某校园太阳能光伏发电项目可行性研究报告114484.docx
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1、上海市校园园太阳能光光伏发电项项目可行性研究报告上海交通大大学2017年年11月59目录第1章绪绪论11.1概概述11.2研研究背景31.2.11光伏发发电相关政政策31.2.22国内光光伏发电利利用现状错误!未未定义书签签。1.2.33国外太太阳能光伏伏发电利用用情况错误!未未定义书签签。1.3研研究目的和和意义61.4研研究概况及及主要结论论7第2章高高校光伏应应用的条件件分析112.1高高校屋顶资资源112.2高高校能源消消耗132.1.22.1 照照明耗能高高142.1.22.2 取取暖、制冷冷能耗大142.1.22.3 浪浪费行为严严重152.3 高高校光伏发发电应用优优势162.3
2、.11 校园规规划优势162.3.11.1 科科学选址162.3.11.2 集集中布局、合合理分区162.3.11.3 充充分利用空空间资源172.3.22 建筑设设计优势172.3.22.1 屋屋面布置优优势172.3.22.2 建建筑结构优优势182.3.33 建筑用用能优势192.3.33.1 调调峰稳压192.3.33.2 降降低负荷192.4 本本章小结20第3章 高高校光伏发发电的方案案设计203.1 高高校建筑光光伏发电系系统的设计计203.1.11 设计流流程与要点点203.1.11.1 设设计流程203.1.11.2 设设计要点213.1.22系统组组成243.2 高高校建筑
3、屋屋面光伏发发电系统的的结构设计计273.2.11 独立基基础式283.2.22 条形基基础式293.2.33 负重基基础式303.2.44 全钢可可调式313.2.55 网基式式导流板式式323.2.66 工程塑塑料固定式式333.3高高校建筑光光伏系统的的并网设计计343.3.11 并网优优势343.3.22 并网影影响353.3.22.1 对对电能质量量的影响353.3.22.2 对对配电网的的影响363.3.22.3 对对电网调度度的影响383.3.22.4 其其他影响383.3.33 光伏局局域并网系系统与常规规电网的智智能设计研研究393.3.33.1 寒寒暑假期间间光伏电力力并网
4、设计计393.3.33.2 暑暑假期间电电池蓄能414.5 本本章小结42第5章 运运营模式分分析425.1 高高校建筑光光伏系统的的可持续性性分析425.2 运运营模式分分析435.3 本本章小结46第6章高高校光伏发发电项目的的典型案例例476.1 项项目背景及及条件476.1.11 项目背背景476.1.22 地理、环环境条件486.2 建建设概况486.2.11 项目情情况486.2.22 阵列系系统设计496.2.22.1 光光伏组件设设计496.2.22.2 光光伏阵列设设计526.2.22.3 光光伏并网设设计566.2.33 安装结结构设计576.2.33.1 混混凝土基础础5
5、86.2.33.2 支支架计算586.2.44 电气安安全616.2.44.1 低低压并网防防逆流的解解决616.2.44.2 “孤孤岛”效应应保护626.2.44.3 防防雷保护626.2.55 在线监监控636.4 经经济及环境境评价646.4.11 经济效效益646.4.22 环境效效益716.5 本本章小结72第7章 总总结721.5报报告的框架错误!未未定义书签签。第1章绪绪论1.1概概述在当今油、碳碳等能源短短缺的现状状下,各国国都加紧了了发展光伏伏的步伐。在在发展低碳碳经济的大大背景下,各各国政府对对光伏发电电的认可度度逐渐提高高。美国提提出“太阳能先先导计划”旨在降低低太阳能光
6、光伏发电的的成本,并并在20115年达到到商业化竞竞争的水平平;日本提提出了在22020年年达到288GW的光光伏发电总总量;欧洲洲光伏协会会提出了“setffor20020”规划,在在20200年让光伏伏发电做到到商业化竞竞争。“十二五”期间,我我国太阳能能发电装机机规模增长长168倍倍,超越所所有可再生生能源发展展速度,提提前半年完完成“十二五”规划提出出的35000万千瓦瓦装机目标标。数据显示,截截至20115年底,我我国光伏发发电累计装装机容量44318万万千瓦,超超越德国成为全全球光伏发发电装机容容量最大的的国家。其其中,光伏伏电站37712万千千瓦,分布布式6066万千瓦,年年发电
7、量3392亿千千瓦时。22015年年新增装机机容量15513万千千瓦,占全全球新增装装机的四分分之一以上上,占我国国光伏电池池组件年产产量的三分分之一,为为我国光伏伏制造业提提供了有效效的市场支支撑。分布式光伏伏成为“十二五”期间光伏伏产业发展展的一大亮亮点。根据据中国光伏行行业协会数数据,20015年全全国累计光光伏装机容容量超过1100万千千瓦的省区区达11个个,西部地地区主要建建设集中式式地面电站站,中东部部地区主要要建设分布布式电站,上上海、江苏苏、浙江、安安徽分布式式电站规模模已超过1100万千千瓦。当前,国内内高校建筑筑量大,用用电需求强强烈,具有有开展光伏伏发电的巨巨大优势。以以
8、上海为例例,上海共共有67所所高校,校校区占地面面积从几百百亩到几千千亩不等,有有大量的屋屋顶资源可可以建设分分布式光伏伏电站。这这样既能承承担一定的的电力供应应,起到削削峰填谷的的作用;又又不占用宝宝贵的土地地资源,节节省电费的的支出,增增加综合经经济价值;且项目的的展开能为为广大师生生提供学习习和应用能能源互联网网的场景,对对培养大学学生低碳用用能、生态态发展的观观念具有重重要意义。报告从教育育建筑用能能现状出发发,分析了了上海高校校进行屋面面光伏发电电的建筑资资源条件优优势、经济济优势及能能源互补优优势,并对对光伏与多多种能源配配合为学校校建筑供能能的设计流流程、设计计要点、系系统特性和
9、和安全保障障进行归纳纳总结。分分析了当前前我国既有有校园建筑筑开展屋面面光伏电站站建设所使使用的安装装方法及并并网方式,提提出了上海海地区气候候条件下高高校屋面光光伏发电系系统综合经经济效益、节节能效益、生生态效益的的建设方法法,希望能能为上海地地区高校光光伏发电设设计人员和和从业人员员提供一定定的参考。同时报告以以上海交通通大学2440kWpp光伏发电电实际项目目为典型研研究内容,通通过实地调调研、资料料收集,分分析了校内内建筑屋面面的分布情情况、结构构特征,提提出了屋面面光伏组件件的合理布布置方案;后经模拟拟分析和经经济性对比比,得出南南向阵列布布置方式较较为符合学学校实际情情况,并确确定
10、了组件件倾斜角度度、排布间间距、逆变变器布置、电电气安全等等设计方案案;且设计了了一套能源源互联网综综合在线监监控系统,用用于监控各各楼宇光伏伏电站的运运行情况;最后对2240kWWp光伏发发电项目的的综合经济济性、生态态性作了详详细计算。接接着报告对对光伏发电电上网产生生的影响进进行了系统统分析,并并提出了相相应地运行行维护方案案。报告通通过对高校校用能特性性的分析,发发现寒、暑暑假期学校校光伏电力力并网系统统由于负载载轻,可能能出现电力力逆流现象象,为此报报告提出了了一套适合合上海学校校假期实际际情况的光光伏余电储储存途径,主主要包括两两个方面:一是暑假假期游泳馆馆和实验室室等的使用;二二
11、是寒假期期间空调供供热。报告末尾总总结了高校校发展屋面面光伏所具具有的重要要意义,并并针对当前前我国校园园分布式光光伏发电的的实际状况况,提出了了上海开展展建设校园园光伏电站站项目的建建议。1.2研研究背景1.2.11光伏发发电相关政政策国家可再再生资源中中长期发展展规划中中,确定到到20200年可再生生能源占到到能源总消消费的155%的目标标,并具体体提出:到到20100年,建成成大型并网网光伏电站站总容量220GW、太太阳能热发发电总容量量50GWW;到20020年,全全国太阳能能光伏电站站总容量达达到2000GW,太太阳能热发发电总容量量达到2000GW。太阳能光伏伏产业的发发展方向是是
12、针对用电电负荷较大大地区发展展大规模集集中式并网网电站及分分布式能源源。集中式式并网光伏伏发电站,将将所发出的的直流电通通过逆变器器逆变为交交流电后直直接送入电电网,具有有远离负载载、技术复复杂、士地地面积广、投投资规模大大等特点,主主要分布在在我国中西西部等地广广人稀、光光照条件好好的地区;分布式光光伏发电是是指将电站站直接建在在用户附近近,所发电电能就地利利用,以110kv以以下电压等等级接入电电网,且单单个并网点点总装机容容量不超过过6MW的的光伏发电电项目,它它具有投资资小、建设设快、不占占用土地资资源等优点点,是华东东地区并网网光伏发电电的主流。通过近几年年的发展,我我国从一个个光伏
13、组件件生产大国国,逐步变变成一个光光伏应用大国。但但各高校内内建设光伏伏电站的热热情并不明明显,这其其中的关键键原因包括括以下几个个方面:相相对教育用用电来讲,光光伏发电成成本高、经经济效益低低、回收期期长,部分分光伏电站站的建设补补贴不能按按时按额到到位,业主主自有资金金不够充裕裕,承受风风险能力低低;高校校园内内的建筑很很多年代久久远,配电电网络、配配电设施和和配电容量量达不到接接入要求;光伏项目目与校园建建筑设计结结合较少,必必要的基础础设计经验验积累不足足,建筑设设计只重视视功能与外外观效果的的观念依然然未发生改改变,对可可再生能源源的利用依依然被忽视视。为了解决上上述这些问问题,国家
14、家相继颁布布了一系列列的鼓励政政策。包括括积极扩展展国内市场场,引导民民间资本的的进入;充充分发挥市市场机制、完完善相关的的政策补贴贴;打破地地方保护主主义,减少少政府干预预。特别是是国家出台台了具有针针对性的分分布式光伏伏上网政策策,鼓励学学校、单位位、小区及及个人将光光伏电力输输送到公共共电网。22012年年10月国国家出台了了关于做做好分布式式光伏电网网并网服务务工作的意意见,要要求电网管管理部门免免费为光伏伏发电项目目业主提供供系统方案案设计、调调试和并网网检测等全全过程服务务;同时对对余电上网网进行全额额收购,上上网电价执执行国家标标准,进行行足额发放放,且光伏伏电站上网网引起的公公
15、共电网的的改造升级级与设备更更新的投资资全部由电电网管理企企业负责。光光伏发电并并网服务工工作细则的的出台,降降低了光伏伏项目开发发成本,提提高了项目目建设的进进度与效率率;鼓励了了太阳能光光伏产业界界着力于研研发与建筑筑进行一体体化结合的的太阳能建建材模块;部分有节节能意识的的建筑师开开始尝试在在建筑设计计方案的初初始阶段,就就把太阳能能发电组件件作为一个个不可缺少少的建筑构构件来考虑虑,使建筑筑美学与太太阳能技术术应用相结结合,力求求创造新型型的太阳能能一体化建建筑;另外外部分业主主也在既有有建筑节能能改造中大大胆使用光光伏发电系系统,特別別是对大、中中型公共建建筑而言,由由于特定的的使用
16、功能能,电费单单价支出较较普通民用用电价高出出很多,光光伏发电正正好能够减减少这部分分的支出,具具有较高的的经济性。如如上海市对对于分布式式光伏项目目,投资方方若为工、商商业用户,上上海“度电补贴贴”金额为00.25元元/千瓦时时,个人、学学校等享受受优惠电价价的用户则则为0.44元/千瓦瓦时。此外外,光伏电电站的补贴贴金额为00.3元/千瓦时,对对于陆上及及海上风电电,也可享享受0.11及0.22元/千瓦瓦时的“度电补贴贴”。除地方补贴贴之外,分分布式光伏伏电站每发发一度电,还还能得到来来自国家财财政0.442元(税税前)的补补贴,如果果余电上传传至电网,则则按照上海海的脱硫燃燃煤机组标标杆
17、上网电电价0.339元计算算“卖电”所得。如如此高的补补贴,使得得光伏电站站的投资收收益期将大大大缩短,安安装规模不不断扩大。由由于上海市市可用土地地数量有限限加上大量量既有建筑筑的屋面空空间尚未有有效的开发发和利用,推推动出屋面面光伏电站站的开发,未未来分布式式光伏发电电并将成为为的首选模模式,因此此对校园建建筑屋面的的光伏发电电系统进行行研究分析析,既有巨巨大的经济济、环境意意义,又能能给相关设设计与施工工人员提供供一定程度度的应用指指导。1.3研研究目的和和意义随着我国经经济高速发发展,全社社会尤其是是建筑能耗耗大幅增加加,能源和环环境对可持持续发展受受到严重挑挑战。因此此,大力开发发和
18、推广可可再生能源源技术已经经成为应对对挑战的重重要举措,同时也是是保证我国国能源供应应安全和可可持续发展展的必然选选择。在各各种可再生生能源发电电应用中,太太阳能光伏伏发电已经经成为重要要的应用方方式,是一一项可推广广、可复制的的成熟技术术。我国教育建建筑用能消消耗巨大,故故在教育建建筑中积极极使用可再再生能源特特别是光伏伏电力,是是增加可再再生能源在在建筑耗能能中的比例例,促进绿绿色大学校校园建设的的重要举措措。高校太太阳能光伏伏系统的设设计、安装装及并网应应用研究是是推动光伏伏建筑一体体化的重要要组成部分分,其问题题的解决能能为教育建建筑屋面光光伏电站的的建造提供供完善方案案、推动光光伏电
19、力在在校园用能能中的优化化配置、改改善既有建建筑的节能能效果。为为我国贯彻彻落实可持持续发展战战略、实现现节能目标标、减排温温室气体做做出重要贡贡献。分布式光伏伏发电具有有建设周期期短、投资风险险小、靠近用户户侧安装能能够实现就就近供电、投资回报报率高等优优势,同时装机机容量可大大可小,从从100kkW到几百百个兆瓦都有成成功应用。光光伏发电项项目的经济性、环环保性和节节能效益尤尤为显著,不不仅能够提提高供电安安全可靠性性,而且可解解决边远地地区电力短缺等问题。因此,发展展光伏发电电系统,尤尤其是分布布式光伏发发点系统的的建设具有有重要意义义。1.4研研究概况及及主要结论论本研究拟在在充分调研
20、研上海市校校园屋顶实实际情况的的基础上,结结合太阳能能光伏发电电系统的技术术特点,研究各种屋屋顶应用条条件下的系系统方案与与设计架构构,分析上海地地区气候条条件下的运运行策略和和商业模式式,通过太太阳能光伏伏发电系统统在上海地区区校园的试点点应用案例例,开展应用效果分分析和环境境评价,提提出上海市市校园太阳阳能光伏发发电的可行行性和配套套政策。主要结论如如下:1、 上海高校屋屋面储备资资源和学校校用能情况况状况上海高校用用能具有建建筑能耗高高、公共用用能凸显等等能耗问题题,同时高高校具有巨大大屋面资源源。光伏电电站的建设设依托学校校借助规划划优势、建建筑优势及及用能优势势,形成了了适合学校校特
21、征的光光伏发电系系统设计,此此系统不仅仅降低了电电站初始投投资成本,还还提高了经经济效率和和生态效益益;同时报报告还对当当前屋面光光伏的安装装种类进行行了归纳总总结和对比比分析,以以便为广大大工程应用用提供一定定的指导,增加高校屋面光伏系统的普及和推广。2、 高校光伏发发电系统设设计对光伏并网网进行分析析,得出光光伏上网对对原有配电电网的影响响,为此总总结分析了了能在高校校用能中对对电网起稳稳定作用,又又具有高效效作用的光光伏电力设设备,希望望能在今后后的光伏发发电项目中中更多的使使用,同时时对高校的的用能特性性分析,发发现寒暑假假期学校光光伏电力由由于负载较较少,避免免低压并网网产生逆流流,
22、通过能能源互联网网控制系统统将能量流流转到负载载处,调节节逆变器发发电量等方方法,从而而减少大量量清洁能源源浪费的情情况,为此此提出一套套适合上海海地区的高高校光伏余余电利用的的途径,主主要包括两两个方面:一是暑假假期电池蓄蓄能,图书书馆、游泳泳馆制冷;二是寒假假期游泳馆馆加热、数数据机房制制冷等。3、 运营模式根据上述分分布式光伏伏发电项目目不同运营营模式的叙叙述和收益益的计算,上上海地区高高校在光伏项目目的投资运运营模式的选择上需结结合己有的场地地、技术、政政策等资源源,具体核核算比较项目不不同的运营营模式,不不同结算方方式下的收收益,以获获得最好的的经济效益益和社会效益益。1)场地资资源
23、:屋顶顶、公共设设施是重要要的场地资资源,校园园光伏发电电项目首先先需要确定定场地资源源,如果自自身拥有场场地资源,可可选择合同同能源管理理和自发自自用运营模模式,如果果自身没有有场地资源源,则需选选择租赁运运营模式。2)租赁运运营:投资方付付给场地提提供者租金金,同时投投资方还可可与场地提提供者或者者其他的就就近用户签签订合同能能源管理协协议(如场场地提供者者有用电需需求),共共享光伏发发电收益。并并且用户(包括场地地提供者)使用的光光伏发电量量越多,双双方的收益益越高。投投资方作为合同同能源管理理服务商,在在给用户创创造效益的的同时,自自身也能获获取相应的的收益,这这种模式未未来具有较较大
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