X校园太阳能光伏发电项目可行性研究报告.docx

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1、上海市校园太阳能光伏发电相关项目可行性Vl究报告上海交通大学2017年11月第1章绪论O1.1 概述O1.2 研究背景21.2.1 光伏发电相关政策21.2.2 国内光伏发电利用现状错误!未定义书签。1.2.3 国外太阳能光伏发电利用情况错误!未定义书签。1.3 研究目的和意义51.4 研究概况及主要结论6第2章高校光伏应用的条件分析112.1 高校屋顶资源112.2 高校能源消耗132.1.2.1照明耗能高142.122取暖、制冷能耗大142.1.2.3浪费行为严重152.3高校光伏发电应用优势162.3.1 校园规划优势162.3.1.1 科学选址162.3.1.2 集中布局、合理分区16

2、2.3.1.3 充分利用空间资源172.3.2 建筑设计优势172.3.3 建筑用能优势192.3.3.1 调峰稳压192.332降低负荷192.4本章小结20第3章高校光伏发电的合适的方案设计213.1 高校建筑光伏发电系统的设计213.1.1 设计流程与要点213.1.1.1 设计流程213.1.1.2 设计要点213.1.2 系统组成253.2 高校建筑屋面光伏发电系统的结构设计283.2.1 独立基础式293.2.2 条形基础式303.2.3 负重基础式313.2.4 全钢可调式323.2.5 网基式导流板式333.2.6 工程塑料固定式343.3 高校建筑光伏系统的并网设计353.3

3、.1 并网优势353.3.2 并网影响363.3.3 对电网调度的影响393.3.2.4其他影响393.3.3光伏局域并网系统与常规电网的智能设计研究.403.3.3.1 寒暑假期间光伏电力并网设计403.3.3.2 暑假期间电池蓄能424.5本章小结43第5章运营模式分析445.1 高校建筑光伏系统的可持续性分析445.2 运营模式分析445.3 本章小结47第6章高校光伏发电相关项目的典型案例496.1 相关项目背景及条件496.1.1 相关项目背景496.1.2 地理、环境条件506.2 建设概况506.2.1 相关项目情况506.2.2 阵列系统设计516.2.2.1 光伏组件设计51

4、6.2.2.2 光伏阵列设计546.2.2.3 光伏并网设计596.2.3.2支架计算616.2.4 电气安全636.2.4.1 低压并网防逆流的解决636.2.4.2 “孤岛”效应保护646.2.4.3 防雷保护656.2.5 在线监控656.4 经济及环境评价666.4.1 经济效益666.4.2 环境效益756.5 本章小结75第7章总结756.6 报告的框架错误!未定义书签。第1章绪论1.1 概述在当今油、碳等能源短缺的现状下，各国都加紧了发展光伏的步伐。在发展低碳经济的大背景下，各国政府对光伏发电的认可度逐渐提高。美国提出“太阳能先导相关计划”旨在降低太阳能光伏发电的成本，并在201

5、5年达到商业化竞争的水平；日本提出了在2020年达到28GW的光伏发电总量；欧洲光伏协会提出了“setfor2020”规划，在2020年让光伏发电做到商业化竞争。“十二五”期间，我国太阳能发电装机规模增长168倍，超越所有可再生能源发展速度，提前半年完成“十二五”规划提出的3500万千瓦装机目标。数据显示，截至2015年底，我国光伏发电累计装机容量4318万千瓦，超越德国成为全球光伏发电装机容量最大的国家。其中，光伏电站3712万千瓦，分布式606万千瓦，年发电量392亿千瓦时。2015年新增装机容量1513万千瓦，占全球新增装机的四分之一以上，占我国光伏电池组件年产量的三分之一，为我国光伏制

6、造业提供了有效的市场支撑。分布式光伏成为“十二五”期间光伏产业发展的一大亮点。根据中国光伏行业协会数据，2015年全国累计光伏装机容量超过100万千瓦的省区达11个，西部地区主要建设集中式地面电站，中东部地区主要建设分布式电站，上海、江苏、浙江、安徽分布式电站规模已超过100万千瓦。当前，国内高校建筑量大，用电需求强烈，具有开展光伏发电的巨大优势。以上海为例，上海共有67所高校，校区占地面积从几百亩到几千亩不等，有大量的屋顶资源可以建设分布式光伏电站。这样既能承担一定的电力供应，起到削峰填谷的作用；又不占用宝贵的土地资源，节省电费的支出，增加综合经济价值；且相关项目的展开能为广大师生提供学习和

7、应用能源互联网的场景，对培养大学生低碳用能、生态发展的观念具有重要意义。报告从教育建筑用能现状出发，分析了上海高校进行屋面光伏发电的建筑资源条件优势、经济优势及能源互补优势，并对光伏与多种能源配合为学校建筑供能的设计流程、设计要点、系统特性和安全保障进行归纳总结。分析了当前我国既有校园建筑开展屋面光伏电站建设所使用的安装方法及并网方式，提出了上海地区气候条件下高校屋面光伏发电系统综合经济效益、节能效益、生态效益的建设方法，希望能为上海地区高校光伏发电设计人员和从业人员提供一定的参考。同时报告以上海交通大学240kWp光伏发电实际相关项目为典型研究合适的内容，通过实地调研、资料收集，分析了校内建

8、筑屋面的分布情况、结构特征，提出了屋面光伏组件的合理布置合适的方案；后经模拟分析和经济性对比，得出南向阵列布置方式较为符合学校实际情况，并确定了组件倾斜角度、排布间距、逆变器布置、电气安全等设计合适的方案；且设计了一套能源互联网综合在线监控系统，用于监控各楼宇光伏电站的运行情况；最后对240kWp光伏发电相关项目的综合经济性、生态性作了详细计算。接着报告对光伏发电上网产生的影响进行了系统分析，并提出了相应地运行维护合适的方案。报告通过对高校用能特性的分析，发现寒、暑假期学校光伏电力并网系统由于负载轻，可能出现电力逆流现象，为此报告提出了一套适合上海学校假期实际情况的光伏余电储存途径，主要包括两

9、个方面：一是暑假期游泳馆和实验室等的使用；二是寒假期间空调供热。报告末尾总结了高校发展屋面光伏所具有的重要意义，并针对当前我国校园分布式光伏发电的实际状况，提出了上海开展建设校园光伏电站相关项目的建议。1.2 研究背景1.2.1 光伏发电相关政策国家可再生资源中长期发展规划中，确定到2020年可再生能源占到能源总消费的15%的目标，并具体提出：到2010年，建成大型并网光伏电站总容量20GW、太阳能热发电总容量50GW；到2020年，全国太阳能光伏电站总容量达到200GW,太阳能热发电总容量达到200GW。太阳能光伏产业的发展方向是针对用电负荷较大地区发展大规模集中式并网电站及分布式能源。集中

10、式并网光伏发电站，将所发出的直流电通过逆变器逆变为交流电后直接送入电网，具有远离负载、技术复杂、土地面积广、投资规模大等特点，主要分布在我国中西部等地广人稀、光照条件好的地区；分布式光伏发电是指将电站直接建在用户附近，所发电能就地利用，以IOkV以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过6MW的光伏发电相关项目，它具有投资小、建设快、不占用土地资源等优点，是华东地区并网光伏发电的主流。通过近几年的发展，我国从一个光伏组件生产大国，逐步变成一个光伏应用大国。但各高校内建设光伏电站的热情并不明显，这其中的关键原因包括以下几个方面：相对教育用电来讲，光伏发电成本高、经济效益低、回收期长，部分

11、光伏电站的建设补贴不能按时按额到位，业主自有资金不够充裕，承受风险能力低；高校校园内的建筑很多年代久远，配电网络、配电设施和配电容量达不到接入要求；光伏相关项目与校园建筑设计结合较少，必要的基础设计经验积累不足，建筑设计只重视功能与外观效果的观念依然未发生改变，对可再生能源的利用依然被忽视。为了解决上述这些问题，国家相继颁布了一系列的鼓励政策。包括积极扩展国内市场，引导民间资本的进入；充分发挥市场机制、完善相关的政策补贴；打破地方保护主义，减少政府干预。特别是国家出台了具有针对性的分布式光伏上网政策，鼓励学校、单位、小区及个人将光伏电力输送到公共电网。2012年10月国家出台了关于做好分布式光

12、伏电网并网服务工作的意见，要求电网管理管控部门免费为光伏发电相关项目业主提供系统合适的方案设计、调试和并网检测等全过程服务；同时对余电上网进行全额收购，上网电价执行国家标准，进行足额发放，且光伏电站上网引起的公共电网的改造升级与设备更新的投资全部由电网管理管控企业负责。光伏发电并网服务工作细则的出台，降低了光伏相关项目开发成本，提高了相关项目建设的进度与效率；鼓励了太阳能光伏产业界着力于研发与建筑进行一体化结合的太阳能建材模块；部分有节能意识的建筑师开始尝试在建筑设计合适的方案的初始阶段，就把太阳能发电组件作为一个不可缺少的建筑构件来考虑，使建筑美学与太阳能技术应用相结合，力求创造新型的太阳能

13、一体化建筑；另外部分业主也在既有建筑节能改造中大胆使用光伏发电系统，特别是对大、中型公共建筑而言，由于特定的使用功能，电费单价支出较普通民用电价高出很多，光伏发电正好能够减少这部分的支出，具有较高的经济性。如上海市对于分布式光伏相关项目，投资方若为工、商业用户，上海“度电补贴”金额为0.25元/千瓦时，个人、学校等享受优惠电价的用户则为04元/千瓦时。此外，光伏电站的补贴金额为0.3元/千瓦时，对于陆上及海上风电，也可享受0.1及0.2元/千瓦时的“度电补贴”。除地方补贴之外，分布式光伏电站每发一度电，还能得到来自国家财政0.42元（税前）的补贴，如果余电上传至电网，则按照上海的脱硫燃煤机组标

14、杆上网电价0.39元计算“卖电”所得。如此高的补贴，使得光伏电站的投资收益期将大大缩短，安装规模不断扩大。由于上海市可用土地数量有限加上大量既有建筑的屋面空间尚未有效的开发和利用，推动出屋面光伏电站的开发，未来分布式光伏发电并将成为的首选模式，因此对校园建筑屋面的光伏发电系统进行研究分析，既有巨大的经济、环境意义，又能给相关设计与施工人员提供一定程度的应用指导。1.3 研究目的和意义随着我国经济高速发展，全社会尤其是建筑能耗大幅增加，能源和环境对可持续发展受到严重挑战。因此，大力开发和推广可再生能源技术已经成为应对挑战的重要举措，同时也是保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择。在各种可再生

15、能源发电应用中，太阳能光伏发电已经成为重要的应用方式，是一项可推广、可复制的成熟技术。我国教育建筑用能消耗巨大，故在教育建筑中积极使用可再生能源特别是光伏电力，是增加可再生能源在建筑耗能中的比例，促进绿色大学校园建设的重要举措。高校太阳能光伏系统的设计、安装及并网应用研究是推动光伏建筑一体化的重要组成部分，其问题的解决能为教育建筑屋面光伏电站的建造提供完善合适的方案、推动光伏电力在校园用能中的优化配置、改善既有建筑的节能效果。为我国贯彻落实可持续发展战略、实现节能目标、减排温室气体做出重要贡献。分布式光伏发电具有建设周期短、投资风险小、靠近用户侧安装能够实现就近供电、投资回报率高等优势，同时装机容量可大可小，从100kW到几百个兆瓦都有成功应用。光伏发电相关项目的经济性、环保性和节能效益尤为显著，不仅能够提高供电安全可靠性，而且可解决边远地区电力短缺等问题。因此，发展光伏发电系统，尤其是分布式光伏发点系统的建设具有重要意义。1.4 研究概况及主要结论本研究拟在充分调研上海市校园屋顶实际情况的基础上，结合太阳能光伏发电系统的技术特点，研究各种屋顶应用条件下的系统合适的方案与设计架构，分析上海地区气候条件下的运行策略和商业模式，