宁夏广电200MWp光储项目-项目建议书

中国华电集团公司宁夏广电200MWp光伏+110MW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校核：李晓明李建新李晖目录 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 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 153.1光伏组件选型 3.2光伏阵列运行方式 223.3逆变器选型 3.4光伏系统设计方案 283.5发电量估算 294总平面布置 334.1光伏场区布置 33 35电气工程 35 355.2储能系统方案 35 395.4主要设备选择 416.1主要设计依据 416.2光伏支架及基础 426.3储能设备基础 436.4箱变基础 6.5电缆沟 47投资匡算及经济效益分析 45 457.2经济效益分析 478结论与建议 5211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3器，每11台逆变器接入一台3300kVA箱变，系统容配比为1.1。项目设置宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧储能系统项目项目建议书42场址资源评价(6)《光伏电站开发建设管理办法》(国能发新能规〔2022〕104号)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5宁夏近30年年太阳辐射分布图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6宁夏近30年年日照时数分布图图例图例宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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。宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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Meteonorm软件是一款瑞士开发的综合气候数资料软件，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。宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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，其数值稳定在宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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，但依然维持在一个较高的水平，4～8月是太阳辐此后开始逐渐减少，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宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧储能系统项目项目建议书图、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%宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧储能系统项目项目建议书和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总辐射量不符合宁夏地区总辐射空间分布规律，因此本项目Meteonorm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宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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CD3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，电宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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～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%宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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),通过将位于正面发宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧储能系统项目项目建议书多晶硅层，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-P-Si组件N-Si组件od面高10%的发电增益。组件类型宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧储能系统项目项目建议书双面率(%)温度系数(%/系)首年衰减(%)年度衰减(%)综上所述，项目建议选用N型单晶双面组件。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光伏组件方阵的方位角是方阵的垂直面与正南方向的夹角(向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度)。由于本项目位于南半球，太阳电池组件朝向正北(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。本项目位于南半球，光伏阵列应朝向赤道方向(即正北方)安装，故确定光伏阵列的方位角为180度。大时的倾角，当Loss/Opt为0时，此时组件倾斜面辐射量最大，紫色圆点位于抛采光面朝向年转换系数FT=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。宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧储能系统项目项目建议书右右at宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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；宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧储能系统项目项目建议书组串式逆变器参数下表所示。300kW组串式逆变器效率最大效率中国效率最大输入电压MPPT电压范围6输出最大视在功率最大有功功率(cosφ=1)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。表3-4电池组件开路电压、最佳工作点电压及温度系数电池组件规格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(℃);Vcmx——逆变器允许的最大直流输入电压(V);Vmptmx——逆变器MPPT电压最大值(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：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%;项目宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧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)运营期总和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组宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧储能系统项目项目建议书开关站四周围墙为实体围墙，高2.5m,大门为不锈钢封闭式自动门。为利本项目规划容量200MWp,采用705Wp单晶双面组件，每26块光伏组件构成一个子阵，每18串光伏组串接入1台300kW组串式逆变器，每11台逆变器项目330kV升压站35kV配电装置，再通过1回330kV线路接入天都山750kV变电站330kV侧，送出线路长度约30km。(1)技术特点(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。本工程储能系统额定输出容量110MW/440MW,本方案磷酸铁锂电池部分每套电池预制舱主要由12个电池柜、1个汇流柜、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防护等级不低于IP54,电池包IP67IP55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/(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台逆(2)光伏电站升压方式本光伏电站逆变器出口电压为800V,经升压箱变汇流、升压至35kV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共设置55台箱变(光伏子方阵)分别经由8回35kV集电线装电力电缆以及ZC-YJLV22-26/35kV-1×300/400/500mm²单芯铠 (1)断路器参数(2)升压箱变参数箱变容量3300kVA箱变型式油浸式双绕组变压器宁夏广电200MWp光伏+110MW/440MWh电网侧储能系统项目项目建议书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);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。梁的挠度L/250240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(