1、 “高大上高大上”别墅别墅 6K6KW W光伏发电系统光伏发电系统可行性方案可行性方案 编制编制：袁思广袁思广 2013 年年 12 月月 4 日日 一一、项目概况项目概况 本项目拟在*高档别墅安装 6KW 多晶硅电池组件，使用 2 台 2.5kw 的逆变器组成并网发电系统，电量可优先供家庭负载使用，余量在输送给国家电网，光伏发电电能质量安全可靠，完全满足电网要求，不会对其电网产生不良影响。光伏组件平铺在别墅的屋顶上，周围无遮挡，且用户耗电量大，非常适合建设分布式光伏发电。二二、太阳能光伏系统太阳能光伏系统 2.1 2.1 光伏发电系统简介光伏发电系统简介 所谓并网光伏发电系统是指太阳电池利用
2、太阳辐射能量产生的直流电（即太阳电池的“光生伏特效应”）通过并网光伏逆变器转换成交流电向电网输送的系统，其本质是利用太阳能进行发电的发电站。与通过煤、石油和天然气等传统能源进行发电的发电站系统相比，并网光伏发电系统具有可再生、无污染等显著优点。并网光伏发电系统由以下几个主要部分构成：1）光伏组件阵列：其作用是利用光生伏特效应将太阳辐射的能量转换为直流电，系统向电网输送的所有电能均由其提供。2）并网光伏逆变器：其作用是将光伏组件阵列输出的直流电通过电力电子转换装置转换成符合上网要求的交流电。3）公共电网：其作用是吸收并网光伏逆变器产生的电能，通常可以将其看作一个无限大的交流储能装置。4）并网光伏
3、发电系统中一般还都配有直流汇流箱及直流配电柜、交流配电柜、监控系统等设备，对于大功率的并网光伏系统，通常还配有大容量变压器以将其产生的电能直接送入高压电网。图 1-1 是典型的并网光伏发电系统的结构示意图。图 1-1 典型的并网光伏发电系统结构示意图 分布是光伏发发电，是指在用户所在场地附近建设，运行方式以用户侧自发自用为主，多余电量上网，且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。2.2 2.2 国内分布式光伏产业扶持政策国内分布式光伏产业扶持政策 太阳能作为一种可永续利用的清洁能源，有着巨大的开发应用潜力。人类赖以生存的自然资源几乎全部转换自太阳能，人类利用太阳能的历史更是可以追溯到人类起源
4、时代，太阳能是人类得以生存发展的最基础的能源形式，从现代科技的发展来看，太阳能开发利用技术的进步有可能决定着人类未来的生活方式。太阳能光伏发电技术的开发始于上世纪 50 年代。随着全球能源形势趋紧，太阳能光伏发电作为一种可持续的能源替代方式，于近年得到迅速的发展，并在世界范围内得到广泛应用。2013 年 8 月 30 日，让光伏行业翘首期盼的分布式光伏上网发电电价的具体补贴细则出台更加鼓舞了投资者的信心，为光伏行业的健康和高速发展奠定坚实基础。通知明确，对光伏电站实行分区域的标杆上网电价政策。根据各地太阳能资源条件和建设成本，集中式光伏电站在全国将分为三类资源区，分别执行每千瓦时 0.9 元、
5、0.95 元、1 元的电价标准。而对于分布式光伏发电项目，实行按照发电量进行电价补贴的政策，电价补贴标准为每千瓦时 0.42 元。有多余电量上网，电网还会按照脱硫煤电价回收，每度电按照 0.45 元的价格进行计价。按照“十二五”规划，未来三年我国平均每年光伏装机容量将新增 1000 万千瓦，到2015 年达到 3500 万千瓦的装机容量。2.3 2.3 项目地理位置及环境项目地理位置及环境 苏州市*区位于江苏省东南部，苏州市区最南端，地处北纬 30463114、东经 1202112054。四季分明，雨量充沛，光照充足，光、热资源丰富，适合建设光伏系统。详细资料见下表：月份 空气温度 相对湿度
6、每日的太阳辐射-水平线 大气压力 风速 地面温度 C%kWh/m2/d kPa m/s C 一月 4.8 73.70%2.63 102.5 4.9 5.3 二月 5.9 73.50%3.09 102.3 4.9 6.3 三月 9 74.90%3.53 102 4.5 9.5 四月 14 77.00%4.28 101.5 4.3 14.4 五月 18.5 79.80%4.84 101 4 18.9 六月 22.4 84.60%4.58 100.5 4.1 23 七月 25.9 87.20%5.17 100.4 4.2 26.6 八月 25.8 86.50%4.78 100.5 4.1 26.6
7、九月 22.7 80.80%4.07 101.1 4.3 23.1 十月 17.9 75.10%3.36 101.8 4.3 18.3 十一月 12.7 73.90%2.79 102.2 4.6 13.2 十二月 7.3 73.50%2.58 102.6 4.7 7.8 年平均数 15.6 78.40%3.813.81 101.5 4.4 16.116.1 表 1-1 全年的地理气候信息（来源于 NASA 气象资料）2.4 2.4 供电技术条件供电技术条件 工作电压：单相 AC220V/50Hz 发电类型：太阳能光伏并网发电，自发自用余量上网 阵列容量：6000W 逆变器额定功率：2 台 2.
8、5kw 逆变器 三三、光伏光伏并网发电系统设计并网发电系统设计 3.1 3.1 系统原理系统原理 该项目系统拟采用 50W 多晶硅太阳能组件，共 24 块，配置 2 台 2.5kw 光伏并网逆变器，以及配电箱（含计量）和通讯模块（可选配），系统总容量为 6000W。太阳能组件发出的直流电经过逆变器，逆变成交流电，再经过配电箱后直接并入用户侧 220V 低压电网。配电箱内置断路器、防雷器以及双向电能计量表，发电系统产生的电优先供给负载使用，多余电量通过双向电能计量表后送入电网，产生卖电收益。图 3-1 家庭光伏发电示意图 图 3-2 系统电气连接图 3.2 3.2 设计方案设计方案 3.2.3.
9、2.1 1 组件安装方式组件安装方式 本项目别墅屋顶为倾斜面屋顶，按照屋顶倾角平铺方式安装。即将太阳能板平行安装于斜屋顶上，采用铝合金挤压导轨，斜装卡件，卡块和各种各样的屋顶挂钩能够被高度预装从而使安装简便快捷，节省人力成本和安装时间。定制的长度可以消除现场焊接和切割的必要，所有的结构零件均为高强度不锈钢和阳极氧化铝合金从而保证了安装地点的高防腐性、结构强度及美观性。图 3-3 安装方式图 3.2.2 3.2.2 光伏阵列布置光伏阵列布置 根据别墅屋顶倾斜度屋面、组件尺寸（1640*992mm）和安装美观性等情况，选着合适的南面和北面安装光伏组件，作了以下排布。3.2.3 3.2.3 主要设备
10、选型主要设备选型 （1）组件 本项目拟采用功率 250W 多晶硅电池组件。该组件的性能参数如下表所示：组件类型 多晶硅组件 电气 参数 功率 250Wp3%额定电压 32V 额定电流 7.81A 开路电压 37.98V 短路电流 8.248A 机械 性能 参数 重量 20kg 使用胶体类型 EVA 电池片效率 17.8%工作温度-4085 组件使用寿命 25 年，10 年内组件功率不低于标称功率的 90%，25年内组件功率不低于标称功率的 80%选用的组件已通过权威机构认证，如金太阳认证金太阳认证、TUVTUV 认证认证、CECE 认证认证、IECIEC 认认证证、CQCCQC 认证认证。（2
11、）并网逆变器 并网逆变器是光伏并网系统的控制核心，对太阳能产生的电流进行转换与控制的设备。户用型光伏并网逆变器输出的功率等级范围通常为 1KW30KW 或者几十千瓦以下，这类的逆变器通常要满足以下几个要求：单相或三相低/中压并网；无变压器设计，大于 96%的转换效率；壁挂式安装，IP65 防护等级，满足户外使用条件；整机轻便，显示界面友好，造型美观等。防孤岛效应保护功能，一旦检测到电网失电，逆变器会立即停止工作，最大程度的避免电力系统中的设备损坏同时保护维护人员的人身安全。以上这些基本要求实际上满足了最终用户、系统集成商以及安装商等各方面的需求。户用型光伏并网逆变器能够安全可靠的并网运行，方便
12、安装和维护。本项目拟采用 2 台单相输出的 3KW 并网逆变器。逆变器型号如下 ：并网逆变器功率（W）2500 最大直流输入功率（Wp）2800 启动电压（Vdc）150 MPPT 电压范围(Vdc)150380 最大输入电流(A)15 总电流波形畸变率（%）3%（额定功率）额定输出功率(W)2500 额定电网电压 230 并网电压范围(Vac)180260 额定并网频率范围(Hz)50Hz/60 Hz 功率因数 0.99 最大效率(%)97.3 尺寸 W/H/D(mm)288417126 重量(kg)29（3）配电箱 本项目采用标准配电箱，具体也可以根据用户实际安装容量进行定制设计。配电箱内
13、置交流断路器和电能计量装置。3.2.43.2.4 系统配置清单系统配置清单 序号 部件名称 规格 单位 数量 备注 1 光伏组件 250W 多晶硅太阳能组件 块 24 具备相关认证资格 2 并网逆变器 2.5KW（单相）台 2 3 交流配电箱 1 台 1 含断路器、双向电表 4 监控系统 1 套 1 可选配 5 光伏电缆 2PFG 1*4mm 米 待定 6 交流电缆 YJV-3*4mm2 米 待定 7 支架 6000W 套 1 8 安装附件 套 1 据材料估算，系统造价在 10 元/W 左右，那么 6KW 的光伏系统造价为 6 万。四四、发电量预测及效益分析发电量预测及效益分析 太阳能为清洁能
14、源，政府一直大力支持新能源发展，鼓励企业个人安装分布式发电项目，对其给予政策支持、经济补助、安装申报绿色通道等便利，各省最新政策对分布式发电项目在国家补助的基础上还有地方补助。江苏对于分布式光伏发电项目，实行按照发电量进行电价补贴的政策，电价补贴标准为每千瓦时 0.42 元。有多余电量上网，电网还会按照脱硫煤电价回收，每度电按照 0.45 元的价格进行计价。另外在无锡和南通光伏试点，还有地方 0.25元的度电补贴。4.1 4.1 月均发电量概算月均发电量概算 项目地北纬 30463114、东经 1202112054，根据 NASA气候条件（表 1.1），经专业设计软件 PVSYST 可以算出
15、6000W 的月均发电量如下：月份 太阳辐射量 kWh/m2/d 理论发电量 Kwh 一月 81.53 406 二月 89.61 446 三月 109.43 545 四月 128.4 639 五月 150.04 747 六月 137.4 684 七月 160.27 798 八月 148.18 738 九月 122.1 608 十月 104.16 519 十一月 83.7 417 十二月 79.98 398 全年 1390.65 6946 月均 116.2 579 由上可知本项目 6000W 的安装量第一年发电量为6946KWh。4.2 4.2 年均发电量概算年均发电量概算 随着时间的推移，光伏
16、组件实际功率会衰减，系统总效率会逐年下降，每年衰减了约 0.8%。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%。25 年内发电量估算如下。屋顶光伏发电系统 25 年内的发电量：时间 年发电量（Kwh）时间 年发电量（Kwh）第 1 年 6946 第 14 年 6257 第 2 年 6890 第 15 年 6207 第 3 年 6835 第 16 年 6158 第 4 年 6781 第 17 年 6108 第 5 年 6726 第 18 年 6059 第 6 年 6673 第 19 年 6011 第 7 年 6619 第 20 年 5963
17、第 8 年 6566 第 21 年 5915 第 9 年 6514 第 22 年 5868 第 10 年 6462 第 23 年 5821 第 11 年 6410 第 24 年 5774 第 12 年 6359 第 25 年 5728 第 13 年 6308 年均发电量年均发电量 6318 2525 年发电量年发电量 157959 从上表的数据可以预测本项目 25 年累计发电量为157959kWh，25 平均每年发电量为6318kWh，前 10 年发电量为 6701kWh。4.34.3 经济效益经济效益 本项目属于分布式光伏发电项目，实行按照发电量进行电价补贴的政策，电价补贴标准为每千瓦时 0
18、.42 元。有多余电量上网，电网还会按照脱硫煤电价回收，每度电按照 0.45 元的价格进行计价。对分布式发电经济收益进行核算，按两种极端情况：1、所发电量全部输送到电网，卖给国家，按现阶段国家对光伏应用示范区的电量补贴标准暂定每度按当地脱硫电价 0.45 元，国家对分布式家庭发电每度0.42 元补贴，这样可以折算每度 0.87 元的收益，前 10 年平均每年发电收益：M1=0.87x6701=5829.87 元，总成本 25000 元收回年限 N1=60000/5829.875=10.29年。2、所发电量全部由家庭负载使用，无上传电量，按家庭用电价格 0.637 元/度（阶梯电价，家庭用电越大
19、，价格越高），国家对分布式家庭发电每度 0.42元补贴，这样可以折算每度 1.057 元的收益，每年发电收益：M1=1.057x6701=7082.96 元，总成本 25000 元收回年限 N1=60000/7082.96=8.47年。所以家庭用户安装 6000W 光伏发电系统，8 年左右即可收回成本，而光伏设备的使用寿命为 25 年，所以投资回报率很高。4.44.4 环境效益环境效益 安装 6000W 的光伏发电系统 25 年的发电量为157959KWh。与传统的火电相比则 25 年减少的二氧化碳的排量为 147.8 吨，相当于节省标准煤 56 吨，减少二氧化硫排量为 1.36 吨，减少氮氧
20、化物的排量为 398Kg，有效地缓解日益增加的能源与环境压力，实现经济的可持续发展。五五、项目可行性分析结论项目可行性分析结论 1）充分利用太阳能光伏发电符合当前的国家节能减排的政策，政策利好。2）太阳能是一种值得大力推广的清洁可再生能源，光伏发电应用的发展有利于环境及生态的保护。3）本项目拟建设与建筑完美结合的光伏屋顶发电系统，且安装后具有非常好的视觉效果，示范效应突出。同时可作为屋顶的隔热层，减轻了夏季空调的负荷。4）关键设备如晶体硅太阳电池组件及组串型逆变器的技术水平已十分成熟，同时屋顶光伏电站系统建设的相关技术也已相当成熟，本项目太阳电池组件及逆变器的选型与设备的产业现状相吻合。5）高档别墅屋顶 6kw 光伏发电项目顺利建成之后，预测平均每年发电量约6318千瓦时，发出的电能可以就地供户主自身使用，减低用电成本。6）高档别墅屋顶 6kw 光伏发电项目顺利建成之后，提升了别墅的使用价值，提高户主的品位。7）通过响应国家政策，获取光伏补贴，该项目不仅推动新能源发展，减少社会污染的排放，还具有非常好的经济效益。
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