1、检 索 号 ： NRSJ- Q160441E05K-A编 号 ： Q160441E05K -A01国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告南 瑞 电 力 设 计 有 限 公 司设 计 资 质 ： 送 变 电 、 风 力 、 新 能 源 发 电 乙 级证 书 编 号 ： A235010068咨 询 资 质 ： 工 程 咨 询 丙 级证 书 编 号 ： 工 资 丙 215201300032016 年 4 月国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告批准：审核：校核: 编制：目 录1 综合说明 11.1 项目概述 .11.2 太阳
2、能资源 .11.3 工程地质 .21.4 工程的任务和规模 21.5 光伏系统总体方案设计及发电量计算 21.6 电气 21.7 消防设计 .31.8 土建工程 .31.9 施工组织设计 41.10 电站管理设计 51.11 环境保护和水土保持设计 51.12 劳动安全与工业卫生设计 51.13 节能降耗 .61.14 项目的投资估算和经济性分析 61.15 财务评价与社会效果分析 61.16 结论和建议 .72 太阳能资源 .82.1 全国太阳能资源分析 .82.2 当地太阳能资源分析 .92.3 结论与建议 .113 工程地质 123.1 概述 123.2 场址（区域）稳定性 .133.3
3、 场址工程地质条件 133.4 水文地质条件 133.5 结论与建议 .144 工程任务和规模 144.1 工程任务 .144.2 工程规模 .144.3 工程建设必要性 155 系统总体方案设计及发电量 165.1 光伏组件选型 165.2 光伏阵列运行方式选择 .245.3 逆变器选型 .295.4 光伏方阵设计 315.5 光伏子方阵设计 325.6 方阵接线方案设计 355.7 光伏发电工程年上网电价计算 366 电气 396.1 电气一次 .396.2 电气二次 .506.3 通信 577 土建工程 597.1 设计安全标准 597.2 基本资料和设计依据 .597.3 总平面布置
4、.617.4 光伏支架基础及升压单元基础设计 .627.5 主要建（构）筑物设计 .657.6 光伏发电站围栏设计 .667.7 光伏发电站道路及场地设计 667.8 主要建筑材料 667.9 采暖通风设计 677.10 水工部分 .687.11 土建工程量清单 688 工程消防设计 .708.1 工程消防总体设计 708.2 工程消防设计 718.3 施工消防 .759 施工组织设计 .789.1 施工条件 .789.2 施工总平面规划布置 .789.3 施工交通运输 809.4 工程征地 .809.5 主体工程项目的施工方案 809.6 施工总进度 .9010 工程管理设计 .9210.1
5、 工程管理机构 9210.2 主要管理设施 9310.3 电站运行维护、回收及拆除 9311 环境保护与水土保持设计 .10211.1 环境保护 .10211.2 水土保持 .10412 劳动安全与工业卫生 10512.1 设计依据 .10512.2 劳动安全与工业卫生设计 10712.3 劳动安全与工业卫生管理 11113 节能降耗 11413.1 设计原则和依据 11413.2 施工期能耗种类、数量分析和能耗指标 11413.3 主要节能降耗措施 11513.4 节能降耗效益分析 11813.5 结论 11914 工程投资估算 .12014.1 编制说明 .12014.2 工程概算表 .1
6、2415 财务评价和社会效果分析 .13315.1 概述 13315.2 财务评价 .13315.3 社会效果分析 13816 附件 16617 附图 166国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告1北京圣晖东泰电气有限公司我公司主要经营三相多功能电力仪表.三相交流智能数显表.单相交流智能数显表.电流仪表.电压仪表.单相多功能仪表低压电动机保护器.微机继电保护器等等。如需有什么需要可以联系。联系人: 秦凯 手机（微信）15010788360 电话: 010-62975458 网址：1 综合说明1.1 项目概述本项目建设场地所在地位于湖北省长阳县渔峡口镇西坪村
7、大山，地理坐标为北纬 30.45566 度,经 110.53262 度。本项目规划总装机容量约 6MWp， 光伏电站规划用地约 400 亩。本项目规划安装容量为 6.15648MWp，采用固定式安装，组件采用 265Wp多晶硅组件，共 6 个发电子单元，每个子单元 1.02608MWp。电站各发电子单元国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告2经过升压变升至 10kV，汇集至电站 10kV 配电室，由 1 路架空线送至电网。本项目主要由光伏组件方阵、集电线路、道路工程、10kV 配电室、施工辅助工程等组成。1.2 太阳能资源本项目建设场地所在地位于湖北宜昌，
8、经综合分析宜昌地区某个气象站点多年年平均太阳辐射量，得出该场址的年平均太阳辐射量为 4039MJ/m2，因此，项目所在地属于我国第三类太阳能资源区域，从太阳能资源利用角度而言，在场址区建设太阳能光伏电站是适宜的。1.3 工程地质场址区未发现活动断裂通过，在区域构造上基本稳定。场地土的类型属中软土软弱土，建筑场地类别为 III类。地下水水质对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋及钢结构具有中等腐蚀性。地下水位以上场地土对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀性，对钢结构具有强腐蚀性。场址区未发现具有开采价值的矿藏以及具有保护价值的文物。场址靠近裁弯河一带土中的含盐量较多
9、，属盐渍土。此外未发现其它影响场地和地基稳定的不良地质作用。综上所述，工程所在地相对稳定，适宜建设光伏电站。1.4 工程的任务和规模开发利用太阳能资源，符合能源产业发展方向。宜昌市具有丰富的太阳能资源，建设光伏发电站可以满足能源需求，促进经济发展，增加财政收入，提高当地人民的生活水平，同时有利于保护自然环境。本项目规划装机容量 6.15648MWp，全部使用多晶硅 265Wp 的电池组件。工程主要由场内道路、电站围栏、组件支架、支架基础、升压设备基础、10kV 配电室等组成。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告31.5 光伏系统总体方案设计及发电量计算本
10、项目容量 6.15648MWp，全部选用多晶硅 265Wp 的电池组件，使用组串式逆变器 132 台，方阵场采用固定方式安装。利用 PVSYST 软件，计算得出本项目首年发电量为 544 万 kWh，首年利用小时数为 883.7h，25 年总发电量 12337.3 万 kWh，25 年平均上网发电量为493.4 万 kWh，25 年平均年发电利用小时数为 801h。1.6 电气本项目新建 10kV 配电室一座。光伏电站以 10kV 电压等级经一回出线通过架空线路接入电网。本项目一次系统设一段母线，电压等级 10kV。其中设出线柜 1 面，光伏进线柜 2 面，PT 柜 1 面，无功补偿柜 1 面
11、，计量柜 1 面，站内 6 个发电子单元，其中#1 至#3 子单元 T 接成 1 路至配电室进线间隔， #4 至#6 子单元 T 接成 1 路至配电室进线间隔。监控、保护、通信、直流等二次设备布置在配电室内，负责全站所有设备的监控、保护以及与调度的通信控制。光伏发电站最终接入系统方案，需在接入系统设计中详细论证，并经电网企业审查后确定。1.7 消防设计本项目的电气设备选择防火型，选用无油化设备，耐火电缆，注意电缆设施防火。场内设置消防通道，建筑物间距满足防火规程要求。建筑物内设置疏散通道，装设事故照明、疏散标志指示灯。根据建筑设计防火规范（GB50016-2014）的相关规定，在 10kV 配
12、电室内设置移动灭火器。本光伏电站建设消防总体设计采用综合消防技术措施，从防火、监测、报警、控制、灭火、排烟、逃生等各方面入手，力争减少火灾发生的可能性，一旦火灾发生也能在短时间内予以扑灭，使损失减少到最低，同时确保火灾时人员的安全疏散。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告41.8 土建工程本项目主要建（构）筑物有：配电室、升压单元基础、光伏组件方阵基础等。配电室等建筑抗震设防类别为丙类，建筑结构安全等级为二级，所在地区的抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度 0.05g。设计地震分组：第一组，拟建场地建筑场地类别为类。设计合理使用年限 50 年。光伏
13、支架基础采用独立基础；变压器基础采用砖混基础；配电室采用现浇钢筋混凝土框架结构。配电室采用自然进风，机械排风的通风方式，通风换气量按排除室内电气设备余热所需通风量选取，并应考虑每小时不小于 12 次的事故通风，事故排风机兼作夏季正常通风使用。配电室内设分体立柜式空调机调节室内温度。本项目逆变器均在布置上靠近道路，便于检修维护。场内道路路面为粒料路面，站内道路路面宽度均为 4m，进电站管理区主通道宽度为 6m。光伏发电站四周采用围栏网，高 1.8m。由于具体地勘报告未出，基础尺寸为暂估。1.9 施工组织设计该场址位于山坡。 大部缓坡，少植被，占地约 200 亩。场区基本无遮挡，道路良好。场址区位
14、置条件便利。工程所需建筑材料当地均能满足供应。主要建筑物材料来源充足，所有建筑材料均可通过公路运至施工现场。本项目所需的主要建筑材料为砂石料、水泥、钢材、木材、油料、砖等。均可就近采购采购后经进场公路运至场区。本项目进场道路采用混凝土路面，路面宽度 6m。光伏电站主干道、子系统之间的主干道及环形路采用水泥稳定基层的砂砾路面，路面宽度为 4m。站区道路的设置同时满足运输和防火要求。光伏组件支架基础施工包括基坑开挖、浇筑混凝土、回填夯实。防雷接地与支架基础同时施工。施工水源从场址附近蓄水池就近引接。现场施工用电 380V 电源从电站附近低压配电室 380V 线路接引至场地内，接入站区总配电箱并安装
15、电度表进行计量。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告5项目永久占地 200 亩，临时用地含临时办公、设备材料仓库、钢筋木材加工区和搅拌站。根据本项目的特点，在施工布置中考虑以下原则：施工总布置遵循因地制宜、方便生产、管理、安全可靠、经济适用的原则。充分考虑光伏阵列布置的特点，统筹规划，合理布置施工设施与临时设施。合理布置施工供水与施工供电。施工布置必须符合环保要求，尽量避免环境污染。由于本项目主要在湖北省长阳县渔峡口镇西坪村大山安装太阳能光伏并网电站，电气设备间与光伏电站同步进行，施工前需解决场地三通一平问题，整个工程周期为 2 个月。1.10 电站管理
16、设计本项目按“无人值班、少人值守”及对光伏电站实施计算机集中监控的原则编制定员，人员的构成由生产人员和管理人员组成。生产人员包括光伏电池组运行集中监控、太阳电池板维护和机电运行维护、通信、仓库、车辆等所需人员；管理人员担负生产、经营、服务性管理工作。1.11 环境保护和水土保持设计本项目的建设对周围的自然环境和社会环境的影响有利有弊。有利的方面主要体现在光伏发电是清洁的可再生能源，与燃煤电厂相比，每年不仅可减少多种大气污染物的排放，还可减少大量灰渣的排放，改善环境质量。项目建设对环境的不利影响主要体现在施工期的施工粉尘、噪声、废水和生活垃圾的影响，但影响的范围小，时间短，可通过采取适当的防护措
17、施以及加强施工管理，可将不利影响减小至最低程度。工程的建设不存在制约工程建设的重大环境问题，不会制约当地环境资源的永续利用和生态环境的良性循环，只要采取防、治、管相结合的环保措施，工程建设对环境的不利影响将得到有效控制，而且光伏发电本身就是一个清洁能源项目，从环境角度分析，不存在制约工程开发的环境问题。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告61.12 劳动安全与工业卫生设计遵循国家已经颁布的政策，贯彻落实“安全第一，预防为主”的方针，在设计中结合工程实际，采用先进的技术措施和可靠的防范手段，确保工程投产后符合劳动安全及工业卫生的要求，保障劳动者在生产过程中
18、的安全与健康，编制劳动安全及工业卫生篇。着重反映了工程投产后职工及劳动者的人身安全与卫生方面紧密相关的内容，分析生产过程中的危害因素，提出防范措施和对策。通过对施工期存在的防雷防电等工作可能存在的危害因素，对运行期可能存在的防火防爆、电气伤害、机械伤害、电磁辐射等可能存在的危害因素进行分析，提出相应对策，并成立相应的机构和应急预案。1.13 节能降耗本项目节能设计主要分为建筑节能设计和设备节能设计两部分。本项目建筑节能设计依据为民用建筑节能设计标准 JGJ26-95及GB50189-2005 公共建筑节能设计标准 中相应要求。设备选型方面贯彻节能政策，选择节能型设备和产品，选择损耗低、效率高的
19、变压器，选用节能型、发光效率高的照明灯具，减少电缆损耗。通风与空气调节装置通过温度、湿度自动控制调节，以保证人员舒适与设备的正常运行。室内照明以节能型荧光灯为主。对施工期和运行期的能耗进行详细的分析，并提出建设管理的节能措施建议，提高本工项目的综合效益。本项目整个 25 年经济寿命期内，年平均上网电量约 493.4 万 kWh。与相同发电量的火电厂相比，每年可为电网节约标煤约 1777 吨。在其经济使用寿命 25年使用期内，该类光伏发电项目总共节省标煤 4.4415 万吨。同时该项目的建设，将在节省燃煤、减少 CO2、SOx 、NOx、烟尘、灰渣等污染物排放效果上，起到积极的示范作用。根据预测
20、，该项目潜在的节能减排效果为：每年减轻排放温室效应气体 CO2 约 4655 吨；每年减少排放大气污染气体SOx 约 15.279 吨、NOx 约 13.147 吨。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告71.14 项目的投资估算和经济性分析本项目投资概算依据国家、有关部门现行的有关文件、定额、费率标准等进行编制，材料、设备等价格主要参考同类型工程招投标价格计算。工程静态总投资为 5175.04 万元，建设期利息为 90.95 万元，工程动态总投资 5284.46 万元。当上网电价按 0.8809 元kWh (含增值税) 计算时，项目投资财务内部收益率（所
21、得税前）为 4.72%，项目投资财务净现值(所得税前） 为-488.93 万元，资本金财务内部收益率为 4.27% 。1.15 财务评价与社会效果分析根据光伏发电行业特点，按不含增值税与含 17增值税上网电价分别为0.7529 元/kWh 和 0.8809 元/kWh。本项目全投资财务内部收益率（所得税前）为 4.72%。按现行财会制度和税收法规进行测算，分析计算结果表明，本项目的盈利能力和偿债能力一般，总的财务指标一般。太阳能光伏发电项目不仅可以带来可观的经济效益，而且能够带来社会和环境效益；再加上国家对可再生资源发展的大力扶持和政策优惠，太阳能利用产业潜力巨大、发展前景乐观。1.16 结论
22、和建议本项目建设推动了节能技术进步，促进了当地节约能源和建设资源节约型、环境友好型社会。当地太阳能资源丰富，便于并网，适合建设光伏发电站。在施工期间，项目单位应合理控制工程造价，精心核算各项成本。投入运营后，应由专业机构定期对电站运营情况进行评估，保证项目收益，为以后的光伏电站开发建立保障。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告82 太阳能资源2.1 全国太阳能资源分析下图为我国国家气象局风能太阳能资源评估中心发布的我国日照资源分布图：图 2.1-1 我国太阳能资源分布图我国太阳能区域划分标准分为四类：最丰富带、很丰富带、较丰富带、一般。由全国太阳能资源分
23、布图 2.1-1 可知，湖北省太阳能资源属较丰富带，有较好的利用价值。表 2.1-1 我国太阳能区域划分标准等级 资源带号 年总辐射量（MJ/m 2）年总辐射量（ kWh/m2）平均日辐射量（kWh /m2）最丰富带 6300 1750 4.8很丰富带 50406300 14001750 3.84.8较丰富带 37805040 10501400 2.93.8一般 3780 1050 2.9一、二、三类地区，年日照时数不小于 2200h，是我国太阳能资源丰富或较国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告9丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的 2/3 以上，具有
24、利用太阳能的良好条件。四类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。宜昌市长阳县属于我国三类地区，适宜建设光伏电站。2.2 当地太阳能资源分析下图为湖北省年太阳总辐射(a)、年日照时数(b)、年晴天日数(c)空间分布根据图(a)可推算出长阳全县年太阳总辐射量为 4039 MJ/m2;国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告10根据图(b)可推算出长阳全县年日照时数为 1550 小时;根据图(c)可推算出长阳全县年年晴天日数为 120 天。根据长阳县气象局提供的统计数据，该县年平均日照总时数 1582.2 小时，日照百分率为 36%，与统计图基本一致。
25、通过对比湖北省太阳能资源时空分布特征及区划研究报告及长阳县气象局气象资料，可确定该研究报告的准确性。因此，本项目以该研究报告提供的多年平均太阳辐射量 4039 MJ/m作为设计依据。该研究报告显示的太阳能总辐射量是水平面上的，实际光伏电池组件在安装时通常会有一定的倾角以尽可能多的捕捉太阳能。长阳县位于宜昌市西南侧两者地理位置比较接近，应属同一气候环境区域。两地的太阳高度角、大气透明度、地理纬度、日照时数及海拔高度均很接近。因国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告11此，本项目所在地与宜昌各月的太阳总辐射情况相似。本阶段根据宜昌各月太阳辐射数值数据进行修正，
26、来计算最佳倾角及最大倾角斜面上太阳辐射量。2.3 结论 与建议当地多年平均太阳辐射量 4039 MJ/m2，属我国第三类太阳能资源区域，适合建设太阳能光伏并网电站。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告123 工程地质3.1 概述3.1.1 工程概况该场址位于山坡。 大部缓坡，少植被，占地约 400 亩。场区基本无遮挡，道路良好。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告133.1.2 勘察依据及执行的规范、标准本次勘察主要参照以下规范、规程、标准和技术要求进行： 岩土工程勘察规范（GB500212009 年版） 建筑地基
27、基础设计规范（GB500072011） 建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008） 建筑抗震设计规范（GB500112010） 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008） 土的工程分类标准（GB/T50145 -2007） 土工试验方法标准（GB/T501231999） 静力触探技术规程（TBJ37-93 ） 建筑工程地质勘探与取样技术规程（JGJ/T 87-2012） 建筑基坑支护技术规程（JGJ1202012） 中国地震动参数区划图（GB18306-2001） 建筑地基处理技术规范(JGJ792002)3.2 场址（区域）稳定性站场址位于山顶，无地址灾害记录。3.3 场址工程地质条
28、件站址位于长阳县渔峡口镇西坪村大山，地理坐标为北纬 30.45566 度，东经110.53262 度，海拔 1050 米。该场址位于山坡, 大部分为缓坡，坡度 12，无植被，占地约 200 亩。场区无遮挡，道路良好。本工程站址距离县道直线距离约 5 公里，毗邻乡村公路，进场道路采用 6m宽现浇混凝土路面。站址区域抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度 0.05g。设计地震分组为第一组，建筑场地类别为类，使用年限 50 年。场址区未发现活动断裂通过，在区域构造上基本稳定。地下水水质对混凝土结构无腐蚀性。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告143.4 水
29、文地质条件该项目位于中亚热带与北亚热带的过渡地带，属亚热带季风性湿润气候。有四季分明，水热同季，寒旱同季的气候特征。多年平均降水量 1215.6 毫米。平均气温 16.9 摄氏度，极端最高温度 41.4 摄氏度（7 月），极端最低温度零下 9.8 摄氏度( 元月 )。年平均大于 10 度的活动积温 5200 摄氏度以上，持续天数达 250 天。无霜期 250 300 天。3.5 结论与建议从地震地质和岩土工程的角度来看，所选场址方案可作为本光伏发电项目的场址，但需要进一步进行地勘，以便确定相关方案。 4 工程任务和规模4.1 工程任务国家能源局已发布了关于实施光伏发电扶贫工作的意见，本项目为国
30、家电网公司开展的“ 国网阳光扶贫行动”的项目之一，国网阳光扶贫行动”是国家电网公司为贯彻落实党中央、国务院关于打赢脱贫攻坚的战略部署而实施的“阳光扶贫”专项行动，是国家电网公司“十三五”期间制定实施的三大扶贫工程之一。本项目旨在通过建设光伏项目，将受益全部用于扶贫，定点帮扶湖北三县地区贫困人口脱贫。4.2 工程规模本项目规划安装容量为 6.15648MWp，采用固定式安装，组件采用 265Wp多晶硅组件，共 6 个发电子单元，每个子单元 1.02608MWp。电站各发电子单元经过升压变升至 10kV，汇集至电站 10kV 配电室，由 1 路架空线送至电网。电站占地 200 亩，主要建（构）筑物
31、为配电室以及场内道路、电站围栏、组件支架、支架基础等。逆变器及升压变压器户外安装且分布安装于各组件方阵。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告154.3 工程建设必要性（1）为长阳县增加电源支撑，利于电力就近平衡。长阳电网主要电源点为 220kV 长阳变，在长阳地区建设光伏发电厂可以增加当地电源，利于电力的就近平衡。（2）开发清洁的太阳能资源，减少环境污染，实现可持续发展的需要。随着化石资源(石油、煤炭)的大量开发，不可再生资源保有储量越来越少，终有枯竭的一天，因此需坚持可持续发展的原则，采取途径减少不可再生资源消耗的比重。目前，国家已将新能源的开发提到了
32、战略高度，风能、太阳能等再生能源将是未来一段时间新能源发展的重点。从现有的开发技术和经济性看，太阳能开发具有一定的优势，随着国内光伏产业发展进程加快，太阳能光伏板的价格将进一步降低，光伏发电的竞争力将大大增强。光能被誉为二十一世纪最有开发价值的绿色环保新能源之一。我国是光能蓄量较丰富的地区，但是光能资源利用工作开展的较为缓慢，随着经济水平的不断提高，人类对环境的保护意识逐渐增强，人们更注重生存质量，开发绿色环保新能源成为能源产业发展方向，作为绿色环保新能源之一的光伏电站的开发建设是十分必要的。同时光电的开发，特别是光伏发电设备的国产化能拉动、促进本省的机械、电器、制造业、服务业及相关产业的快速
33、发展。湖北省内水电资源将在“十二五”期内基本开发完毕，目前正大力发展非水电可再生能源。本工程总装机 6MWp，年平均上网电量为 493.4 万 kWh。该光伏发电厂对促进地方经济的发展，缓解地区环境保护压力，实现经济与环境的协调发展均具有十分重要的意义。（3）促进当地经济发展，提高当地居民收入水平。渔峡口镇 6MWp 大山光伏电站的投产不仅能增加当地财政收入，而且还可以解决部分就业问题，拉动当地经济的发展。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告165 系统总体方案设计及发电量5.1 光伏组件选型5.1.1 光伏电池分类光伏电池是把太阳的光能直接转化为电能的
34、基本单元，电池通过组合形成电池组件，电池的光伏性能决定了电池组件的发电特性，电池组件是光伏电站的基本发电设备。从第一块光伏电池问世到现在，光伏发电技术不断发展，电池种类众多，性能各异。从使用上分类，可分为商业应用和示范性应用两大类。商用的太阳电池主要有以下几种类型：单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、碲化镉电池、铜铟镓硒电池等。图 5-1 太阳能电池分类图晶体硅太阳电池晶体硅太阳电池包括单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、带状硅太阳电池、球状多晶硅太阳电池等，其中单晶硅和多晶硅电池是目前市场上的主流产品。单晶硅太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，是当前开发很快的一种太阳电池，它的结构和生产工艺已定型，
35、产品广泛用于空间和地面。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池大多采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽，也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告17单晶硅太阳电池片的光电转换效率可达 16%20%，试验室中的转换效率可高达 25%。单晶硅太阳电池的单体片制成后，经过抽查检验，即可按需要的规格组装成光伏电池组件，用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流，单晶硅光伏组件的转换效率一般在 16%18% 。虽然单晶硅太阳电池转换效率高，但由于原材料的原因，电池片存在倒角，
36、使得有效发电面积减小。单晶硅光伏组件更适合于建设场地面积有限而对工程发电功率要求高的发电项目，即通过提高电池组件的效率来实现整个工程的发电容量。另外，根据试验室和工程中的测试数据，单晶硅太阳电池在工程投产的前期，功率衰减较多晶硅太阳电池快。受到材料价格及相应复杂的电池工艺影响，单晶硅成本价格居高不下，与此同时在加工过程中还伴随着高耗能、高污染的不利影响。图 5-2 单晶硅太阳电池多晶硅太阳电池使用的多晶硅材料，多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅材料和冶金级硅材料熔化浇铸而成，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提
37、高材料的利用率，组装较为方便。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，多晶硅太阳组件的转换效率一般在 14%17%，稍低于单晶硅太阳电池，同时多晶硅的光学、电学和力学性能的一致性也不如单晶硅。但国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告18其材料制造简便，电耗低，总的生产成本较低，组件价格略低于单晶硅太阳电池组件。随着技术的发展，多晶硅电池的转换效率也逐渐提高，尤其做成组件后，和单晶硅组件的效率已相差无几，因此得到广泛应用，尤其适合土地资源丰富地区的工程大面积应用。图 5-3 多晶硅太阳电池薄膜太阳电池薄膜太阳电池包括硅薄膜太阳电池（非晶硅、微晶硅、纳
38、米晶硅等）、多元化合物薄膜太阳电池（硫化镉、硒铟铜、碲化镉、砷化镓、磷化铟、铜铟镓硒等）、染料敏化薄膜太阳电池、有机薄膜太阳电池等。非晶硅薄膜太阳电池与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，生产电耗更低，规模生产前景很好。非晶硅太阳电池很薄，可以制成叠层式，或采用集成电路的方法制造，在一个平面上，用适当的掩模工艺，一次制作多个串联电池，以获得较高的电压。目前电池组件的系统效率一般为5%10.2% 。非晶硅薄膜太阳能电池在长时间的光照下会出现衰减现象（S-W 效应），组件的稳定性和可靠性相对晶体硅组件较差，影响了其在大规模光伏电站中的应用。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪
39、村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告19图 5-4 非晶硅薄膜太阳电池多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓 III-V 族化合物、硫化镉、硫化镉及铜铟硒薄膜电池等。硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。砷化镓（GaAs）III-V 化合物电池的转换效率可达 28%，GaAs 化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强 ,对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但是 GaAs 材料的价格不菲,因而在很大程度
40、上限制了用 GaAs电池的普及。铜铟硒薄膜电池（简称 CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。有机太阳电池以其材料来源广泛，制作成本低廉，耗能少，可弯曲，易于大规模生产等突出优势显示了其巨大开发潜力，但目前的光电转换效率较低，未形成产业化。染料敏化纳米薄膜太阳电池的性能主要是由纳米多孔薄膜、染料光敏化剂、电解质、反电极（光阴极）等几个主要部分决定的。通过优化电池各项关键技术国网湖北省电力公司长阳县渔峡口
41、镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告20和材料的性能，并通过小面积的系列实验和优化组合实验来检测各项参数对电池性能的影响，光电转换效率最高可达 9%，未形成产业化。非晶薄膜太阳电池除了薄膜厚度非常薄、只需少量的原料等因素而使得电池组件的价格较晶体硅太阳电池便宜外，其弱光发电性能和功率温度系数较晶体硅太阳电池好，相比同等条件下晶体硅电池可多发电。根据目前世界各国薄膜太阳电池的应用情况来看，薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。聚光太阳电池聚光太阳电池组件由聚光太阳电池、聚光器、太阳光追踪器组成
42、，目前以示范性应用为主。聚光太阳电池，与普通太阳电池略有不同，因需耐高倍率的太阳辐射，特别是在较高温度下的光电转换性能要得到保证，故在半导体材料选择、电池结构和栅线设计等方面都要进行一些特殊考虑。最理想的材料是砷化镓，其次是单晶硅材料。一般硅晶材料只能吸收太阳光谱中 4001100nm 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 3001900nm 波长的能量，相对其转换效率可大幅提升，其太阳能能量转换效率可达 30%40%。整个装置的转换效率为 17%25% 。聚光器将较大面积的阳光聚在一个较小的范围内，以增加光强，克服太阳辐射能流密度低的缺陷，把太阳电池放置在
43、这一位置，从而获得更多的电能输出。不过因聚光引起的温度上升会损伤太阳电池单元及发电系统，因此往往必须要抑制聚光率才可以使聚光器的倍率大于几十，其结构可采用反射式或透镜式。聚光太阳电池必须要在位于透镜焦点附近时才能发挥功能，因此为使模块总是朝向太阳的方位，必须配置太阳追踪系统，聚光器的跟踪装置一般采用光电自动跟踪。此设计虽然可以提高转换效率，但却存在透镜、聚光发热释放槽（散热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。聚光装置可有效地减少晶体硅电池板的面积，从而降低成本，但跟踪装置将会使得造价有所增加，加上运行阶段传动装置的维护费用和能耗，工程造价反而会增加，目前在小范
44、围内有示范性应用。同时，聚光装置不能利用散射光能量，国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究报告21不适合在散射辐射所占总辐射比例较高的地区使用。图 5-5 低倍聚光太阳电池图 5-6 高倍聚光太阳电池5.1.2 太阳电池性能技术比较世界各国研发出了多种太阳电池，部分尚处于小范围尝试阶段，未进入产业化大面积推广阶段，目前硅基材料的太阳电池占据市场的主流，单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池及非晶硅薄膜太阳电池占整个光伏发电市场的 90%以上，而非晶硅薄膜太阳电池近年来发展非常快。下面对三类五种太阳电池组件进行比较。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp
45、光伏项目可行性研究报告22表 5-1 太阳电池组件比较表晶硅类 薄膜类电池种类单晶硅 多晶硅 非晶硅 碲化镉 铜铟镓硒商用效率 16%20% 14%17% 5%10.2% 5%8% 5%8%试验室效率 25% 21% 12.8% 16.4% 19.5%使用寿命 25 年 25 年 25 年 25 年 25 年组件层厚度 厚层 厚层 薄层 薄层 薄层规模生产 已形成 已形成 已形成 已形成 已证明可行能量偿还时间 23 年 23 年 12 年 12 年 12 年主要原材料 硅 硅 材料多样 镉有剧毒铟和硒是昂贵的稀有金属生产成本 高 较高 较低 相对较低 相对较低主要优点 效率高技术成熟 效率较
46、高技术成熟 弱光效应好 成本较低弱光效应好成本相对较低弱光效应好成本相对较低1）多晶硅太阳电池和单晶硅太阳电池以其稳定的光伏性能和较高的转换效率，是光伏发电市场的绝对主流，在世界各地得到了广泛的应用，也是本项目的首选设备，其国内的市场供应量非常充足。同单晶硅太阳电池相比，多晶硅太阳电池转换效率稍低，但单瓦造价相对便宜，尤其是大功率组件价格要更便宜（采用大功率组件可以降低土建等费用，从而降低工程投资），适合建设项目用地比较充足、可大面积铺设的工程，而单晶硅太阳电池更适合建设项目用地紧缺、更强调高转换效率的工程。另外，根据设备厂的资料，多晶硅太阳电池在工程项目投运后效率逐年衰减稳定，单晶硅太阳电池
47、投运后的前几年电池的效率逐年衰减稍快，以后逐年衰减稳定。本项目太阳电池组件的造价在工程造价中的比重相对较高，有必要降低太阳电池组件价格以节省工程投资。综合考虑本项目的建设用地情况，推荐选用大功率多晶硅电池组件。2）薄膜太阳电池组件相对晶体硅太阳电池组件而言，组件转换效率较低，建设占地面积大。我国大陆地区没有大规模性生产碲化镉薄膜太阳电池组件、铜铟镓硒薄膜太阳电池组件厂商，产品采购主要依赖进口，且其产品价格比非晶硅薄膜太阳电池组件高。根据本项目实际情况，不选用薄膜太阳能电池。综合考虑以上各种因素，本项目拟选用多晶硅光伏组件。国网湖北省电力公司长阳县渔峡口镇西坪村大山 6MWp 光伏项目可行性研究
48、报告235.1.3 多晶硅光伏组件选型光伏组件是光伏发电系统的核心部件，其各项参数指标的优劣直接影响着整个光伏发电系统的发电性能。光伏组件性能的各项参数主要包括：标准测试条件下组件峰值功率、峰值电流、峰值电压、短路电流、开路电压、最大系统电压、组件效率、短路电流温度系数、开路电压温度系数、峰值功率温度系数等。多晶硅光伏组件的功率规格较多，从 5Wp 到 310Wp 国内均有厂商生产，且产品应用也较为广泛。由于本项目系统装机容量为 6.15648MWp，组件用量大，占地面积广，组件安装量大，所以设计优先选用大功率光伏组件，以减少占地面积，降低组件安装量。施工进度快，且故障机率减少，接触电阻小，线
49、缆用量少，系统整体损耗相应降低。另外，通过市场调查，国内主流厂商生产应用于大型并网光伏发电系统的多晶硅光伏组件，其规格大多数在 150Wp 到 300Wp 之间，目前国内255Wp、260Wp、265Wp 组件应用居多，对以上三种组件参数进行对比，对比结果见表 5-2。表 5-2 各种组件的技术参数表参数 组件 1 组件 2 组件 3标准测试条件下峰值功率 (Wp) 265 260 255最佳工作电流(Imp) 8.56 8.42 8.28最佳工作电压(Vmp) 31.0 30.9 30.8短路电流(Isc) 9.02 8.89 8.76开路电压(Voc) 37.8 37.7 37.6最大系统电压(V) 1000 1000 1000组件效率（%） 16.3 16.0 15.7短路电流温度系数（%/） 0.067 0.067 0.067开路电压温度系数（%/） -0.33 -0.33 -0.33峰值功率温度系数（%/） -0.42 -0.42 -0.42输出功率公差 0/+5% 0/+5% 0/+5%组件尺寸 (mm) 16509924
