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安徽马钢淮北矿业有限责任公司备用尾矿池20MWp光伏发电项目可行性研究报告（word版）.doc

在光伏每日发电的时间段折合成峰平谷的平均电价为0.7元/kW·h(含税)，光伏年发电小时数为1059、基准收益率为7%的条件下，总投资收益率为7.27%，资本金净利润率为12.41%，全部投资财务内部收益率（所得税后）：9.65%，资本金财务内部收益率10.71%，全部投资回收期（年）（所得税后）：9.57年。

项目财务内部收益率高于设定的基准收益率，因此该项目具有一定的盈利能力。

可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源，这些能源基本上直接或间接来自太阳能，具有清洁、高效、环保、节能、经济等特点。太阳能资源具有取之不尽、用之不竭、不污染环境、不破坏生态、分布广泛、就地可取等优点，利用前景广阔。

2.1 区域太阳能资源概况

根据太阳年曝辐射量的大小，依据中国气象科学研究院20世纪末研究出来的计算方法DBJ51／T 110-2019 四川省柔性饰面板块建筑外墙装饰工程技术标准(完整清晰正版).pdf，可将中国划分如下较详细的太阳能资源带。

(右下角小图为中国气象科学研究院太阳能资源分布图)

以太阳总辐射的年总量为指标，进行太阳能资源丰富程度评估。

根据中国太阳能资源带划分，安徽属于III类地区，即太阳能资源可利用区。

2.2 站址气象条件

淮北市淮北县地区光照条件较好，具有建设光伏电站取得较好收益和回报的光照条件。是建设光伏电站可选地区之一。

项目区气象要素表如下：

本工程所在地地势平坦，场址四周无山体遮挡，多年平均风速为2.1m/s，太阳能电池组件迎风面积较大，组件支架设计应当考虑风荷载的影响。

光伏电站项目所在地年平均雷暴日为32.6天，数较强雷暴区。在光伏电站的建设中，应当注意防雷和进行合理接地系统的设计。

2.3 站址太阳能资源分析

拟建光伏电站位于淮北市淮北县周集镇内，尾矿池区。

本阶段暂未收集到项目地及其附近具有代表性的太阳能辐射观测数值，因此太阳能资源分析时考虑采用NASA数据和Meteonorm数据分析，并给出分析结果。

项目地所在地区坐标取北纬32°28′东经115°58′，平均海拔30米。据此获得NASA太阳能辐射数据如下：

根据NASA数据得到的结果，项目地所在地区多年平均太阳能总辐射为5088MJ/m2，从图可以看出该地区5月~8月辐射较高，11月到2月份辐射较低。

2）METEONORM软件数据分析

本次选取项目地所在地区的METEONORM数据进行分析：

从图表可以看出，全球气象数据库软件METEONORM软件计算得出的淮北地区月太阳辐射变化情况与NASA数据推算出结果大致相当，其NASA数据要高于METEONORM数据，但变化趋势一致。其数值显示淮北地区太阳辐射的月变化较大，其数值在242.1MJ/m2到580.0MJ/m2之间，月总辐射从3月开始逐月增加，5月到9月波动变化，从10月开始进入深秋和冬季其月总辐射开始逐月下降。

为较合理分析该地区光伏资源情况，下面根据合肥气象站实测观测太阳能辐射对比NASA和METEONORM数据分析其数据与实测值的差异。

合肥站为国家基本气象站，建于1952年7月，位于合肥市小南门外二里岗，1979年1月迁至合肥西郊巫大岗 (31°52′N,117°14′E)，海拔29.8米。2004年1月合肥站迁到距离原址东南方约9km的合肥南郊骆岗机场(31°47′N,117°18′E)附近,观测场海拔高度基本没有变化，但观测场周围环境发生较大变化。合肥辐射站1959年至1991年为甲级站，观测总辐射、直接辐射、散射辐射和反射辐射；1992年至今为二级站，观测总辐射和净辐射。

合肥地区METEONORM数据显示其多年平均总辐射为4504MJ/m2。NASA数据显示合肥地区多年平均总辐射为4866MJ/m2，对比分析此结果，METEONORM数据相比合肥实测数据偏高0.3%，NASA数据比合肥实测数据偏高8.4%，。因此综合以上分析，在没有实际观测数据情况下，仅通过卫星数据分析时，METEONORM数据要比NASA数据准确性要高，但与实测水平还有一点差异；因此对拟建光伏电站地区太阳能资源评估时考虑对NASA数据和METEONORM数据进行修订来分析该地区光资源水平。

折减后光资源数据如下：

通过对NASA和METEONORM数据的修订分析，NASA数据显示该地区年太阳能总辐射为4420MJ/m2，METEONORM数据显示该地区年太阳能总辐射为4565MJ/m2，两者结果相差不多。

综合以上两种方法计算得到淮北地区年太阳总辐射量水平，两种方法计算的结果相差不多，综合考虑到METEOMORM数据较NASA数据更接近实测水平，故本阶段以METEONORM数据折减分析后4879.9MJ/m2结果为本项目所在地太阳能资源水平值，并作为下序计算的依据。

光伏场区太阳能光伏板采用带倾角布置，根据以上计算的该地区太阳能总辐射水平，通过软件模拟计算光伏板在不同倾角下的辐射量，以确定最佳倾角，并计算出在最佳倾角下的太阳能总辐射量水平（本次模拟光伏板从20°到30°水平之间的太阳能总辐射）。

经分析，项目所在地区光伏板倾角在20°到30°之间变化差异不大，在27°左右时倾斜辐射量达到最大，因此该地区适宜采用27°倾角设计。其在最佳倾角下年太阳能总辐射量为5292MJ/m2。

综合以上分析，项目场址在我国属于太阳能“资源丰富”地区，具备一定开发价值，该地区适合建设太阳能光伏电站。

3 光伏系统总体方案设计及发电量计算

3.1 光伏组件选型

3.1.1 太阳能电池概述

太阳能电池组件的选择应根据行业的发展趋势以及技术成熟度和运行可靠度的前提下， 结合项目周围的自然环境、施工条件、交通运输的状况，选择成本低，生产工艺较简单，可批量生产、具有发展潜力、发电能力较大的太阳能电池组件。根据电站所在地的太阳能状况和所选用的太阳能电池组件类型，计算光伏电站的年发电量，选择综合指标最佳的太阳能电池组件。

目前世界上太阳能开发应用最广泛的是太阳电池。1839年19岁的法国贝克勒尔做物理实验时，发现在导电液中的两种金属电极用光照射时，电流会加强，从而发现了“光生伏打效应”；1904年爱因斯坦发表光电效应论文,为此在1921年获得诺贝尔奖；世界上，1941年出现有关硅太阳电池报道，1954年5月美国贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松开发出效率为6%的硅太阳电池，这是世界上第一个实用的太阳电池。1958年太阳电池应用于卫星供电。在70年代以前，由于太阳电池效率低，售价昂贵，主要应用在空间。70年代以后，对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在提高效率和降低成本方面取得较大进展，地面应用规模逐渐扩大，但从大规模利用太阳能而言，与常规发电相比，成本仍然很高。

目前，世界上太阳电池的实验室效率最高水平为：单晶硅电池24.7%(4cm2)，多晶硅电池20.3%(4cm2)，InGaP/GaAs双结电池30．28%(AM1)，非晶硅电池14．5%(初始)、12.8%(稳定)，碲化镉电池15.8%， 硅带电池14.6%，二氧化钛有机纳米电池10.96%。

我国于1958年开始太阳电池的研究，40多年来取得不少成果。目前，我国太阳电池的实验室效率最高水平为：单晶硅电池20.4%(2cm×2cm)，多晶硅电池14.5%(2cm×2cm)、12%(10cm×10cm)，GaAs电池 20.1%(lcm×cm)，GaAs/Ge电池19.5%(AM0)，CulnSe电池9%(lcm×1cm)，多晶硅薄膜电池13.6% (lcm×1cm，非活性硅衬底)，非晶硅电池8.6%(10cm×10cm)、7.9%(20cm×20cm)、6.2%(30cm×30cm)， 二氧化钛纳米有机电池10%(1cm×1cm)。

世界光伏组件在过去15年平均年增长率约15%。90年代后期，发展更加迅速，最近3年平均年增长率超过30%。在产业方面，各国一直通过扩大规模、提高自动化程度、改进技术水平、开拓市场等措施降低成本，并取得了巨大进展。商品化电池组件效率从10%~13%提高到14%~17%。国内整个光伏产业的规模逐年扩大，截至2010年底中国光伏电池总产量达到8GW，中国已经超越欧洲和日本，成为世界上最大的太阳能电池制造基地。

但是国际上最大的并网应用光伏市场在国内仍然处于零星示范论证阶段，这与我国的光伏技术水平和具体国情都有关系。中国光伏组件生产规模的大部分用于出口市场，造成我国的光伏企业对国外市场的依存度较高，2008年爆发的全球金融危机，导致国外的市场发生急剧变化，使得这些企业受到重大影响，因此随着能源形势和我国产业政策的变化，推动我国对太阳能光伏发电这种绿色可再生能源的应用是必然的趋势。我们国家所拥有巨大光伏市场应用潜力，可以让自己的光伏企业的相关产品、光伏发电项目应用于我国，从而形成比较完整的光伏产业链。

随着国内光伏电池组件产量的不断提高，国内光伏产品性价比上的优势越发明显，本工程太阳能光伏电站设备以国内自主化生产为主。

3.1.2 几种常用的太阳能电池

（a) 单晶硅、多晶硅太阳能电池

（左为多晶硅组件，右为单晶硅组件)

自从太阳能电池诞生以来，晶体硅作为基本的电池材料一直保持着统治地位，而且可以确信这种状况在今后20 年中不会发生根本的转变。但是晶体硅太阳能电池的成本较高，通过提高电池的转化效率和降低硅材料的生产成本，以提高硅材料太阳能电池的效益，成为世界光伏技术的主流，世界各国也在此取得诸多新的进展。2004 年中国科学家成功地在实验室完成P 型晶体硅技术，使得晶体硅太阳能电池的实验室转换效率达到24.7%；2007 年日本也成功试制的HIT 太阳能电池，太阳能电池量产转换效率提高到22.3%。提高转换效率的技术不断进步，进一步推动了晶体硅太阳能电池在光伏技术中的领先地位。

（b) 非晶硅太阳能电池

3.1.3 几种常用的太阳能电池技术性能比较

（1）晶体硅太阳能电池组件技术成熟，且产品性能稳定，使用寿命长。

（2）商业用化使用的太阳能电池组件中，单晶硅组件转换效率最高，多晶硅其次，但两者相差不大。

（3）晶体硅电池组件、刚性非晶硅组件故障率极低，运行维护最为简单。

（4）晶体硅光伏组件、刚性非晶硅组件安装简单方便。

（5）非晶硅薄膜电池在价格、弱光响应，高温性能等方面具有一定的优势，但是组件效率较低，在安装场地面积有限情况下，会影响到安装总容量。

因此综合考虑上述因素，本工程拟选用晶体硅太阳能电池。

在单晶硅电池和多晶硅电池选择上，由于单晶硅电池制造工艺的逐渐提高，并且其效率也越来越高，在市场中所占比例逐渐上升；本工程选用发电效率较高的单晶硅电池组件，这也与国内外的太阳能光伏电池使用情况的发展趋势相符合。

3.1.4 太阳电池组件主要技术参数

要求组件既经济又可靠，使用年限可达25年，给长期投资带来最佳回报，并获得IEC 61215第二版认证证书，及其它安全认证。

光伏电池组件的特点如下：

● 60片高效的多晶电池片组成。

● 优质牢固的铝合金边框可以抵御强风、冰冻及变形。

● 新颖特殊的边框设计进一步加强了玻璃与边框的密封。

● 铝合金边框的长短边都备有安装孔，满足各种安装方式的要求。

● 高透光率的低铁玻璃增强了抗冲击力。

● 优质的EVA材料和背板材料。

3.2 光伏阵列运行方式选择

对普通的单晶硅太阳能电池组件常用的布置方式是按当地的最佳倾角上海某一期市政绿化工程施工方案，采用固定式安装，这种布置方式的优点是支架系统简单，安装方便，布置紧凑，节约场地；缺点是不能对太阳能资源充分利用，当光伏发电系统整体造价较高时，不能充分发挥其经济效益。

在本项目中应用固定式布置从技术经济上要优于逐日跟踪式系统；另外逐日跟踪式系统的发电量增加值还与太阳辐射中的直接辐射、散射辐射的比例密切相关，太阳辐射中散射辐射比例越大，逐日跟踪效果越差，从太阳能资源分析结果来看，项目所在地太阳辐射中散射量的占比要达到30%以上，占比较高，这将直接影响到的逐日跟踪效果。因此，本工程组件布置推荐全部采用固定式安装。

3.3 最佳安装倾角分析

在光伏发电系统中，光伏组件方阵的放置形式和放置角度对光伏系统接收到的太阳辐射有很大的影响，从而影响到光伏系统的发电能力。与光伏组件方阵放置相关的有下列两个角度参量：太阳电池组件倾角，太阳电池组件方位角。

从气象部门获得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。

在光伏供电系统设计中，光伏组件方阵的放置形式和放置倾角对光伏系统接收到的太阳辐射有很大的影响，从而影响到光伏供电系统的发电能力。因此确定方阵的最佳倾角是光伏发电系统设计中不可缺少的重要环节。

组件的固定最佳倾角需根据负载不同情况而定。对于均衡性负载，要综合考虑各月份接受太阳能及发电量的均衡性。对于季节性负载，要使负载重的季节多发电。本工程为并网发电系统，由于所产生的电能可以全部输入电网，得到充分利用，就不存在对发电量的限制。因此，选择的最佳倾角，应使组件倾斜面上收到的全年太阳辐射量最大，使光伏系统全年获得最大发电量。

3.4 逆变器的选择

DB34／T 3502-2019标准下载3.4.1 逆变器作用及原理