太阳能光伏电站概述太阳能光伏电站概述及其设计概算编制及其设计概算编制20092009年年9 9月月9 9日日第一部分第一部分 太阳能发电技术概述太阳能发电技术概述 太阳能是可再生能源，它资源丰富、遍地都有，既太阳能是可再生能源，它资源丰富、遍地都有，既太阳能是可再生能源，它资源丰富、遍地都有，既太阳能是可再生能源，它资源丰富、遍地都有，既可免费使用、又无需开采和运输，还是清洁而无任何可免费使用、又无需开采和运输，还是清洁而无任何可免费使用、又无需开采和运输，还是清洁而无任何可免费使用、又无需开采和运输，还是清洁而无任何污染的能源。污染的能源。污染的能源。污染的能源。 太阳能由于可以转换成多种其他形式的能量，其应太阳能由于可以转换成多种其他形式的能量，其应太阳能由于可以转换成多种其他形式的能量，其应太阳能由于可以转换成多种其他形式的能量，其应用的范围非常广泛，主要有太阳能发电、太阳能热利用的范围非常广泛，主要有太阳能发电、太阳能热利用的范围非常广泛，主要有太阳能发电、太阳能热利用的范围非常广泛，主要有太阳能发电、太阳能热利用、太阳能动力利用、太阳能光化利用、太阳能生物用、太阳能动力利用、太阳能光化利用、太阳能生物用、太阳能动力利用、太阳能光化利用、太阳能生物用、太阳能动力利用、太阳能光化利用、太阳能生物利用和太阳能光利用和太阳能光利用和太阳能光利用和太阳能光光利用等。光利用等。光利用等。光利用等。 太阳能的利用主要有两大重点方向：太阳能的利用主要有两大重点方向： 一是把太阳能转化为热能，另一个就是将太阳能转一是把太阳能转化为热能，另一个就是将太阳能转化为电能。化为电能。太阳能利用的优点太阳能利用的优点普遍性：太阳光照射的面积散布在地球大部分角落，仅差入射角不同而造成的光能有异，但至少不会被少数国家或地区垄断，造成无谓的能源危机。永久性：太阳的能量极其庞大，科学家计算出至少有六百万年的期限，对于人类而言，这样的时间可谓是无限。太阳能利用的优点太阳能利用的优点无污染性：现今使用最多的矿物能源，其滋生的问题不外是废物的处理，物体不灭，能源耗竭越多，产生污染也相对增加，太阳能则无危险性及污染性。在人类与自然和平共处的原则下，使用太阳能最不伤和气，运行期所需费用极少，而每年至少可生11017千瓦的电力。太阳能利用的缺点太阳能利用的缺点 稳定性差：受日夜季候的影响，太阳能不断地生变化。 装置成本过高：吸收太阳能的受光面积须达一定规模方有效果，因此相对成本提高。有人针对太阳能的污染问题提出“目视污染”，意即庞大的太阳能收集器造成视觉上的污染。太阳能发电的前景太阳能发电的前景专家预测，到2050年，全世界消耗电量的四分之一将是太阳电，到21世纪末，可能会达到50以上。到那时候，人类居住的房屋将发展成金字塔型。因为外壁用“非晶硅太阳能砖”砌成的这种形状的住宅，可用最大面积采光发电，并用高效的贮电装置贮存起来供人们使用。 太阳能发电的前景太阳能发电的前景人类将在宇宙空间建设大型的太阳能发电厂，卫星上的电能将通过微波输电设备，源源不断地送回地球，且损耗率低于2，人们再也不用为地球上能源枯竭和污染问题而发愁了。产生工业三废（废水、废气、废渣）的大批火力发电厂也将退出历史舞台，人类的家园将更加美好。1.1 太阳能热发电太阳能热发电 将吸收的太阳辐射将吸收的太阳辐射热能转换成电能热能转换成电能的发电的发电技术称太阳能热发电技术，它包括两大类型：技术称太阳能热发电技术，它包括两大类型： 一是利用太阳热能直接发电；一是利用太阳热能直接发电； 二是太阳热能间接发电，就是利用光二是太阳热能间接发电，就是利用光热热电转换，即通常所说的太阳能热发电。电转换，即通常所说的太阳能热发电。 根据太阳能热动力发电系统中所采用的集热根据太阳能热动力发电系统中所采用的集热器的型式不同，该系统可以分为器的型式不同，该系统可以分为分散型分散型和和集中集中型型两大类。两大类。太阳能热发电类型分散型发电系统是将抛物面聚光器配置成很多组，然后把这些集热器串联和并联起来，以满足所需的供热温度。集中型发电系统也称为塔式接受器系统，它由平面镜、跟踪机构、支架等组成定日镜阵列，这些定日镜始终对准太阳，把入射光反射到位于场地中心附近的高塔顶端的接受器上。 典型太阳能热发电站热力循环系统原理图典型太阳能热发电站热力循环系统原理图典型太阳能热发电站热力循环系统原理图典型太阳能热发电站热力循环系统原理图塔式太阳能发电系统原理图塔式太阳能发电系统原理图塔式太阳能发电系统原理图塔式太阳能发电系统原理图1 1定日镜；定日镜；定日镜；定日镜； 2 2接收器；接收器；接收器；接收器； 3 3塔；塔；塔；塔； 4 4热盐槽；热盐槽；热盐槽；热盐槽； 5 5冷盐槽冷盐槽冷盐槽冷盐槽6 6蒸汽发生器；蒸汽发生器；蒸汽发生器；蒸汽发生器； 7 7汽轮发电机组；汽轮发电机组；汽轮发电机组；汽轮发电机组； 8 8凝汽器凝汽器凝汽器凝汽器塔式太阳能热动力塔式太阳能热动力发电的示意图发电的示意图 亚洲首座兆瓦级亚洲首座兆瓦级亚洲首座兆瓦级亚洲首座兆瓦级太阳能塔式热发电项目太阳能塔式热发电项目太阳能塔式热发电项目太阳能塔式热发电项目 该项目位于北京市延庆县，该项目位于北京市延庆县，该项目位于北京市延庆县，该项目位于北京市延庆县，将建成将建成将建成将建成100100面定日镜，收集的太面定日镜，收集的太面定日镜，收集的太面定日镜，收集的太阳光反射聚集到阳光反射聚集到阳光反射聚集到阳光反射聚集到100m100m高的太阳高的太阳高的太阳高的太阳能吸热塔的吸热器里，热能通能吸热塔的吸热器里，热能通能吸热塔的吸热器里，热能通能吸热塔的吸热器里，热能通过将水加热产生蒸汽作为动力过将水加热产生蒸汽作为动力过将水加热产生蒸汽作为动力过将水加热产生蒸汽作为动力用于发电。该项目完成后，年用于发电。该项目完成后，年用于发电。该项目完成后，年用于发电。该项目完成后，年发电量将达到发电量将达到发电量将达到发电量将达到200200多万度，可满多万度，可满多万度，可满多万度，可满足足足足10001000余户家庭一年的用电需余户家庭一年的用电需余户家庭一年的用电需余户家庭一年的用电需求。求。求。求。 目前，国际上最大的商业化太阳能热塔式发电目前，国际上最大的商业化太阳能热塔式发电站是西班牙站是西班牙PS10PS10，装机容量为，装机容量为11MWe11MWe，在建的最大，在建的最大太阳能热塔式发电站是西班牙太阳能热塔式发电站是西班牙PS20PS20，装机容量为，装机容量为20MWe20MWe。20072007、20082008两年，世界上太阳能热发电的两年，世界上太阳能热发电的在建装机容量是在建装机容量是0707年之前年之前2020年的年的8 8倍，太阳能热发倍，太阳能热发电技术已经进入快速发展时期。太阳能热发电单电技术已经进入快速发展时期。太阳能热发电单位千万投资为位千万投资为2,500-2,9002,500-2,900美元，太阳能热发电年美元，太阳能热发电年效率可达效率可达15% -20%15% -20%，发电成本，发电成本1515美分美分/kWh/kWh。随着。随着技术和规模的发展，有望在技术和规模的发展，有望在20202020年发电成本降至年发电成本降至4 4美分美分/kWh/kWh左右。左右。 太阳能光发电太阳能光发电是指不通过热过程直接将太阳是指不通过热过程直接将太阳的光能转换成电能的太阳能发电方式，可分为光的光能转换成电能的太阳能发电方式，可分为光伏发电、光感应发电、光化学发电、光生物发电，伏发电、光感应发电、光化学发电、光生物发电，其中光伏发电是太阳能光发电的主流，通常所说其中光伏发电是太阳能光发电的主流，通常所说的太阳能光发电就指光伏发电。的太阳能光发电就指光伏发电。 光伏发电光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太是根据光生伏打效应原理，利用太阳能电池（光伏电池）将太阳能直接转化成电能。阳能电池（光伏电池）将太阳能直接转化成电能。 2.2 光伏发电光伏发电2.2.1 太阳能光伏发电优缺点太阳能光伏发电优缺点优点：优点：(1)(1)结构简单，体积小，重量轻。结构简单，体积小，重量轻。 (2)(2)易安装，易运输，建设周期短。易安装，易运输，建设周期短。(3)(3)容易启动，维护简单，随时使用，保证供应。容易启动，维护简单，随时使用，保证供应。(4)(4)清洁，安全，无噪声。清洁，安全，无噪声。(5)(5)可靠性高，寿命长。可靠性高，寿命长。(6)(6)故障率低。故障率低。(7)(7)降价速度快，能量偿还时间有可能缩短。降价速度快，能量偿还时间有可能缩短。缺点：缺点：(1)(1)能量分散，占地面积大。能量分散，占地面积大。(2)(2)间歇性大。除了间歇性大。除了昼夜昼夜这种周期变化外，太阳能这种周期变化外，太阳能光伏发电还常常受光伏发电还常常受云层云层变化的影响。小功率光伏变化的影响。小功率光伏发电系统可用蓄电池补充，大功率光伏电站的控发电系统可用蓄电池补充，大功率光伏电站的控制运行比常规火电厂、水电站、核电厂要复杂。制运行比常规火电厂、水电站、核电厂要复杂。(3)(3)地域性强。地域性强。2.2.2 光伏发电发展概况（1）国际光伏发电情况及特征（a）市场迅猛增长2000年2008年，年装机容量平均增长45%，累计装机容量平均增长34%；2008年，新增装机容量5950MW，较上年增长110%； 累计装机容量14730MW； 全球光伏业产值371亿美元。全球及欧洲光伏系统累计装机量及增速 （数据来源：欧洲光伏协会）全球历年光伏发电系统年装机量（b）欧美日是光伏系统的主要市场欧洲：2008年 新增装机容量4870MW，占全球新增 82%； 较上年增长219%； 累计装机容量9003MW； 占全球累计61.2%，较上年增长100%。个例：2008年 西班牙 新增装机容量2460 MW，较上年增长285%，占当年全球 新增 41%； 德国 新增装机容量1860 MW，较上年增长40%； 美国 新增装机容量 360 MW，较上年增长64%； 韩国 新增装机容量 280 MW，较上年增长537%； 意大利第五，日本第六。2008年全球光伏系统新增装机量分布2007年全球并网发电占全部光伏系统装机量的90%；德国、日本并网站99%；建筑光伏一体化占主要位置。（c）并网发电占主导地位2007年光伏电池市场（按应用领域）分布（d）光伏发电成本下降，但仍很高，发展靠政策扶植 2007年不同能源发电成本比较（2）我国光伏发电情况及特点（a）规模小，发展相对缓慢20002008年，平均增长29%，低于世界平均水平（34%）2008年 新装机容量45MW，占全球0.8%截至2008年累计装机容量145MW 2007 年我国光伏系统安装量及市场份额应用领域装机容量（MWp）市场份额（）农村电气化(包括农村道路照明)945通信和工业应用315光伏产品（路灯、草坪灯、城市景观、LED 照明、交通信号等）630并网光伏发电非聚光1.710低倍聚光(内蒙古上海)0.3合计20100（b）独立光伏系统占光伏市场主导地位世界光伏电池（组件）产量快速增长 19882007年 光伏电池平均增长量率30% ， 2008年 全球光伏电池产量达：6850MW，较2007年增长 67% 中国是世界光伏电池的最大供货商 晶硅电池占主导地位，薄膜电池所占比例呈上长升趋势 晶硅光伏电池一直占主导地位，现仍占80%以上； 薄膜电池近几年发展很快，2004年2008年产量年均增长率达83%，2008年产量890MW，较2007年增长96%，市场份额上升到3%。 光伏产业发展概况世界 产业规模快速扩大 2007年 光伏产业产值 909亿元， 从业人数 8.28万人；2008年 光伏产业产值 2000亿元， 从业人数 20万人；光伏产业发展概况 我国已成为世界光伏电池生产大国 2007年中国（大陆）电池生产企业50余家，生产能力2900MW，产量1088MW,比上年增长148.1%，占全球产量的26.3%，正式成为世界第一大家；2008年电池产量约2000MW，较2007年增长83%，占世界产量29%；2007年我国电池组件生产能力3800MW，产量1717MW，2008年产量约2500MW，较2007年增长46%，占世界总产量的40% 在全球电池年产量超过20MW的35家企业中，中国企业14家（包括台湾4家），占35家产量的36%。 我国晶硅电池占主导地位 2007年占电池总产量的97%，2008年占95%； 薄膜电池正在发展。 多晶硅供应及电池销售对国际市场依存度很高 2008年我国电池制造业需多晶硅16150吨，当年自产4800吨，其余70%进口； 2008年我国组件产量与电池产量差500MW，从国外进口； 2008年我国光伏电池97%出口。 我国光伏产业呈现“集聚”发展 环渤海，以单晶硅为主； 长三角，以光伏电池和组件为主； 珠三角，以光电类小产品为主； 中西部，以多晶硅生产为主。光伏产业发展概况2.2.3 2.2.3 太阳能电池发电原理太阳能电池发电原理太阳能电池发电原理太阳能电池发电原理 当太阳光照射到太阳能电池表面时，一部分光子被当太阳光照射到太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在结两侧集聚形成了电位了越迁，成为自由电子在结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。流流过外部电路产生一定的输出功率。 这个过程的的这个过程的的实质实质是：光子能量转换成电能的过程。是：光子能量转换成电能的过程。 光伏发电原理图光伏发电原理图太阳能电池发电原理图太阳能电池发电原理图2.2.4 2.2.4 太阳能光伏发电系统的组成太阳能光伏发电系统的组成 一套基本的太阳能一套基本的太阳能发电系统发电系统是由是由太阳电池板太阳电池板、充电控制器充电控制器、逆变器逆变器和和蓄电池蓄电池构成构成 ：太阳能电池组件直/交流逆变器交流负荷光伏并网发电系统概要图光伏并网发电系统概要图 （1 1）太阳能电池板（电池组件）太阳能电池板（电池组件） 太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中是太阳能发电系统中价值最高价值最高的部分。的部分。 其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。电池中存储起来，或推动负载工作。 一般根据用户需要，将若干太阳电池板按一定方式一般根据用户需要，将若干太阳电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵，再配上适当的支架及接连接，组成太阳能电池方阵，再配上适当的支架及接线盒组成。线盒组成。目前商业化的太阳能光伏电池分类 能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。各种材料太阳能电池特点各种材料太阳能电池特点种类电池类型商用效率优点晶硅电池单晶硅1417%效率高技术成熟多晶硅1315%效率高技术成熟薄膜电池非晶硅57%弱光效应好成本相对较低碲化镉58%弱光效应好成本相对较低铜銦硒58%弱光效应好成本相对较低 硅系列太阳能电池中，单晶硅和多晶硅电池继硅系列太阳能电池中，单晶硅和多晶硅电池继续占据光伏市场的主导地位，单晶硅和多晶硅的比续占据光伏市场的主导地位，单晶硅和多晶硅的比例已超过例已超过90%90%，而这一发展趋势还在继续增长。，而这一发展趋势还在继续增长。 （2 2）逆变器）逆变器 太阳能的直接输出一般都是太阳能的直接输出一般都是12VDC12VDC、24VDC24VDC、48VDC48VDC。为了能够满足。为了能够满足并网输电要求，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流并网输电要求，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电。逆变器就是一种将低压直流电转变为交流电的电子设备，因为我电。逆变器就是一种将低压直流电转变为交流电的电子设备，因为我们通常是将们通常是将220220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。相反，因此而得名。 500kW并网逆变器并网逆变器40kW并网逆变器并网逆变器一些光伏电站图片美国加利福尼亚塔式热发电站美国加利福尼亚塔式热发电站第二部分第二部分 光伏电站概（估）算编制光伏电站概（估）算编制2.1 2.1 编制依据编制依据 参考风电标委参考风电标委2007000120070001号文发布的：号文发布的： 风电场工程可行性研究报告设计概算编制办风电场工程可行性研究报告设计概算编制办法及计算标准法及计算标准 风电场工程概算定额风电场工程概算定额2.2 项目划分 光伏电站工程项目划分包括：设备及安装工程、建筑工程和其他费用三部分。 2.3 费用构成 光伏电站工程投资由设备购置费、建筑安装工程费、其他费用、基本预备费、价差预备费和建设期利息组成。 2.4 光伏电站设计概算篇章内容 （1）编制说明 （2）概算表 工程总概算表工程总概算表单位：万元序 号工程或费用名称设备购置费建筑安装工程费其他费用合计占投资额一设备及安装工程16950.08429.7917379.8773.58%1发电设备及安装工程16488.06283.1316771.192升压设备及安装工程294.25100.37394.623通信和监控系统设备及安装工程72.0030.89102.894其他设备及安装工程95.7715.40111.17二建筑工程2781.412781.4111.78%1发电设备基础工程1728.511728.512变配电工程31.8331.833房屋建筑工程368.37368.374交通工程302.03302.035施工辅助工程35.0035.006其他315.67315.67工程总概算表工程总概算表单位：万元序 号工程或费用名称设备购置费建筑安装 工程费其他费用合计占投资额三其他费用2462.492462.4910.42%1建设用地费803.50803.502建设管理费662.10662.103生产准备费96.8996.894勘察设计费900.00900.00一三部分合计16950.08 3211.20 2462.4922623.77 95.78%基本预备费 452.481.92%静态总投资23076.2597.69%价差预备费建设期贷款利息545.052.31%总投资23621.30100.00%设备及安装工程概算表设备及安装工程概算表第一部分 设备及安装工程一发电设备及安装工程1光伏阵列设备及安装工程多晶硅电池组（280W/块）汇流箱2逆变及变配电设备及安装工程逆变器 500kW1kV直流进线柜400V交流配电柜3集电线路电缆 YJV22-1kV-24电缆 YJV22-1kV-235设备及安装工程概算表设备及安装工程概算表二升压设备及安装工程1主变压器系统箱式变压器 1000kVA-35/0.27其他2主要电气设备0.4kV断路器 DW1-2500A35kV负荷开关35kV进线柜35kV出线柜35kV电压互感器柜200Ah直流柜双接地隔离开关 GW4-35W/630A避雷器其他3站用电系统箱式变压器 100kVA箱式变压器 315kVA站用变压器柜4电缆及出线电力电缆 YJV22-35kV-39535kV架空线路设备及安装工程概算表设备及安装工程概算表三通信和监控系统设备及安装工程环境检测系统计算机监控及通信系统光电适配器工业电视设备光缆设备及安装工程概算表设备及安装工程概算表四其他设备及安装工程1采暖通风和空调系统辐射式电加热器 HXB-20型辐射式点加热器 HXB-15型辐射式点加热器 HXB-10型轴流风机换气扇百叶进风口2照明系统3消防及给排水系统潜水排污泵消防泵 XBD4.2/20-100L型 Q=20L/S室外地下式消火栓 SA100/65-1.0手提式磷酸铵盐干粉灭火器推车式磷酸铵盐灭火器 MFT/ABC50型4生产车辆购置费5劳动安全与工业卫生设备及安装工程6接地电池板接地线 BV-1*2.5接地扁钢 40*47其他建筑工程概算表建筑工程概算表第二部分 建筑工程一发电设备基础工程1光伏阵列基础工程土方开挖土方回填混凝土垫层 C10基础混凝土 C30钢筋镀锌钢支架2集电线路基础工程砖砌电缆沟 600600建筑工程概算表建筑工程概算表二变配电工程1主变压器基础工程土方开挖土方回填基础混凝土 C30钢筋2配电设备基础工程土方开挖土石方回填基础混凝土 C30钢筋3配电设备构筑物混凝土环形杆钢材独立避雷针 20m建筑工程概算表建筑工程概算表三房屋建筑工程1综合楼2逆变器室3水泵房4其他钢筋混凝土化粪池 10m3钢筋混凝污水蓄水池 20m3砖砌隔油池 5室外工程建筑工程概算表建筑工程概算表四交通工程进厂混凝土道路场内混凝土道路厂内环道五施工辅助工程施工电源施工水源建筑工程概算表建筑工程概算表六其他1环境保护及水土保持2消防水池 150m33劳动安全与工业卫生4其他工程场地平整防护林绿化场地硬化围墙大门其他费用概算表其他费用概算表第三部分 其他费用一建设管理费1工程前期费2建设单位管理费按建安工程量计算按设备费计算3建设监理费按建安工程量计算按设备费计算4项目咨询评审费按建安工程量计算按设备费计算5工程验收费6工程保险费其他费用概算表其他费用概算表二生产准备费1生产人员培训及提前进厂费2办公及生活家具购置费3工器具及生产家具购置费4备品备件购置费5联合试运转费三勘察设计费1勘察设计费到此结束到此结束请批评指正请批评指正