧压块贴紧光伏组件。并用螺钉固定紧STEP6重复1-5步骤，直至安装完毕5.3操作规划项目从投资建设至并网发电的整个操作周期约45天，其中工程部分预计在3-5天内完成，其间会安排在不打扰业主正常运营的时间进行。216.与项目方的合作模式：模式1：业主委托美生阳光投建光伏电站，可以简述为一次投资34.3万,7年收回成本,设备寿命25年,还有18年免费用电。（附件2）业主自主进行投资，在并网实现后交付业主，业主可根据项目发电量，在全部自发自用、全部并网及自发自用余电上网模式中自由选择。

投资成本：9元/W,127号油站规划容量38KW,投资成本约342，959元(附件1)。

自发自用部分可获得0.42（国家补贴）收益，若商业电价为1元计,业主不仅不用交电费,而且每度电还能得到0.42元补贴,因装机规模为38Kw，一年发电量为3.42万度,业主年电费收入为4.86万元,可以简述为一次投资34.3万,7年收回成本,设备寿命25年,还有18年免费用电。模式2：美生阳光投资建设光伏电站，业主可以9折价格用电，折扣期长达20年。美生阳光100%出资，在业主提供的屋顶上建设光伏系统（38KW/1个加油站），在项目建成的20年内，业主可每年以90%的折扣价格用电，按每年3万4千度的发电量及1元/度的用电价格计算，业主每年可节省用电成本3400元，相当于免费用电3400度，在不考虑电费价格受通货膨胀影响的情况下，20年共计76000度，二氧化碳减排量达到2244KG。6.2操作风险提示在上述操作模式中，除了光伏项目投建申请过程中涉及到的行政审批、系统设计、工程施工、投融资等专业因素外，还应充分考虑如下几种风险：运维风险：在项目投建完毕后，除正常的设备维修及故障排除外，需要定期对光伏组件进行清洁，避免蒙尘造成发电量减少。发电量为项目收益的最关键因素。但因单体油站规模较小，运维成本无法分摊，预计运维成本占发电收益的10%左右。政策风险：分布式国家级补贴为0.42元/度，补贴期20年，具体的补贴发放方式的落实仍需与发改委及电力公司逐一确认，政策延续性和稳定性是保障投资收益率的根本因素。6.3方案优劣对比

投资金额投资方中石化森美（福建）石油有限公司年发电收益中石化森美（福建）石油有限公司年运营费用免费用电量用电折扣及折扣期节省用电成本运营风险及运营成本承担方政策风险承担方模式134..3万中石化森美（福建）石油有限公司4860048603.42万度X18年-7年实现投资后，收益逐渐抵扣成本中石化森美（福建）石油有限公司中石化森美（福建）石油有限公司模式234.3万美生阳光00相当于3100度X25年9折X25年76000元美生阳光美生阳光7.运维管理方案屋顶分布式项目单位规模小，建设周期短，但建成后的整体运营周期超过20年，在整个用电合同期内，针对该项目的运营维护工作根据中石化森美（福建）石油有限公司的合作模式，将由我方负责进行，以保障在用电合同期间内持续有效的电力供应。所涉及的运维服务包括：定期对电站的日常运行情况进行监督检查，并对运行数据进行记录、整理及分析定期对电站日常运行中的设备进行巡视、对设备参数进行监视和记录，定期维护设备并及时般性的技术缺陷。对电站设备定期进行检查和修理，及时发现设备的缺陷并进行故障处理；

定期对电站设备尤其是光伏组件进行清洁作业，避免蒙尘造成的发电量减少定期对光伏电站进行检查式维护，同时需按期对逆变器及压滤器清洁或开关箱换气处压滤器进行更换。重点如下：电子部分、配电箱、开关箱的控制受损组件大面积污渍组件植被对光伏发动机带来的阴影电缆受损控制组建基座的牢固性接缆家位置的牢固插头连接及配件8.经济可行性方案受太阳能辐射周期变化的影响，光伏发电变化具有较强的周期性，每天的主要电力输出时间为08：00-18：00，在负荷高峰期内，业主方可使用光伏系统所发电量，无需业主出资，便可长期折扣用电，在节省电费成本的同时实现了环境效益。在夜间电站无法供电时，业主仍可使用电网的低谷电价，合理控制运营成本。9.实施操作方案与双方职责在业主确定合作模式后，双方可通过以下三个步骤完成操作：合同签订阶段：双方签订《屋顶使用同意书》、《能源管理合同》，参见附件一二项目建设阶段：项目建设过程中，业主方需同意在其建筑内安装逆变器（占用面积约0.36平米），为完成屋顶接线，需在屋顶打孔一个，孔洞附近需重新做防水。供电电缆与并网变压器之间的电缆沟由业主方负责施工建造，包括配电设备的采购与安装。配电柜中需预留接线端子ABC三相用于逆变器系统配电。项目施工过程中，需就施工的健康、安全和环境保护等事宜与业主签订安全合同，参见附三《分布式光伏施工项目安全合同》项目并网过程中，业主方需协助我方并提供电力公司所需的信息及资料。用电阶段业主可每年获得3万4000度的免费用电额度，连续获得18年。附件1初步工程成本预算清单项目名称规格单位数量材料单价工程合价

（元）组件260Wp1474.5元/wp171,990支架电缆逆变器钢制4mm2阻燃阳光SG40KTL1.5元/wp57,330汇流箱及相关配件0.45元/wp17,199施工EPC2元/wp76,440监控系统套20,000元20,000总价：（约）342，959附件2经济效益预测分析中石化森美投资发电量测算发电量估算采用NASA数据库所提供的22年水平面日均总辐射值作为基础数据进行分析计算，并将月平均辐射值换算成月峰值日照小时数，本项目第一年系统总效率为100%，随后由于光伏组件实际功率的衰减，系统总效率会逐年下降。本项目拟采用多晶硅太阳电池组件，其功率质保条款中规定25年内组件实际功率不低于标称功率的80%。假设本项目运营期为25年，运营期内光伏组件的功率呈线性衰减，平均每年衰减0.8%，25年总共衰减了20%，并假设逆变器的转换效率没有发生衰减，即光伏系统总效率的衰减速率与光伏组件衰减速率完全一致。据此预测本项目25年内的发电量结果如表3-1所示。表3-2本项目25年内的发电量时间年发电量（kWh）时间年发电量（kWh）第1年34,200第14年29,932第2年33,851第15年29,627第3年33,505第16年29,324第4年33,164第17年29,025第5年32,825第18年28,729第6年32,491第19年28,436第7年32,159第20年28,146第8年31,831第21年27,859第9年31,506第22年27,575第10年31,185第23年27,294第11年30,867第24年27,015第12年30,552第25年26,740第13年30,24025年累计758,092从表3-1中的数据可以预测本项目25年累计为业主提供发电量76万KWh，25年平均每年提供发电量为3万kWh。发电量收益*中石化森美（福建）石油有限公司自主投资，按照38KWP的装机量，￥9.0元/W的建设费用计算，项目总投资为￥34.3万元；根据工业用电白天用电电费(尖峰-高峰-平)平均值1.0元计算，且国家补贴0.42元济源收益情况如下表:收益情况如表2-2：时间收益（元）时间收益（元）第1年48,564第14年42,504第2年48,069第15年42,071第3年47,578第16年41,641第4年47,093第17年41,217第5年46,613第18年40,796第6年46,137第19年40,380第7年45,667第20年39,968第8年45,201第21年27,