杭州又拍云200MWp光储项目项目建议书

中国华电集团公司杭州又拍云200MWp光伏+30MW/编制单位：中国华电科工集团有限公司二四年七月北京市丰台区汽车博物馆东路6号院电话Tel:86-10-63918010传真Fax:86-10-63918080http://www.checne.co审核：吴延资欧阳博学蒙雪俏校核：李晓明李建新李晖编写：张宏宇常成龙周明华董云丹目录 11.1地理位置 11.2工程建设必要性 21.3工程规模 22场址资源评价 42.1设计依据 42.2区域太阳能资源概况 42.3代表气象站选择 7 82.5太阳能资源评估成果 2.6项目地太阳能资源评价 3系统设计方案及发电量估算 15 3.2光伏阵列运行方式 3.3逆变器选型 243.4光伏系统设计方案 3.5发电量估算 294总平面布置 334.1光伏场区布置 33 34.3升压站布置 365.2储能系统方案 365.3电气主接线 5.4主要设备选择 42 446土建工程 466.2光伏支架及基础 6.3升压站建(构)构筑物 6.4储能设备基础 496.6电缆沟 7投资匡算及经济效益分析 507.2经济效益分析 528结论与建议 5811工程概况场址范围面子山凹花石联梁北山面积12万公顷，占中卫市土地总面积的7%;中部卫宁黄河冲积平原10万2霜期158~169天，年均降水量180~367毫米。1.3工程规模本项目规划容量200MWp,采用705Wp单晶双面组件，每26块光伏组件构成一个组串，按固定倾角39°安装。共由55个3.3MW/3.62934MWp光伏子方3阵组成，每198个组串组成一个子阵，每18串光伏组串接入1台300kW组串式项目设置30MW/120MW.h独立储能站1座，330kV升压站1座，330kV升压站考虑广电200MWp光伏+110MW/440MW.h独立储本项目(杭州又拍云)场区光伏拟通过8回集电线路，储能拟通过2回集电线路接至杭州又拍云项目330kV升压站低压侧升压后通过1回330kV线路接入天都山750kV变电站330kV侧，送出线路长度约30km。杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书42场址资源评价(1)《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)(2)《太阳能资源等级总辐射》(GB/T31155-2014)(3)《光伏发电工程可行性研究报告编制规程》(NB/T32043-201(4)《气象观测资料质量控制地面气象辐射》(QX/T117-2020)(5)《气象观测资料质量控制地面》(QX/T118-2020)(6)《光伏电站开发建设管理办法》(国能发新能规〔2022〕104号)(7)《中华人民共和国气象法》(9)《太阳能资源观测与评估技术规范》(DB52黄河上游地区。宁夏东邻陕西省，西部、北部接内蒙古自治区，南部与甘肃省相连。自古以来就是内接中原，西通西域，北连大漠，各民族南来北往频繁的地区。宁夏回族自治区是我国太阳能资源最丰富的地区之一，也是我国太阳能辐射的高能区之一。宁夏地区太阳能因地域不同而变化较大，其特点是除贺兰山、南华山及六盘山部分地区少于5000MJ/m2·a外，其他均高于5800MJ/m2·a。南部山区和灌区的银川及周边年日照总辐射介于5800~6000MJ/m2·a外，其他各地均高于6000MJ/m2·a,尤其是中部干旱带年总辐射均高于6300MJ/m2·a,太阳能资源最为丰富。宁夏地区在开发利用宁夏回族自治区太阳总辐射空间变化分布如图2-1所示。5宁夏近30年年太阳辐射分布图床靡责山宁夏回族自治区气候中心0图2-1宁夏回族自治区太阳总辐射空间变化分布图杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书6宁夏近30年年日照时数分布图图例图例杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目位于宁夏回族自治区中卫市，场址中心坐标为E105°16'119",N37°15建场址总占地面积约6500亩，总建设规模为200MWp。场址地形相对较平坦，局部略有起伏，整体地势南高北低，海拔高程在1500～2000m之间。场址区西侧临近S205省道，对外交通、运158~169天，年均降水量180~367毫米。杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书7东经106°13′)直线距离为160km,兰州气象观测站(北纬36°3′,东经103°53′)直线距离为185km,距离固原气象站(北纬36°0′,东经106°16′)直线距离为165km。光伏电站周边气中市白银市网银川气象站(站台号为53614),位于银川市境内，银川气象站为国家基杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书8因素(太阳高度角、天气状况、海拔高度及日照时数)均非常接近，因此2.4太阳能资源分析根据《太阳能资源评估方法》(QXT89-2018),对于无太阳辐射观测且气候相似的国家基准气象站作为参考气象站本项目采用银川气象站辐射数据(1979年到2012年多年平均)、NASA站址辐射数据、Meteonorm站址辐射数据(1991年至2011年多年平均)、SolarGIS站址辐射数据(1994年至2015年多年平均)作为NASA-SSE气象辐射数据为美国国家航空航天局提供的场址区22年太阳辐射平均值数据，该值为高空气象卫星观资料软件，其数据来源于全球8325个气象站、5颗同步气象卫星以及WMO(世界气象组织)。该软件通过输入该场址的经纬度坐标，得到多SolarGIS是一款网页在线太阳能资源评估系统，GIS(地理信息系统)技术和先进的科学算法得到高分辨率太阳能资源及发、资源评估和发电量计算，主要参数在全球范围内分辨率可达到250银川气象站为国家基准气候站，地理坐标为38°29′N、106°13'00”E,观测场海拔高程1111.4m。根据收集到的实测数据统计分析，银川气象站1979～2012年近30年间各年太阳辐射量如表2.4-1和图2.4-2所示。杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书9序号序号123456789表明：银川市的太阳总辐射量的年际变化较大，其数值稳定在杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书(2)日照时数年际变化分析通过对收集到的实测数据统计和分析，银川市气象站1979～2012年近30年间日照时数年际变化如图2.4-3所示图2.4-3银川气象站各年日照时数曲线变化图)197919811983198519871989199119931995199719992001200320052007200年际变化基本保持一致，其数值稳定在2811～3011h之间。通过对收集到的实测数据统计和分析，银川市气象站1979～2012年近30年月平均太阳辐射量如表2.3-4和图2.3-5所示。表2.4-4银川市气象站多年月平均太阳辐射量(MJ/m2)月份银川月份10月11月12月银川图2.4-51979～2012年银川市气象站各月太阳总辐射量曲线变化图杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书开始逐渐增加，到6月份达到最高(713.3MJ/m2),7、8月份略有下降，此后开始逐渐减少，到12月份降到全年最低(282.7MJ/m2)。月份银川气象站123456789总和平均据，如图2.4-9银川气象站与各软件水平面月平均太阳辐照量对比分析图、图2.4-10银川气象站与各软件太阳能总辐射量对比分析图所示：月平均太阳辐射对比表0图2.4-9银川气象站与各软件水平面月平均太阳辐照量对比分析图年总辐射数据图2.4-10银川气象站与各软件太阳能总辐射量对比分析图从图中可见，NASA数据与气象站数据无论是月际变化走向还是年日平均总辐射量都相差较大，与其他数据一致性较差。SolarGIS、Meteonorm数据与银川气象站辐照数据月际变化一致性较好，两者年总辐射量也很接近。其中，SolarGIS、Meteonorm数据分别比银川气象站测量数据少0.45%和1.02%,NASA数据比银川气象站测量数据多3.30%。从图中可见，Meteonorm、SolarGIS软件查到的数据一致性较好，NASA数据较差(暂不考虑)。Meteonorm、SolarGIS数据与银川气象站接近，NASA数据比较高。根据工程站址处Solargis总辐射量为5943.29MJ/m2,银川气象站位置处Solargis总辐射量为5991.02MJ/m2,两地差异很小，根据宁夏地区总辐射量分布本项目站址处采用的Meteonorm数据库水平面总辐射统计值见表本项目Meteonorm月辐射量数据统计表2.5-1(单位：MJ/m2)月份月份总辐射量根据银川气象站Meteonorm数据比银川气象站实测数据修正关系，得出本项目代表年太阳能资源辐射量为5706MJ/m2。项目代表年太阳能资源辐射数据统计表2.5-2(单位：MJ/m2)123456杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书789总和代表年总辐射月变化图图2.5-1工程代表年太阳能总辐射量月变化图等级符号最丰富A很丰富B丰富CD杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书3系统设计方案及发电量估算3.1光伏组件选型自1954年世界上第一块太阳能电池问世以来，经过半个多世纪的的发展，1)单晶硅太阳能电池单晶硅电池片片的光电转换效率超过23%,试验室中的转换效率更高。单晶率一般在20%～23%。虽然单晶硅电池片转换效率高，但由于原材料的原因，电杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书2)多晶硅太阳能电池池片差不多，多晶硅电池片片的光电转换效率可达23%左右，多晶硅太阳组件的转换效率一般在19%～22%,稍低于单晶硅电池片，但其材料制造简便，电耗低，3)薄膜光伏组件薄膜电池包括硅薄膜电池(非晶硅、微晶硅、纳米晶硅等)、多元化合物薄膜电池(硫化镉、硒铟铜、碲化镉、砷化镓、磷化铟、铜铟镓硒等)、染料敏化联电池，以获得较高的电压。目前非晶硅太阳组件的系统效率稳定性不高，使用寿命短(10-15年),直接影响了它的实际应用。4)数倍聚光太阳能电池材料。一般硅晶材料只能吸收太阳光谱中400～1,100nm波长的能量，砷化镓可吸收较宽广的太阳光谱能量，三结面聚光型太阳电池可吸收300～杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书长的能量，相对其转换效率可大幅提升，其太阳能能量转换效整个装置的转换效率为17%～25%。动跟踪。此设计虽然可以提高转换效率，但却存在透方式可采用气冷或水冷)以及太阳光追踪系统的重量及体积较大等不足的特点。3.1.2前沿技术术通道。近年来，光伏技术发展迅速、应用范围广，市(A)双面电池(N型P型)P型双面电池背面最少可增加5%发电量，N型双面电池背面最少可增加10%杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书N型硅片，正面硼扩散形成P+层，背面磷扩散形成N+层，双面沉积氮化硅硼是P型硅片的主要掺杂元素，光照条件下产生硼氧复合对，P型电池有明N型硅片的主要参加原物为磷，光照条件下无硼氧复合对，N型电池无光致(B)叠瓦技术perc、半片、双面、hit等。目前国内只有赛拉弗具备叠瓦组件的量产，其60片量产化组件最高可达340Wp,此组件在叠瓦技术的基础上融合了perc、半片技和Lammertz在1975年提出来的，它将pn结、基底与发射区的接触电极以叉指也即硅基异质结(heterojunction)电池，采用宽带隙的氢化非晶硅薄膜作共采用6240组HIT290A组件，其转换效率为22.96%。也即金属穿孔卷绕技术(MetallizationWrapThrough),通过将位于正面发杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书晶硅层，而少子(空穴)则不能通过氧化层，进入多晶硅层而产生复合，进而N-Si组件d0表3-1表3-1N型与PERC组件性能参数比较双面率(%)温度系数(%系)首年衰减(%)年度衰减(%)目前从550Wp到700Wp应用较为广泛，产能也较大。由于本工程选用的单晶硅太阳电池组件达200MWp,组件用量大，占地面积组件安装量。根据统计，单块组件的功率提高可有效降低系统的BOS成本而成本增加很少。本项目要求组件最低端距地面不低于1.5米，地形为丘陵，适宜于采用双面组件。因此综合考虑本工程采用N型705Wp双面组件。尺寸结构(长×宽×高)在AM1.5、1000W/m²的辐照度、25°C的电池温度下的峰值参数组件转换效率峰值电压峰值电流最大系统电压(V)峰值功率温度系数第1年末累积功率衰降率(%)每年功率衰降率(%)第25年末累积功率衰降率(%)将太阳能板在可用的8小时或更长的时间内保持方阵平面与太阳入射光垂直，将转动能够使太阳入射光线射到方阵表面上的入射角最收集到的太阳能)最大。光伏跟踪器可分为“单轴跟踪”、“双轴跟踪”和“斜斜轴跟踪器：它将高度角固定(一般为当地的纬度角),在一个相对垂直的轴算和实际验证，双轴跟踪器能使方阵发电量输出提高10~15%,单轴跟踪器能使方阵能量输出提高5~10%,斜轴跟踪器能使方阵能量输出提高15%左右。跟踪系统在提高发电量的同时，使系统的建设成本明显斜单轴跟踪器>单轴跟踪器),与固定式阵列系统相比，双轴跟踪系统建设造价增加约20%,斜单轴跟踪系统建设造价增加约12%,单轴跟踪系统建设造价增加约(即方阵垂直面与正南的夹角为180度)时，太阳电池组件的发电量是最大的。采光面朝向年转换系数F=1.2损失/最优=0.0%采光面倾角0图3-3电池组件倾角选择固定支架南北间轴线间距11.5m,东西向净间距0.5m。tta杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书2)组串式光伏逆变系统血a通重3)集散式光伏逆变系统杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书t通具备低电压(含零电压)穿越能力；杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书效率最大效率中国效率最大输入电压MPPT电压范围6输出最大视在功率功率因数0.8超前~0.8滞后保护防孤岛保护输出过流保护输入反接保护组串故障检测直流浪涌保护交流浪涌保护绝缘阻抗检测残余电流监测常规参数重量(含挂架)工作温度智能风冷5,000m(>4,000m降额)相对湿度防护等级3.4光伏系统设计方案光伏组件串联的数量由逆变器的最高输入电压和最低工作电压、以及光伏组件允许的最大系统电压所确定。太阳电池组串的并联数量由逆变器的额定容量确定。在条件允许时，应尽可能的提高直流电压，以降低直流部分线路的损耗，同时还可以减少汇流设备和电缆的用量。本工程所选300kW组串式逆变器的最高允许输入电压Vdcmax为1500V,输入电压MTTP工作范围为500V~1500V。电池组件开路电压、最佳工作点电压及温度系数见下表。光伏组件在极限温度下的参数会发生变化，依据光伏组件的温度系数，变化后的参数如下表所示。电池组件规格705Wp单晶组件电池组件串联数量计算式中：K——光伏组件的开路电压温度系数；K'光伏组件的工作电压温度系数；N——光伏组件的串联数(N取整);t——光伏组件工作条件下的极限低温(℃);t′——光伏组件工作条件下的极限高温(℃);Vax——逆变器允许的最大直流输入电压(V);Vmptm——逆变器MPPT电压最大值(V);Vmpptmi——逆变器MPPT电压最小值(V);Vo——光伏组件的开路电压(V);Vm——光伏组件的工作电压(V)。组串的光伏组件串联数量由组件电气参数、逆变器直流输入电压参数、气象条件确定。设计原则是：杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书成，每198个组串组成一个子阵，每18串光伏组串接入1台300kW组串式逆变1)首年组件温度造成的损失2)光伏组件匹配造成的损失3)灰尘/积雪造成的损失项目按照冬至日9:00~15:00前后排不遮挡进行设计，受电站面积限制，5)不可利用的太阳能辐射损失效率为98.5%;项目杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书1组件温度造成的损失2光伏组件匹配造成的损失3灰尘/积雪造成的损失4不可避免的遮挡造成的损失5不可利用的太阳能辐射损失6直流线路造成的损失7逆变器直流~交流转换效率损失8箱式变压器升压效率损失9交流线路造成的损失电站检修、故障等造成的损失首年系统效率况下，本光伏电站系统效率为83.13%,本项目组件背面增益按4%考虑。电站建成后各运行年计算年发电量An,可采用下式计算：式中：n-系统效率通过计算，倾斜面上的总辐射值为1928.1kWh/m²。本项目在场区范围内安装283140块705Wp组件，光伏电站总容量为199.6137MWp,经计算本项目组件发电量，预计电站运营期第一年上网电量为33198.83万kWh,首年发电小时数1663h。25年平均年上网电量为31589.19万kWh,25年平均发电小时数为1583h。年组件衰减系逐年上网电量(万kWh)发电小时数(h)杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书运营期总和杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书4总平面布置本项目采用705Wp单晶双面组件，组件尺寸2384*1303*33,每26块光伏子方阵组成，每198个组串组成一个子阵，每18串光伏组串接入1台300kW组杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书高差为300mm。杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书330kV升压站1座。路接至新建330kV升压站35kV母线，经升压后通过1回330kV线路接入天都山(1)技术特点杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书(2)主流电池技术比选子电池占89.7%,铅蓄电池占5.9%,液流电池、钠硫电池等仅有小部分使用。杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书每套储能单元含2套电池预制舱和1套升压变流舱。每套交流成套设备由2台储能变流器，1套双绕组干式变压器、1台35kV系统通过动力电缆接入PCS的直流侧，经PCS变流、升压变升压后接1电池类型2配置电量(BOL)电池实际配置电量34向下兼容5电池簇电压6工作电压范围7允许环境温度1外形尺寸(长*宽*高)23允许海拔高度4防护等级IP55可选5防腐等级6热管理方式水冷机组+壁挂空调7消防方案喷淋8运行温度范围9运行环境湿度0~95%(无冷凝)系统通讯接口系统通讯协议ModbusRTU、ModbusTCP电池系统预制舱的温度控制系统是由1台液冷机组及其配套的液冷管道系通过液冷系统来实现电池冷却和加热等功能，保障箱内的电池设备工作于15℃~35℃温度范围的最佳工况。杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书组变压器、1面35kV进线柜(真空断路器+隔离开关方案)、1面通讯动力柜/接入系统按3个光伏场站共建一座330kV升压站集中送出方案设计，光伏场站按总装机容量为700MWp光伏+储能统一规330kV升压站，将光伏系统所发电力经35kV电压等级汇流并升压至330kV,杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书再经过1回330kV线路接入天都山750kV变电站330kV侧，送出距离约30km。本升压站还兼有汇集站的功能，除接入本项目200MWp光伏(1)光伏发电系统配置接线本项目规划容量为200MWp,采用705Wp单晶硅双面组件，每26块光伏组串组成一个子阵，每18串光伏组串接入1台300kW组串式逆变器，每11台(2)光伏电站升压方式后接入330kV升压站35kV母线。(3)场区集电线路方案本光伏电站共设置55台箱变(光伏子方阵)分别经由8回35kV集电线路杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书(1)升压站330kV侧接线(2)升压站35kV侧接线(3)站用电源5.4主要设备选择(1)主变压器×1.25%/35kV,接线组别Ynd11,短路阻抗Ud=12%。杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书短路开断能力50kA(3)35kV配电装置额定电流：1250~5000A(4)升压箱变箱变容量3300kVA箱变型式油浸式双绕组变压器电压分接头37±2×2.5%/0.8kV短路阻抗7.0%接线组别D,yll800V设备额定开断电流为50kA(5)无功补偿根据《光伏发电站接入电力系统的技术规定》,一定规模的光伏发电站应具调度中心要求决定。本工程拟在升压站35kV母线配置无功补偿装置。无功补偿量暂按设置1组±40Mvar容量的SVG(最终以接入系统审查意见为准)。(6)35kV中性点接地方式本工程升压站设置三段35kV母线，分别接入三个光伏场区的集电线路，由于光伏场电缆线路较长，估算35kV系统电容电流大于规程允许的10A水平，杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书接地体及地面上的接地引线选用-60×8的镀铜扁钢，垂直接地极选用φ50、1)控制方式2)保护配置保护装置的配置原则按《继电保护和安全自动装置技术规程》杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书(1)电池本体保护配置(2)直流连接单元保护配置(3)功率变换系统(PCS)保护配置6土建工程《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015年版);《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016年版);杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书碎块。宜做为建(构)筑物的地基持力层。工程地质条件较好，宜做为建(构)光伏支架由立柱、横梁及斜撑(或拉梁)组成。杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书6.3升压站建(构)构筑物层C20,钢筋HRB400钢筋。240厚MU15烧结普通砖M15水泥砂浆砌筑，沟壁内粉1:2避水砂浆，电缆沟杭州又拍云200MWp光伏+30MW/120MWh电化学储能系统项目项目建议书7投资匡算及经济效益分析7.1投资匡算再生定额(2016)61);工程增值税税率及相关系数的通知》(可再生定额〔2019〕14号);(1)主要设备价格(2)材料机械费平，不足部分参考《电力建设工程装置性材料综合预算价格(2018年版)》、《电力建设工程装置性材料预算价格(2018年版)》中的价格，或近期同类工(3)工程投资主要指标杭州又拍云200MWp光伏+