風(fēng)光儲充一體化智慧園區(qū)示范項(xiàng)目建議書

風(fēng)光儲充一體化綜合智慧能源項(xiàng)目可行性研究報(bào)告（風(fēng)+光+儲+充）*****電力有限公司2020年5月11日

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章總體概述 41.1工程總體概況 41.2工程所在地概況 41.3工程方案概述 51.4太陽能資源 51.5工程任務(wù)和規(guī)模 61.6總體方案設(shè)計(jì) 61.7電氣設(shè)計(jì) 71.8消防設(shè)計(jì) 71.9土建工程 71.10施工組織設(shè)計(jì) 91.11工程管理設(shè)計(jì) 91.12環(huán)境保護(hù)和水土保持設(shè)計(jì) 91.13勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計(jì) 101.14節(jié)能降耗分析 101.15結(jié)論及建議 11第二章太陽能資源 122.1全國太陽能資源概況 122.2蘇州市太陽能資源概況 132.3太陽能資源分析 132.4氣象條件 172.5太陽能資源綜合評價(jià) 17第三章工程規(guī)模及建設(shè)必要性 183.1工程任務(wù) 183.2工程規(guī)模 203.3工程建設(shè)的必要性 20第四章風(fēng)光儲充多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 224.1光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì) 224.2風(fēng)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 374.3儲能系統(tǒng)設(shè)計(jì) 384.4充電樁系統(tǒng)設(shè)計(jì) 50第五章電氣設(shè)計(jì) 525.1設(shè)計(jì)依據(jù) 525.2接入系統(tǒng)方式 525.3電氣一次 535.4電氣二次 555.5主要設(shè)備材料清冊 57第六章土建設(shè)計(jì) 596.1概況 596.2設(shè)計(jì)依據(jù) 596.3屋面現(xiàn)狀 606.4總體布置及交通運(yùn)輸 616.5土建設(shè)計(jì) 616.6結(jié)論及建議 666.7給水排水 676.8土建工程量 67第七章工程消防設(shè)計(jì) 687.1總體設(shè)計(jì) 687.2工程消防設(shè)計(jì) 69第八章施工組織設(shè)計(jì) 728.1施工條件 728.2施工總布置 738.3主體工程施工 758.4工程建設(shè)用地 798.5施工總進(jìn)度 79第九章工程管理設(shè)計(jì) 809.1工程管理機(jī)構(gòu) 809.2主要管理設(shè)施 809.3電站運(yùn)行維護(hù)、回收及拆除 809.4工程招標(biāo) 83第十章環(huán)境保護(hù)與水土保持 8410.1環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀 8410.2環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)依據(jù) 8510.3施工期的環(huán)境保護(hù)和水土保持 8610.4運(yùn)行期的環(huán)境保護(hù) 8810.5環(huán)境效益 89第十一章勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生 9011.1設(shè)計(jì)依據(jù)、任務(wù)及目的 9011.2工程安全與衛(wèi)生危險(xiǎn)因素分析 9111.3主要安全衛(wèi)生對策措施 9211.4預(yù)期效果及評價(jià) 93第十二章節(jié)能降耗 9412.1設(shè)計(jì)原則 9412.2設(shè)計(jì)依據(jù) 9412.3施工期能耗種類 9512.4節(jié)能降耗措施 9512.5結(jié)論意見 97第十三章工程概算 9813.1屋頂光伏投資估算 9813.2微風(fēng)風(fēng)機(jī)發(fā)電及充電樁工程投資概算表 108第十四章財(cái)務(wù)評價(jià) 10914.1屋頂光伏財(cái)務(wù)評價(jià) 10914.2儲能財(cái)務(wù)評價(jià) 112第一章總體概述1.1工程總體概況1）工程名稱：***綜合智慧能源工程工程；2）建設(shè)單位：****有限公司；3）建設(shè)地點(diǎn)：蘇州市***大廈；4）建設(shè)內(nèi)容與規(guī)模：37.38kWp屋面光伏+10x600W微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組+2x400kW/2000kWh磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)+3x60kW一機(jī)兩槍直流充電樁；5）上網(wǎng)模式：所發(fā)電量自發(fā)自用，由企業(yè)自行消納；6）投資概算：根據(jù)本階段設(shè)計(jì)成果及現(xiàn)行概算編制辦法，編制出的本工程靜態(tài)投資758.86萬元（包含風(fēng)+光+儲+充）。1.2工程所在地概況***大廈位于蘇州市西城區(qū)，西直門橋西，與德寶大廈隔街相望，鄰近蘇州動物園、動物園批發(fā)市場、蘇州展覽館等著名標(biāo)。***大廈屬于中關(guān)村西城園的“創(chuàng)新金融中心”，毗鄰地鐵2號線、4號線、13號線西直門站，總建筑面積約20萬m2（其中地上14.7萬m2）,分A、B、C（C1、C2）、D座。A座為商住樓、B座為公寓，C、D座為寫字樓，其中A、B、C2為韓建集團(tuán)自持，C1、D棟已出售。蘇州公司其前身為***是集團(tuán)公司系統(tǒng)一家“零碳智慧能源”企業(yè)。《蘇州市“十三五”時(shí)期新能源和可再生能源發(fā)展規(guī)劃》也定下了本市的小目標(biāo)：到2020年，本市新能源和可再生能源開發(fā)利用總量達(dá)到620萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，較2015年增長35%以上，占全市能源消費(fèi)總量的比重達(dá)到8%以上。蘇州公司作為***下的一家“零碳智慧能源”企業(yè)，有責(zé)任、有義務(wù)推動蘇州市的可再生能源開發(fā)利用。蘇州公司利用韓建集團(tuán)旗下***大廈屋頂空置空間及大廈周圍的玻璃雨蓬、地下車庫入口處雨棚，布置光伏發(fā)電系統(tǒng)，利用太陽能發(fā)電，為大廈提供綠色、清潔的電力，達(dá)到節(jié)能減排、提高可再生資源滲透率的目的。1.3工程方案概述本工程利用已有B座、C1座屋面新建光伏發(fā)電工程，同時(shí)利用A座新建微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。選用445Wp單面單晶硅光伏組件和組串式逆變器形式?；炷廖菝娴墓夥Ъ芎惋L(fēng)機(jī)支架采用鋼結(jié)構(gòu)支架，基礎(chǔ)直接擱置在屋面，不破壞屋面原有的防水層，利用其自重抵抗風(fēng)荷載，保證結(jié)構(gòu)的安全性?；炷廖菝娆F(xiàn)場情況見圖1.3-1。圖1.3-1***大廈屋面現(xiàn)狀圖1.4太陽能資源工程位于西城區(qū)***大廈，距離工程地最近的輻射觀測站為蘇州氣象站。根據(jù)氣象資料，近30年蘇州氣象站平均年總輻射量為4943MJ/m2，平均年日照時(shí)數(shù)為2533h，屬于太陽能資源豐富區(qū)域，穩(wěn)定程度等級為穩(wěn)定級。1.5工程任務(wù)和規(guī)模本工程利用2座已有建筑物屋面新建分布式光伏電站，該工程總裝機(jī)容量為37.38kWp屋面光伏+10x600W微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組+2x400kW/2000kWh磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)+3x60kW一機(jī)兩槍直流充電樁。光伏發(fā)電設(shè)計(jì)運(yùn)行期為25年。工程投產(chǎn)后，光伏預(yù)計(jì)年平均發(fā)電量約4.6x104kWh，風(fēng)機(jī)預(yù)計(jì)年平均發(fā)電量約4800kWh，該工程所發(fā)電量自發(fā)自用，由企業(yè)自行消納。本工程由****有限公司投資，由國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì)（以下簡稱國核院）。國核院承擔(dān)***大廈37.38kWp屋面光伏+10x600W微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組+2x400kW/2000kWh磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)+3x60kW一機(jī)兩槍直流充電樁可行性研究報(bào)告的編制工作。內(nèi)容包括工程任務(wù)與規(guī)模、太陽能資源、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣、電站總平面布置及土建工程設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)、環(huán)境影響評價(jià)、投資估算、財(cái)務(wù)效益初步分析、結(jié)論及建議等。1.6總體方案設(shè)計(jì)根據(jù)工程建設(shè)地具體情況，太陽能電池陣列在鋼筋混凝土屋頂位置采用固定傾角式安裝，在彩鋼廠房頂部采用平鋪式安裝，本工程擬采用84塊445Wp單晶硅太陽能光伏組件,總裝機(jī)容量37.38kWp，分布在2座建筑物屋頂上。逆變器采用輸出電壓400V的12kW、20kW組串式逆變器，光伏系統(tǒng)為“自發(fā)自用”模式。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行期為25年，年均有效發(fā)電小時(shí)數(shù)約為1214.2小時(shí)，年均發(fā)電量約4.6x104kWh。新建10x600W微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝在安裝在大廈A座，風(fēng)機(jī)年均發(fā)電量暫按4800kWh。在C座地下3層，擬利用一處141m2空地集中布置儲能設(shè)備，新建2套400kW/2000kWh磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)，儲能電池接入變流器，將電流逆變?yōu)榻涣麟姡倥c光伏系統(tǒng)輸出匯流后，通過變壓器升壓至10kV接入大廈10kV母線。在地下車位新建3臺60kW雙槍一體式直流快速充電樁，充電樁總?cè)萘?80kW。1.7電氣設(shè)計(jì)本工程利用***大廈B座和C座屋面新建分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏方陣的電氣接線采用“就地逆變，集中并網(wǎng)”的方式。光伏陣列接入逆變器，將電流逆變?yōu)榻涣麟姾?，通過低壓開關(guān)柜和并網(wǎng)接入箱并入變壓器低壓側(cè)的400V母線上。本期***大廈屋面擬安裝84塊445Wp單晶硅光伏組件，光伏總裝機(jī)容量37.38kWp。根據(jù)組件的安裝情況，擬采用20kW逆變器1臺、12kW逆變器1臺，分別布置在各個(gè)建筑的屋面上。本期工程擬建設(shè)2套400kW1000kWh磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)，儲能電池接入變流器，將電流逆變?yōu)榻涣麟姡倥c光伏系統(tǒng)輸出匯流后，通過變壓器升壓至10kV接入大廈10kV母線。1.8消防設(shè)計(jì)消防設(shè)計(jì)貫徹“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的方針，立足自防自救。針對不同建（構(gòu)）筑物和設(shè)施，采取多種消防措施。根據(jù)《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50140-2005及《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50229-2019、《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》DL5027-2015要求，在設(shè)有精密儀器、設(shè)備及表盤等不宜水消防的場所設(shè)置手提式、推車式磷酸銨鹽干粉滅火器。控制室內(nèi)部連接電纜、電線均采用阻燃型。對可能發(fā)生火災(zāi)的場所，布置、安裝相應(yīng)消防器材，采用有效的滅火措施。以消防自救為主、外援為輔的原則配置。一旦發(fā)生也能在短時(shí)間內(nèi)予以撲滅使火災(zāi)損失減少到最低程度，同時(shí)確?；馂?zāi)時(shí)人員的安全疏散。本工程室外消防用水及設(shè)施可利用***大廈原有消防水系統(tǒng)，故本工程不考慮新增消防水設(shè)施。本工程考慮在原有地下車庫設(shè)置儲能設(shè)備間，對儲能設(shè)備間設(shè)置感溫式氣體滅火系統(tǒng)，滅火介質(zhì)采用七氟丙烷為滅火介質(zhì)。1.9土建工程混凝土屋面：光伏鋼支架采用冷彎薄壁型鋼，結(jié)構(gòu)體系為梁、柱、檁條體系，電池組件與檁條采用螺栓連接。風(fēng)機(jī)鋼支架采用熱軋無縫鋼管。所用鋼材均采用冷噴鋅處理，可有效防銹防蝕。屋面光伏支架、風(fēng)機(jī)支架基礎(chǔ)為新增鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)或支墩，條形基礎(chǔ)斷面尺寸約300x500mm，支墩斷面尺寸約500x500mm?；A(chǔ)頂面預(yù)留埋件或螺栓用于連接鋼結(jié)構(gòu)支架柱。屋面光伏支架基礎(chǔ)、風(fēng)機(jī)支架基礎(chǔ)直接擱置在屋面，不破壞屋面原有的防水層，利用其自重抵抗風(fēng)荷載，保證結(jié)構(gòu)的安全性。原屋面上的支墩尺寸約300x300偏小，原屋面上鋼支架已銹蝕，建議原支墩和支架拆除。輕鋼屋面：輕型屋面采用夾具將光伏板固定在壓型鋼板上。地下電池室及電氣房間：于地下車庫3層新增電池室及電氣房間，建筑面積110m2，采用240厚加氣混凝土砌塊內(nèi)墻圍護(hù)。圖1.9-1混凝土屋面光伏鋼結(jié)構(gòu)支架及基礎(chǔ)示意圖圖1.9-2壓型鋼板屋面光伏組件布置示意圖1.10施工組織設(shè)計(jì)工程所用建筑材料可在當(dāng)?shù)夭少?。施工人員盡量使用當(dāng)?shù)貏诹Γ怨?jié)約施工生活、管理區(qū)占地面積。光伏陣列施工、安裝所需材料盡量放置于所規(guī)劃的光伏發(fā)電分系統(tǒng)范圍內(nèi)；風(fēng)機(jī)施工、安裝所需材料盡量放置于所規(guī)劃的風(fēng)機(jī)發(fā)電分系統(tǒng)范圍內(nèi)，以節(jié)省設(shè)備、材料堆放場占地。本工程在已建***大廈內(nèi)組織施工，應(yīng)積極配合各專業(yè)工種施工，科學(xué)的組織安裝與土建的交叉作業(yè)，精心施工，滿足施工進(jìn)度計(jì)劃。在安裝過程中，光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)將成為***大廈的有機(jī)組成部分，與***大廈建筑風(fēng)格統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)美觀與實(shí)用的結(jié)合。本工程施工生產(chǎn)生活用水從***大廈已有供水管網(wǎng)引接。施工電源由***大廈的配電室引接。1.11工程管理設(shè)計(jì)工程投產(chǎn)后，根據(jù)生產(chǎn)和經(jīng)營需要，結(jié)合工程實(shí)際的運(yùn)行特點(diǎn)，遵循精干、統(tǒng)一、高效的原則，本風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的機(jī)構(gòu)設(shè)置和人員編制按集團(tuán)公司相關(guān)規(guī)定，結(jié)合本工程實(shí)際條件確定。本工程定員標(biāo)準(zhǔn)暫定0人。1.12環(huán)境保護(hù)和水土保持設(shè)計(jì)1.12.1環(huán)境保護(hù)本工程主要環(huán)境影響分析分為施工期和運(yùn)營期兩個(gè)階段：施工期主要為屋面安裝布置光伏和微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組過程，地面安裝儲能系統(tǒng)和直流充電樁過程。施工期環(huán)境影響主要包括施工車輛、施工機(jī)械的運(yùn)行噪聲，汽車運(yùn)輸產(chǎn)生的揚(yáng)塵，施工棄渣和施工人員的生活廢水及垃圾，以及施工作業(yè)對生態(tài)環(huán)境的影響等。運(yùn)營期只有部分太陽能模板表面清洗用水排至雨水系統(tǒng)。運(yùn)營期環(huán)境影響主要為電磁噪聲、電磁輻射，固廢以及光伏組件板產(chǎn)生的光污染等。本工程為清潔能源發(fā)電工程，無煙塵、SO2、NOX等煙氣污染物和溫室氣體CO2的排放，無生產(chǎn)廢水外排，不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，因此本工程的建設(shè)有良好的環(huán)境效益。1.12.2水土保持本工程利用已建成的建筑物屋面建設(shè)屋面光伏和微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，地面布置儲能系統(tǒng)和直流充電樁，對地表原有植被的破壞力較小，基本不新增水土流失。為消減施工活動對***大廈綠化及周邊外側(cè)植被的影響，要標(biāo)樁立界，標(biāo)明施工活動區(qū)，禁止施工人員進(jìn)入非施工占用地區(qū)域；臨時(shí)堆放場要設(shè)置圍欄，做好防護(hù)工作，以減少水土流失。1.13勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生設(shè)計(jì)本工程貫徹落實(shí)“安全第一，預(yù)防為主”的方針，在設(shè)計(jì)中結(jié)合工程實(shí)際，采用先進(jìn)的技術(shù)措施和可靠的防范手段，確保工程投產(chǎn)后符合勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生的要求，保障勞動者在生產(chǎn)過程中的安全與健康。本工程在設(shè)計(jì)中對防火防雷電傷害、防高空墜落、防電傷、防機(jī)械傷害以及防噪聲等各方面均按各項(xiàng)規(guī)程、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等采取了相應(yīng)的措施，為本工程的安全生產(chǎn)、減少事故發(fā)生創(chuàng)造了較好的條件。1.14節(jié)能降耗分析太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電均屬于清潔能源，與同樣發(fā)電量的火電相比，本工程可節(jié)約大量的煤炭或油氣資源，避免了多種大氣污染物、溫室效應(yīng)氣體以及灰渣的排放。本工程屋頂光伏總?cè)萘繛?7.38kWp、微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總?cè)萘繛?kW，其建成后的年均發(fā)電量為5.07萬kWh。按火力發(fā)電煤耗計(jì)算（2018年，火電廠平均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗307.6克/千瓦時(shí)，單位火電發(fā)電量二氧化碳排放約為841克/千瓦時(shí)），平均每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約15.6t/a，減排42.7t/a二氧化碳，環(huán)境效益十分顯著。1.15結(jié)論及建議1.15.1結(jié)論(1)本工程不改變原有建筑物的結(jié)構(gòu)，充分利用***大廈現(xiàn)有屋面可用面積以及現(xiàn)有支墩的情況下，使經(jīng)濟(jì)效益最大化，同時(shí)一定程度上增加了***大廈電力供給，降低了用電成本，保障了用電安全。(2)本工程無化石燃料消耗，年均供應(yīng)為5.08x104kWh可再生的清潔能源，對于優(yōu)化能源戰(zhàn)略、改善電源結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排、提高環(huán)境質(zhì)量非常有利。(3)本工程符合我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的需要，符合***大廈經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。(4)本工程位于蘇州市西城區(qū)，年總輻射量約4943MJ/m2，平均年日照時(shí)數(shù)為2533h，屬于太陽能資源豐富區(qū)域，適合風(fēng)光互補(bǔ)開發(fā)利用價(jià)值。1.15.2建議（1）積極申請國家能源關(guān)于分布能光伏電站補(bǔ)貼政策；（2）在本工程可行性研究工作完成后，盡快爭取對該工程的可行性研究進(jìn)行審查，并積極準(zhǔn)備申請立項(xiàng)核準(zhǔn)的工作，同時(shí)積極開展施工前的準(zhǔn)備工作，爭取工程能早日開工建設(shè)；（3）盡快取得本工程相關(guān)支持性文件并開展接入系統(tǒng)相關(guān)工作。（4）本工程利用已有屋頂安裝光伏和風(fēng)機(jī)，應(yīng)對各建設(shè)屋面進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全性驗(yàn)算，保證增加各類荷載情況下建筑安全穩(wěn)定。本工程可研階段結(jié)構(gòu)荷載驗(yàn)算工作由另行委托具有相關(guān)資質(zhì)單位進(jìn)行，該項(xiàng)工作應(yīng)盡快開展，以確定屋頂是否需加固設(shè)計(jì)。

第二章太陽能資源2.1全國太陽能資源概況全國各地太陽年輻射總量范圍為3340～8400MJ/m2，中值為5852MJ/m2。太陽能資源分布的主要特點(diǎn)有：①太陽能的高值中心和低值中心都處在北緯22°～35°。這一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；②太陽年輻射總量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)，而且除西藏和新疆兩個(gè)自治區(qū)外，基本上是南部低于北部；③由于南方多數(shù)地區(qū)云多雨多，在北緯30°～40°地區(qū)，太陽能的分布情況與一般的太陽能隨緯度而變化的規(guī)律相反，太陽能不是隨著緯度的增加而減少，而是隨著緯度的升高而增長。這種分布特點(diǎn)反映了太陽能資源受氣候和地理等條件的制約。根據(jù)太陽年總輻射量的大小，可將中國劃分為4個(gè)太陽能資源帶，太陽能資源分布見圖2.1-1。A——資源最豐富區(qū)（太陽能輻射總量≥6300MJ/（m2·a））B——資源很豐富區(qū)（太陽能輻射總量5040～6300MJ/（m2·a））C——資源豐富區(qū)（太陽能輻射總量3780～5040MJ/（m2·a））D——資源一般區(qū)（太陽能輻射總量≤3780MJ/（m2·a））圖2.1-1中國太陽能資源分布圖根據(jù)圖2.1-1，蘇州地區(qū)太陽能總輻射年總量位于B類區(qū)域，即資源很豐富區(qū)域，太陽能總輻射年總量在5040～6300MJ/（m2?a）之間。2.2蘇州市太陽能資源概況蘇州地區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，溫帶與中溫帶、半干旱與濕潤帶的過度地帶。春季干旱少雨、蒸發(fā)強(qiáng)度大，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽、風(fēng)和日麗，冬季因受蒙古高壓槽影響，干燥寒冷。據(jù)1980年以前的統(tǒng)計(jì)資料，蘇州太陽輻射量全年平均為4704～5712MJ/（m2·a）。兩個(gè)高值區(qū)分別分布在延慶及密云縣西北部至懷柔東部一帶，年輻射量均在5670MJ/（m2·a）以上；低值區(qū)位于房山區(qū)的霞云嶺附近，年輻射量為4704MJ/（m2·a）。根據(jù)《蘇州氣候志》（蘇州市氣象局氣候資料室編，1987.9）1980年以前的實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)分析，蘇州年平均日照時(shí)數(shù)在2084～2873h之間，其中大部分地區(qū)在2700h左右。年日照分布與太陽輻射的分布相一致，最大值在延慶縣和古北口，為2800h以上，最小值分布在霞云嶺，日照為2063h。全年日照時(shí)數(shù)以春季最多，月日照在230～290h；夏季正當(dāng)雨季，日照時(shí)數(shù)減少，月日照在230h左右；秋季日照時(shí)數(shù)雖沒有春季多，但比夏季要多，月日照230～245h；冬季是一年當(dāng)中日照時(shí)數(shù)最少季節(jié)，月日照不足200h，一般在170～190h。表2.2-1蘇州地區(qū)年日照時(shí)數(shù)

單位：h由于蘇州地區(qū)近年來日照時(shí)數(shù)變化趨勢較明顯，表2.2-1日照時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)僅供蘇州地區(qū)年日照時(shí)數(shù)分布規(guī)律使用。2.3太陽能資源分析西城區(qū)位于蘇州市中心位置，屬大陸季風(fēng)氣候區(qū)，是溫帶與中溫帶、半干旱與半濕潤的過度地帶。由于海拔較高，地形呈口袋形向西南開口，故大陸季風(fēng)氣候較強(qiáng)，四季分明，冬季干冷，夏季多雨，春秋兩季冷暖氣團(tuán)接觸頻繁，對流異?；钴S，天氣與氣候要素波動大，多風(fēng)少雨。本次長期站采用了蘇州氣象站1958～2012年實(shí)測太陽輻射量和1951～2012年日照時(shí)數(shù)觀測資料。2.3.1太陽輻射量分析根據(jù)蘇州氣象站1958～2012年實(shí)測太陽輻射量觀測資料，蘇州氣象站輻射量年際變化見圖2.3-1，累年逐月及全年輻射量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2.3-1和圖2.3-2所示。圖2.3-1蘇州氣象站輻射量年際變化圖表2.3-1蘇州氣象站累年逐月及全年平均輻射量表月份總輻射（MJ/m2）1983～2012散射輻射（MJ/m2）1983～2012直接輻射（MJ/m2）1958～20121983～20122003～201212662452471041412327307301132175347544745320124345575275332482755659615611286329661956855529727275565185113012178524492497271221946642841819323410375347345144203112622422381041381222720820990.3117全年5313494349172371.32565從圖2.3-1輻射量年際變化圖可以看出，從上世紀(jì)80年代初開始，蘇州氣象站實(shí)測太陽總輻射量有明顯的下降趨勢。如表2.3-1所示，1958～2012年平均年總輻射量為5313MJ/m2，1983～2012年平均年總輻射量為4943MJ/m2，年均值降低了370MJ/m2；2003～2012年實(shí)測年平均總輻射為4917MJ/m2，略低于近30年平均值。蘇州和國內(nèi)外許多城市研究表明，近年來年總輻射不斷減小的原因主要是大氣污染狀況逐漸加重，對太陽輻射產(chǎn)生的減弱作用也逐漸增大。圖2.3-2近30年蘇州氣象站累年逐月平均輻射量變化圖從表2.3-1和圖2.3-2蘇州氣象站累年逐月輻射量可以看出，蘇州氣象站年內(nèi)變化較大，5月和6月太陽總輻射量最大。2.3.2日照時(shí)數(shù)分析根據(jù)蘇州氣象站1951～2012年實(shí)測日照時(shí)數(shù)觀測資料，蘇州氣象站歷年和累年逐月日照時(shí)數(shù)變化見圖2.3-3、2.3-4和表2.3-2。從圖2.3-3歷年日照時(shí)數(shù)變化圖可以看出，蘇州氣象站日照時(shí)數(shù)變化趨勢和太陽總輻射量變化趨勢基本一致。1951～2012年平均年日照時(shí)數(shù)為2660h，1983～2012年平均年日照時(shí)數(shù)為2533h，年均值降低了127h；2003～2012年平均年日照時(shí)數(shù)為2412h，較近30年平均降低了121h。圖2.3-3蘇州氣象站歷年日照時(shí)數(shù)變化圖圖2.3-4蘇州氣象站累年逐月平均日照時(shí)數(shù)變化圖表2.3-2蘇州氣象站累年逐月及全年平均日照時(shí)數(shù)表單位：h月份123456789101112總計(jì)1951~2012年19619423424827925521522023022018818326601983～2012年18919122924226723419820721420918017325332003～2012年1901822272362532101711941962041751752412根據(jù)《太陽能資源等級》（GB/T31155-2014），太陽能資源穩(wěn)定程度評估采用穩(wěn)定度等級來評價(jià)。根據(jù)上述公式，太陽能資源穩(wěn)定程度評估的等級劃分見表2.3-3。表2.3-3太陽能資源穩(wěn)定度等級表等級名稱分級閾值等級符號很穩(wěn)定Rw≧0.47A穩(wěn)定0.36≦Rw≦0.47B一般0.28≦Rw<0.36C欠穩(wěn)定Rw<0.28DRw表示穩(wěn)定度，計(jì)算Rw時(shí)，首先計(jì)算總輻射各月平均日照輻射量的多年平均值（一般取30年平均值），然后求最小值與最大值之比。根據(jù)表2.3-2的數(shù)據(jù)，計(jì)算得出Rw=0.68。綜上所述，太陽能資源從穩(wěn)定程度評估為A級穩(wěn)定級。2.3.3太陽能資源評估結(jié)論和建議1)根據(jù)上述分析，近30年蘇州氣象站平均年總輻射量為4943MJ/m2，平均年日照時(shí)數(shù)為2533h；由于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大氣污染有嚴(yán)重的趨勢，霧霾天氣逐漸增加，蘇州氣象站總輻射和日照時(shí)數(shù)有日趨降低的趨勢。2）根據(jù)《太陽能資源評估方法》（GB/T37526-2019），1958～2012年蘇州市屬于太陽能資源很豐富區(qū)域，但從1983～2012年計(jì)算成果看蘇州市太陽能資源屬于豐富區(qū)域，太陽能資源有日趨降低的趨勢。3）太陽能資源穩(wěn)定程度等級為穩(wěn)定級。2.4氣象條件蘇州市氣候?qū)贉貛駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，冬季寒冷干燥，盛行西北風(fēng)，夏季高溫多雨，盛行東南風(fēng)。四季分明，冬季干冷，夏季多雨，春秋兩季冷暖氣團(tuán)接觸頻繁，對流異?；钴S，天氣與氣候要素波動大，多風(fēng)少雨。根據(jù)蘇州市氣象站累年觀測資料系列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各氣象要素成果如下：累年平均氣溫：12.5℃；極端最高氣溫：41.6℃；極端最低氣溫：-21.7℃；累年最大氣壓：961.7hPa；累年最小氣壓：956.1hPa；累年平均相對濕度：54%；累年平均水汽壓：10.6hPa；累年平均風(fēng)速：2.6m/s；累年最多雷暴日數(shù)：36.3d；累年平均冰雹日數(shù)：13d；累年最大冰雹直徑30mm；累年最小冰雹直徑3mm。2.5太陽能資源綜合評價(jià)根據(jù)分析計(jì)算，近30年蘇州氣象站平均年總輻射量為4943MJ/m2，平均年日照時(shí)數(shù)為2533h，根據(jù)《太陽能資源評估方法》（GB/T37526-2019），屬于太陽能資源豐富區(qū)域。太陽能資源穩(wěn)定程度等級為穩(wěn)定級。

第三章工程規(guī)模及建設(shè)必要性3.1工程任務(wù)3.1.1工程任務(wù)概述本工程利用2座已有屋面新建37.38kWp分布式光伏電站，光伏發(fā)電設(shè)計(jì)運(yùn)行期為25年，工程投產(chǎn)后預(yù)計(jì)年平均發(fā)電量約4.6x104kWh，本工程所發(fā)電量采用400V電壓等級接入用戶的變壓器低壓側(cè)的配電回路上。微風(fēng)風(fēng)機(jī)：新建10x600W微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。儲能系統(tǒng)：新建2套400kW/2000kWh磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)及一臺10kV升壓變壓器,以一路出線接入大廈10kV配電系統(tǒng)。充電樁：新建3臺60kW雙槍一體式直流快速充電樁，充電樁總?cè)萘?80kW。本工程的實(shí)施將對***大廈整體發(fā)展起到積極作用，既可以提供能源，又不增加環(huán)境壓力，具有明顯的社會效益和環(huán)境效益。3.1.2工程建設(shè)的背景我國是一個(gè)能源大國、資源貧國，煤炭、石油、天然氣等常規(guī)能源的人均占有量、可開采量只有世界平均水平的十幾分之一，石油對外依存度已經(jīng)超過40%，常規(guī)能源大量消耗帶來的環(huán)境污染問題也非常嚴(yán)重，成為政府和百姓共同關(guān)注的重大民生問題之一。大力開發(fā)以風(fēng)能、太陽能為重點(diǎn)的新能源產(chǎn)業(yè)，是我國產(chǎn)業(yè)升級、節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)快速健康發(fā)展的必由之路。因此，近年來扶持清潔能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)的政策頻繁出臺，其中就包括正在審議的《可再生能源法》中的相關(guān)宏觀層面的條款。3.1.3國家政策指導(dǎo)2013年7月以來，國家先后頒發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》、《國家發(fā)展改革委關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》。進(jìn)一步完善光伏發(fā)電工程價(jià)格政策，充分發(fā)揮價(jià)格杠桿引導(dǎo)資源優(yōu)化配置的積極作用，促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。國內(nèi)光伏發(fā)電應(yīng)用市場有望在近期得到快速的發(fā)展。本工程實(shí)施的目的：一是落實(shí)國家開拓國內(nèi)光伏市場的政策，促進(jìn)光伏發(fā)電系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用；二是為日后分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用提供參考和借鑒；三是積累風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工和使用的經(jīng)驗(yàn)，為制定相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)提供參考。與其他常規(guī)能源相比，太陽能光伏發(fā)電具有明顯的優(yōu)越性。主要概括為四個(gè)方面：一是高度的清潔性。在發(fā)電過程中無污染、無噪音、無損耗，對保護(hù)環(huán)境極其有利；二是絕對的安全性。只要有太陽光照射，太陽能電池就能發(fā)電，對人、動植物無任何傷害；三是普遍的實(shí)用性。凡是能安裝太陽能電池的地方，就能實(shí)現(xiàn)“到處陽光到處電”的目標(biāo)；四是資源的充足性。太陽的能量幾乎是取之不盡、用之不竭的，只要有太陽存在，就可以進(jìn)行光伏發(fā)電。我國具有豐富的太陽能資源。據(jù)了解，我國總面積的2/3屬于接受太陽總輻射量較佳的一、二、三類地區(qū)。除四川盆地、貴州省資源稍差外，西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏和內(nèi)蒙古高原均為太陽能資源豐富地區(qū)，東部、南部及東北等其他地區(qū)都是太陽能資源較富和中等區(qū)。圍繞太陽能電池生產(chǎn)，我國已逐步形成了一個(gè)較完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈。經(jīng)過連續(xù)幾年的高速增長，我國已成為全球最大的太陽能電池生產(chǎn)國。從長遠(yuǎn)看，太陽能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來會占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且最終將成為世界能源供應(yīng)的主體。歐洲聯(lián)合研究中心預(yù)測，到2030年，清潔能源在總能源結(jié)構(gòu)中占到30%以上，太陽能光伏發(fā)電在世界總電力的供應(yīng)中達(dá)到10%以上；到2040年，清潔能源占總能耗50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀(jì)末，清潔能源在能源結(jié)構(gòu)中占到80%以上，太陽能光伏發(fā)電占到60%以上。正是由于光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)顯要的戰(zhàn)略地位和巨大的市場潛力，近年來我國加大了對該產(chǎn)業(yè)的扶持力度。2013年國家分布式光伏補(bǔ)貼政策的推出是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要推手，表明我國發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)正逢其時(shí)。這不僅是擴(kuò)大內(nèi)需、拉動投資、增加就業(yè)的需要，也是應(yīng)對氣候變化、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求，更是搶占未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制高點(diǎn)、提升我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)國際競爭力的戰(zhàn)略之舉。3.1.4我國電力供需的現(xiàn)狀及未來供需預(yù)測根據(jù)專家預(yù)計(jì)2010-2020年我國電力裝機(jī)容量增速在8%左右，到2020年，中國電力總裝機(jī)容量將突破12億千瓦，發(fā)電量將超過6萬億千瓦時(shí)。我國的一次能源儲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，大約只有世界總儲量的10%，必須慎重地控制煤電、核電和天然氣發(fā)電的發(fā)展。煤電的發(fā)展不僅僅受煤炭資源的制約，還受運(yùn)輸能力和水資源條件的制約；核電的發(fā)展同樣受核原料和安全性的制約，核廢料處理的問題更為嚴(yán)重，其成本十分高昂。我國的環(huán)境問題日益嚴(yán)重，發(fā)展煤電和水電必須要考慮環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，必須計(jì)入外部成本，因此大力發(fā)展可再生能源發(fā)電是我國解決能源危機(jī)和保證可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，而太陽能及風(fēng)力發(fā)電在未來中國能源供應(yīng)中占據(jù)重要的地位。3.2工程規(guī)模本工程規(guī)劃總裝機(jī)容量為37.38kWp屋面光伏+10x600W微風(fēng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組+2x400kW/2000kWh磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)+3x60kW一機(jī)兩槍直流充電樁。利用已有建筑屋面建設(shè)綠色無污染的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站，電站包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及相應(yīng)的配套并網(wǎng)設(shè)施。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件及工程建設(shè)地具體情況，太陽能電池陣列采用固定傾角式和平鋪安裝，屋面擬采用445Wp單面72片單晶硅太陽能光伏組件84塊,擬采用20kW逆變器1臺，12kW逆變器1臺。3.3工程建設(shè)的必要性1）符合國家能源產(chǎn)業(yè)政策當(dāng)前，我國的能源結(jié)構(gòu)以常規(guī)能源（煤、石油和天然氣）為主，由于常規(guī)能源的不可再生性，勢必使得能源的供需矛盾日益突出，開發(fā)新能源是國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。大力發(fā)展太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電，實(shí)現(xiàn)能源多元化，緩解對有限礦物能源的依賴與約束，是我國能源發(fā)展戰(zhàn)略和調(diào)整電力結(jié)構(gòu)的重要措施之一。2016年7月4日，國家能源局發(fā)布了《國家能源局關(guān)于推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程的實(shí)施意見》，意見提出以下目標(biāo)：到2020年，各?。▍^(qū)、市）新建產(chǎn)業(yè)園區(qū)采用終端一體化集成供能系統(tǒng)的比例達(dá)到50%左右，既有產(chǎn)業(yè)園區(qū)實(shí)施能源綜合梯級利用改造的比例達(dá)到30%左右。本工程屬于在既有產(chǎn)業(yè)園區(qū)實(shí)施能源系統(tǒng)升級改造，本期充分利用可再生能源發(fā)電，改善電源結(jié)構(gòu)，并通過能源監(jiān)測、能量計(jì)量、自動控制等手段，提高園區(qū)能源系統(tǒng)運(yùn)行及管理水平，符合國家能源產(chǎn)業(yè)政策。2）優(yōu)化蘇州市能源結(jié)構(gòu)，保護(hù)環(huán)境，符合可持續(xù)發(fā)展的需要隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展和人民社會生活水平的不斷提高，蘇州市對能源依存度不斷增加。一方面資源條件直接影響到蘇州市經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)健康發(fā)展；另一方面以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)又使蘇州市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展承受著巨大的環(huán)境壓力。積極調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、開發(fā)利用清潔的和可再生的能源，是保持當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略。大力發(fā)展清潔能源發(fā)電，替代一部分礦物能源，對于降低蘇州市的煤炭消耗、緩解環(huán)境污染和交通運(yùn)輸壓力、改善電源結(jié)構(gòu)等具有非常積極的意義，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)節(jié)約型社會的具體體現(xiàn)。本工程是一項(xiàng)新型的綠色環(huán)保工程，電池板可循環(huán)使用，不存在污染排放問題，不會造成環(huán)境污染，符合經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的需要，將會帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

第四章風(fēng)光儲充多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1.1光伏組件選型光伏組件選擇的基本原則：在產(chǎn)品技術(shù)成熟度高、運(yùn)行可靠的前提下，結(jié)合電站周圍的自然環(huán)境、施工條件、交通運(yùn)輸?shù)臓顩r，選用行業(yè)內(nèi)的主導(dǎo)光伏組件類型。再根據(jù)電站所在地的太陽能資源狀況和所選用的光伏組件類型，計(jì)算出光伏發(fā)電站的年發(fā)電量，最終選擇出綜合指標(biāo)最佳的光伏組件。太陽能光伏發(fā)電的最核心器件是太陽能電池，商用的太陽能電池主要有以下幾種類型：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、碲化鎘電池、銅銦硒電池等。單晶硅、多晶硅太陽能電池由于制造技術(shù)成熟、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、使用壽命長、光電轉(zhuǎn)化效率相對較高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大型并網(wǎng)光伏電站工程。非晶硅薄膜太陽能電池穩(wěn)定性較差、光電轉(zhuǎn)化效率相對較低、使用壽命相對較短，但由于其擁有良好的弱光發(fā)電能力和溫度特性，在一定程度上可減少電網(wǎng)的波動。在近幾年光伏行業(yè)中占主流市場的光伏組件主要有單晶硅組件、多晶組件和非晶硅太陽能組件，其中根據(jù)2018年組件出貨量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2018年全球組件出貨量達(dá)到95GW，其中多晶組件出貨量占比約51.5%。建設(shè)光伏電站過程中，組件選型主要通過以下幾方面進(jìn)行對比：（1）晶體電池與薄膜電池的區(qū)別，（2）單晶與多晶的區(qū)別,（3）鍍膜與非鍍膜的區(qū)別，（4）高效PERC組件與一般組件的區(qū)別。4.1.1.1晶體硅與非晶硅光伏組件之間對比選型商用的光伏組件主要有以下幾種類型：單晶硅光伏組件、多晶硅光伏組件、非晶硅光伏組件、碲化鎘光伏組件、銅銦鎵硒光伏組件等。上述各類型電池分類見圖4.1-1，主要性能參數(shù)見表4.1-1。圖4.1-1光伏組件分類表4.1-1光伏組件性能參數(shù)比較種類組件類型商用效率實(shí)驗(yàn)室效率使用壽命特點(diǎn)目前應(yīng)用范圍晶體硅組件單晶硅17~25%26%25年效率高技術(shù)成熟集中發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立電源民用消費(fèi)品市場多晶硅16~23%23.22%25年效率較高技術(shù)成熟集中發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立電源民用消費(fèi)品市場薄膜組件非晶硅8~13%15%25年弱光效應(yīng)較好成本相對較低民用消費(fèi)品市場集中發(fā)電系統(tǒng)碲化鎘11~13%18.5%25年弱光效應(yīng)好成本相對較低民用消費(fèi)品市場銅銦鎵硒11~13%21.5%20年弱光效應(yīng)好成本相對較低民用消費(fèi)品市場少數(shù)獨(dú)立電源注：商用效率資料來源公司產(chǎn)品手冊和各種分析報(bào)告；實(shí)驗(yàn)室效率資料來源《SolarCelEfficiencyTables-2009-version34》。單晶硅光伏板多晶硅光伏板由表4.1-1可知，晶體硅組件由于制造技術(shù)成熟、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、使用壽命長、光電轉(zhuǎn)化效率相對較高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大型并網(wǎng)光伏發(fā)電站工程。非晶硅薄膜太陽能電池穩(wěn)定性較差、光電轉(zhuǎn)化效率相對較低、使用壽命相對較短，但由于其擁有良好的弱光發(fā)電能力和溫度特性，在一定程度上可減少電網(wǎng)的波動。因此推薦選用晶體硅太陽能電池組件。4.1.1.2單晶和多晶的區(qū)別：單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí)，硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面，多晶硅均不如單晶硅。多晶硅可作為拉制單晶硅的原料。單晶和多晶的生產(chǎn)制造工藝不一樣，成分也有所不同，但成品（太陽能電池板）使用效果相差不大，2008年之前兩者的區(qū)別在于光電轉(zhuǎn)換率不同，包括實(shí)驗(yàn)室條件下的單晶普遍比多晶轉(zhuǎn)換效率高。除此之外，單晶材質(zhì)優(yōu)于多晶，在生產(chǎn)過程中不容易損壞。在外觀上，單晶一般為單色（常規(guī)的是藍(lán)色和黑色），多晶顏色相對單晶更雜，既有單色藍(lán)色，也有彩色。目前市場上單晶的占有量正逐步增多，轉(zhuǎn)換效率高能夠在電纜用量和占地面積等方面有優(yōu)勢，但單晶的價(jià)格目前較多晶價(jià)格高0.15元/瓦，多晶在降低初始投資方面更有優(yōu)勢。4.1.1.3鍍膜與非鍍膜的區(qū)別鍍膜組件較非鍍膜組件存在的優(yōu)點(diǎn)有：高透光率:單層納米級光學(xué)涂層技術(shù)能使超白玻璃的透光率增加到2-3％，從而增加太陽能電池組件輸出功率。自清潔功能，超親水特性無需人工清洗，利用雨水自洗。3H級防刮劃硬度。高熱穩(wěn)定性，耐高溫急變。涂敷的涂層具有高化學(xué)穩(wěn)定性，耐老化，耐酸堿侵蝕，幫助太陽能玻璃長期在戶外應(yīng)用仍然保持穩(wěn)定的增透防污性能。耐用?？稍趷毫迎h(huán)境中保持25年。平整度好。波筋小于千分之二。屏蔽紅外線透過，減少紅外線透過比，減少硅板溫度，提高使用壽命。故本工程推薦鍍膜組件。4.1.1.4高效PERC組件與一般組件的區(qū)別高效單晶組件相比高效多晶、常規(guī)單晶、N型、P型和雙面產(chǎn)品等，均具有一定的優(yōu)勢。目前高效單晶PERC組件方面具有充足的供給與優(yōu)秀的發(fā)電性能，主流設(shè)備廠家憑借上下游技術(shù)整合可以提供業(yè)內(nèi)低衰減水平的單晶PERC產(chǎn)品。目前在2016年、2017年與2018年三屆領(lǐng)跑者工程中均有大批量應(yīng)用，同時(shí)也具備良好的運(yùn)行檢驗(yàn)。目前，通過電池技術(shù)的升級，基于現(xiàn)有的整片組件技術(shù)，正面功率400Wp的組件，是主流廠家認(rèn)為的最優(yōu)產(chǎn)品選擇(高收益、高系統(tǒng)效率)。我們對幾家產(chǎn)品做了比較，其參數(shù)見表4.1-2。表4.1-2主流產(chǎn)品技術(shù)對比表廠家名稱參數(shù)隆基協(xié)鑫黃河公司板子特性單面單晶半片組件單玻系列單晶9BB半片組件83×166mm單晶硅電池PERC單面144片半片/單晶PERC158.75×79.375mm板子規(guī)格2094x10382108*1048*35mm2008x1002板子型號LR4-72HPHGCL-M8/72(H)PERC-144重量（kg）23.525.623最大功率W445440405組件效率%20.519.920.1價(jià)格（元/w）1.71.891.9首年衰減承諾不大于2%3%2%2~25年每年功率衰減承諾不大于0.55%0.7%0.7%因此，綜合考慮組件效率、技術(shù)成熟性、市場占有率、屋面現(xiàn)有空間布局情況，以及采購訂貨時(shí)的可選擇余地，最終選擇單片容量為445Wp的高效單晶半片組件，其參數(shù)見表4.1-3。表4.1-3445Wp單晶組件主要技術(shù)參數(shù)表組件種類單位單晶硅峰值功率W445開路電壓V49.1短路電流A11.53工作電壓V45.8工作電流A9.3外形尺寸mm2094×1038重量kg23.5峰值功率%/℃-0.37溫度系數(shù)開路電壓%/℃-0.286溫度系數(shù)短路電流%/℃0.057溫度系數(shù)首年功率衰降%2次年功率衰降%0.55組件效率%20.54.1.2逆變器選型逆變器選型主要對以下指標(biāo)進(jìn)行比較：a)逆變器輸入直流電壓的范圍：由于太陽電池組串的輸出電壓隨日照強(qiáng)度、天氣條件及負(fù)載影響，其變化范圍比較大。要求逆變器能夠在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)正常工作，并保證交流輸出電壓穩(wěn)定。b)逆變器輸出效率：大功率逆變器在滿載時(shí)，效率必須在98%以上。中小功率的逆變器在滿載時(shí)，效率必須在90%以上。即使在逆變器額定功率10%的情況下，也要保證90%（大功率逆變器）以上的轉(zhuǎn)換效率。c)逆變器輸出波形：為使光伏陣列所產(chǎn)生的直流電經(jīng)逆變后向公共電網(wǎng)并網(wǎng)供電，就要求逆變器的輸出電壓波形、幅值、相位及頻率等與公共電網(wǎng)一致，以實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)無擾動平滑供電。所選逆變器應(yīng)輸出電流波形良好，波形畸變以及頻率波動低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求值。d)最大功率點(diǎn)跟蹤：逆變器的輸入終端阻抗應(yīng)適應(yīng)于光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行特性。保證光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行在最大功率點(diǎn)。e)可靠性和可恢復(fù)性：逆變器應(yīng)具有一定的抗干擾能力、環(huán)境適應(yīng)能力、瞬時(shí)過載能力及各種保護(hù)功能，如：過電壓情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)正常運(yùn)行；過負(fù)荷情況下，逆變器需自動向光伏電池特性曲線中的開路電壓方向調(diào)整運(yùn)行點(diǎn)，限定輸入功率在給定范圍內(nèi)；故障情況下，逆變器必須自動從主網(wǎng)解列。f)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集：逆變器應(yīng)有多種通訊接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并發(fā)送到集控室，監(jiān)控設(shè)備還應(yīng)有模擬輸入端口與外部傳感器相連，測量日照和溫度等數(shù)據(jù)。逆變器主要技術(shù)指標(biāo)還有：額定容量，輸出功率因數(shù)，額定輸入電壓，電流，電壓調(diào)整率，總諧波畸變率等。本工程系統(tǒng)容量較小且光伏組件布置分散，若是逆變器容量過大，則在一臺逆變器發(fā)生故障時(shí)，發(fā)電系統(tǒng)損失發(fā)電量過大，從工程運(yùn)行及維護(hù)考慮，建議選用單臺容量小的逆變設(shè)備；若逆變器容量太小，數(shù)量太多，不但會影響到前期工程的初始投資成本，而且后期工程的維護(hù)量會成倍增加。通過綜合比較及實(shí)際布置情況，本工程推薦選用容量為12kW和20kW的逆變器。詳細(xì)參數(shù)如下：表4.1-4逆變器主要技術(shù)參數(shù)表指標(biāo)逆變器規(guī)格參數(shù)逆變器型#12KTL-M20KTL-M額定容量12kW20kW隔離方式無隔離變壓器最大輸入電壓1100VMppT電壓范圍200V-1000V額定交流輸出功率12kW20kW最大輸出交流20A31.9A總電流波形畸變率≤3%(滿功率運(yùn)行時(shí))功率因數(shù)0.8超前~0.8滯后最大效率98.60%98.60%中國效率98.10%98.30%額定電網(wǎng)頻率50Hz額定輸出電壓230V/400V使用環(huán)境溫度-25℃―+60℃保護(hù)功能防孤島、輸出過流、輸入反接、直流浪涌、交流浪涌保護(hù)等通訊接口RS485/PLC冷卻方式自然對流防護(hù)等級IP65尺寸(寬×高×深)370×485×160370×485×210重量20kg24kg本工程暫按華為逆變器進(jìn)行設(shè)計(jì)，其諧波電流含量小于3%，滿足GB/Z19964-2012《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》的要求。逆變器直流輸入具有最大功率跟蹤MPPT技術(shù)，可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。并網(wǎng)逆變器本身要求具備直流輸入分?jǐn)嚅_關(guān)功能，具備輸入、輸出漏電與防雷保護(hù)、直流母線過電壓保護(hù)、電網(wǎng)斷電、電網(wǎng)過欠壓、電網(wǎng)過欠頻、光伏陣列及并網(wǎng)逆變器本身的接地檢測及保護(hù)功能等。主要保護(hù)功能動作條件、保護(hù)動作邏輯表如下表所示：保護(hù)功能保護(hù)動作條件保護(hù)時(shí)間保護(hù)動作邏輯自恢復(fù)時(shí)間極性反接保護(hù)當(dāng)光伏組串的極性反接，PV電流小于-2A時(shí)觸發(fā)保護(hù)0.5s，不開機(jī)自動脫開電網(wǎng)，逆變器進(jìn)入故障模式并報(bào)故障信息電檢修，極性正接后，逆變器能自動恢復(fù)短路保護(hù)Iout>1.5×Ie0.1s自動脫離電網(wǎng)，進(jìn)入故障模式、并上報(bào)告警待短路故障修復(fù)后，60s內(nèi)逆變器恢復(fù)交流過流及直流過流保護(hù)Iout>1.3×Ie0.2s自動脫離電網(wǎng)，進(jìn)入故障模式、并上報(bào)告警故障消除后，30s內(nèi)逆變器恢復(fù)直流母線過電壓保護(hù)1050V0.1s自動脫離電網(wǎng)，進(jìn)入故障模式、并上報(bào)告警直流側(cè)電壓恢復(fù)到逆變器允許工作范圍后，30s內(nèi)逆變器恢復(fù)電網(wǎng)斷電保護(hù)電網(wǎng)電壓小于60V0.05s自動脫離電網(wǎng)，進(jìn)入故障模式、并上報(bào)告警電網(wǎng)調(diào)減恢復(fù)正常后，60s內(nèi)逆變器恢復(fù)電網(wǎng)過欠壓保護(hù)U<0.9Un符合NBT32004-2018低電壓穿越要求自動脫離電網(wǎng)，進(jìn)入故障模式、并上報(bào)告警符合低電壓穿越的要求0.9Un≤U≤1.1Un正常運(yùn)行1.1Un<U<1.3Un符合NBT32004-2018高電壓穿越要求符合高電壓穿越的要求電網(wǎng)過欠頻保護(hù)f<46.0Hz200ms自動脫離電網(wǎng)，進(jìn)入故障模式、并上報(bào)告警符合NBT32004-2018能標(biāo)要求46.0Hz≤f<46.5Hz5min46.5Hz≤f<47.0Hz5min47.0Hz≤f<47.5Hz5min47.5Hz≤f<48.0Hz連續(xù)運(yùn)行48.0Hz≤f<48.5Hz連續(xù)運(yùn)行48.5Hz≤f<50.5Hz連續(xù)運(yùn)行50.5Hz≤f<51.0Hz連續(xù)運(yùn)行51.0Hz≤f<51.5Hz5min51.5Hz≤f<52.0Hz5minf>52.0Hz200ms光伏陣列及逆變器本身的接地檢測及保護(hù)功能絕緣阻抗小于37kΩ不開機(jī)低于設(shè)定值不工作，并持續(xù)監(jiān)測高于設(shè)定值逆變器開機(jī)待接地故障修復(fù)，逆變器恢復(fù)孤島效應(yīng)保護(hù)電網(wǎng)過欠壓和電網(wǎng)過欠頻觸發(fā)保護(hù)大于2s自動脫開電網(wǎng)，逆變器進(jìn)入故障模式并報(bào)故障信息60s4.1.3光伏方陣的串聯(lián)設(shè)計(jì)光伏方陣通過組件串、并聯(lián)組合而成，光伏組件的串聯(lián)必須滿足并網(wǎng)逆變器的直流輸入電壓要求，光伏組件并聯(lián)必須滿足并網(wǎng)逆變器輸入功率的要求。本工程擬采用445Wp單晶硅光伏組件，在計(jì)算組件串聯(lián)數(shù)量時(shí)，需要考慮組件的開路電壓溫度系數(shù)。隨著光伏組件溫度的增加，開路電壓減小；相反，組件溫度降低，開路電壓增大。為了保證逆變器在當(dāng)?shù)貥O限低溫條件下能夠正常連續(xù)運(yùn)行，在計(jì)算電池板串聯(lián)電壓時(shí)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐淖畹铜h(huán)境溫度進(jìn)行計(jì)算，并得出串聯(lián)的電池個(gè)數(shù)和直流串聯(lián)電壓（保證逆變器對光伏組件最大功率點(diǎn)MPPT跟蹤范圍）。光伏方陣中，同一光伏組件串中各光伏組件的電性能參數(shù)宜保持一致，光伏組件串的串聯(lián)數(shù)量應(yīng)按照下列公式計(jì)算：式中：Voc——光伏組件的開路電壓（V）；Vpm——光伏組件的工作電壓（V）；t——為光伏組件工作條件下的極限低溫（℃）；t′——為光伏組件工作條件下的極限高溫（℃）；Kv——光伏組件的開路電壓溫度系數(shù)；Kv′——光伏組件的工作電壓溫度系數(shù)；S——光伏組件的串聯(lián)數(shù)（S向下取整）；Vdcmax——逆變器允許的最大直流輸入電壓（V）；Vmpptmax——逆變器MPPT電壓最大值（V）；Vmpptmin——逆變器MPPT電壓最小值（V）；從公式中可以看出，組串的光伏組件串聯(lián)數(shù)量由組件電氣參數(shù)、逆變器直流輸入電壓參數(shù)、氣象條件確定。設(shè)計(jì)原則是：（1）組串開路電壓應(yīng)小于組件最大系統(tǒng)電壓，并小于逆變器最大直流輸入電壓；（2）組串最低工作電壓應(yīng)大于逆變器最低直流輸入電壓，并小于逆變器MPPT電壓范圍的上限；（3）系統(tǒng)啟動時(shí)，組串最低工作電壓應(yīng)大于逆變器啟動電壓，啟動時(shí)的光照強(qiáng)度要求盡可能較小，工作溫度要求盡可能較高。將光伏組件的數(shù)據(jù)代入計(jì)算得到13≤S≤19，本工程選定的光伏組件串為14塊/串。4.1.4光伏方陣布置4.1.4.1光伏陣列運(yùn)行方式選擇光伏方陣有多種安裝方式，工程使用何種安裝方式?jīng)Q定了工程的投資、收益以及后期的運(yùn)行、維護(hù)。大型并網(wǎng)光伏方陣的支架安裝形式主要有固定式和跟蹤式兩種。固定式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試和管理維護(hù)都很方便；跟蹤式系統(tǒng)不僅需要配置自動跟蹤機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)投資成本增加，而且安裝調(diào)試和管理維護(hù)相對復(fù)雜，但可以增加發(fā)電量。因?yàn)樘栯姵胤疥嚨陌l(fā)電量與陽光入射強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)光線與光伏方陣平面垂直時(shí)發(fā)電量最大，隨著入射角的改變，發(fā)電量會明顯下降。太陽能跟蹤裝置可以將太陽能板在可用的8h或更長的時(shí)間。一般來說，采用自動跟蹤裝置可提高發(fā)電量20%～40%左右。目前實(shí)際工程采用的安裝方式主要包括：固定安裝、單軸跟蹤（平軸、斜軸）、雙軸跟蹤，每種安裝方式有各自的特點(diǎn)。固定安裝方式是將太陽電池方陣按照一個(gè)固定的傾角和固定的方向安裝。圖4.1.4-1固定安裝方式布置圖單軸跟蹤安裝方式是將太陽電池方陣安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上，運(yùn)行時(shí)方陣只能跟蹤太陽運(yùn)行的方位角或者高度角中的一個(gè)方向。旋轉(zhuǎn)軸可以是水平南北向放置、水平東西向放置、地平面垂直放置或按所在地緯度角傾斜布置等。雙軸跟蹤太陽電池方陣沿著兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動，能夠同時(shí)跟蹤太陽的方位角與高度角的變化，理論上可以完全跟蹤太陽的運(yùn)行軌跡以實(shí)現(xiàn)入射角為零。圖4.1.4-2跟蹤安裝方式布置圖根據(jù)國內(nèi)光伏電站的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在太陽電池性能等同等條件下，一般方陣平單軸安裝方式的發(fā)電量約是固定式安裝方式的1.15～1.2倍，工程總成本約為1.05～1.2倍；方陣雙軸跟蹤安裝方式的發(fā)電量約是固定式安裝方式的1.3～1.4倍,工程總成本約為1.15～1.35倍。綜合考慮成本、發(fā)電量等因素，本工程的光伏組件安裝方式推薦采用固定安裝方式。表4.1.4-1四種安裝方式比較工程固定式水平單軸斜單軸雙軸跟蹤發(fā)電量提高11.1-1.21.2-1.31.3-1.4成本提高11.21.21.3占地面積1122~3抗風(fēng)能力固定安裝抗風(fēng)較好抗風(fēng)能力差當(dāng)風(fēng)向?yàn)槟媳毕驎r(shí)抗風(fēng)能力差，東西向時(shí)，可將面板調(diào)至水平，抗風(fēng)較好風(fēng)速太高時(shí)可將板面調(diào)至水平，抗風(fēng)較好運(yùn)行維護(hù)工作量小有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，工作量較大,維護(hù)成本高有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，工作量更大,維護(hù)成本更高有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，工作量更大,維護(hù)成本更高雖然跟蹤方式能夠提高光伏電站的發(fā)電量，但初始成本和維護(hù)成本比較高，安裝跟蹤裝置獲得額外的太陽能輻射產(chǎn)生的效益無法抵消安裝跟蹤裝置所需要的綜合成本。因此，本工程光伏組件方陣推薦采用固定式安裝方式。在光伏電站的設(shè)計(jì)中，光伏組件的放置有兩種設(shè)計(jì)方案分別是組件橫向和豎向布置兩種。綜合考慮組件布置安裝便利程度和組串支架尺寸限制，本工程建議采用組件縱向方案。4.1.4.2方陣傾角設(shè)計(jì)工程所在地的太陽能資源較好，水平面年均輻射量為1373.06kW.h/m2。將氣象站數(shù)據(jù)導(dǎo)入PVsyst軟件，經(jīng)過計(jì)算分析，得工程所在地最佳傾角為36°，最佳傾角時(shí)板面年均輻射量為1606.4kW.h/m2。圖4.1.4-3最佳傾角輻射量計(jì)算結(jié)果屋面平面近似水平，布局良好，通過國家通用光伏發(fā)電系統(tǒng)計(jì)算軟件PVsyst6.0.6計(jì)算得最佳傾角為36°。為了實(shí)踐工程經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化及實(shí)際考慮實(shí)際承載力承載力、檢修維護(hù)等因素，混凝土屋面采用36°安裝，輕型屋面采用平鋪安裝。4.1.4.3光伏方陣間距計(jì)算本工程光伏組件采用單排縱向布置，沿屋面傾角布置，存在光伏方陣前后排遮擋問題，需要計(jì)算光伏方陣之間的最佳間距。在北半球，對應(yīng)最大日照輻射接收量的平面為朝向正南，陣列傾角確定后，要注意南北向前后陣列間要留出合理的間距，以免前后出現(xiàn)陰影遮擋，前后間距為：冬至日（一年當(dāng)中物體在太陽下陰影長度最長的一天）上午9：00到下午3：00，光伏組件間南北方向無陰影遮擋。計(jì)算當(dāng)光伏方陣前后安裝時(shí)的最小間距D，如下圖所示：圖4.1.4-4光伏陣列間距離示意圖一般確定原則：冬至日當(dāng)天早9：00至下午3：00光伏方陣不應(yīng)被遮擋。計(jì)算公式如下：太陽高度角的公式：sin=sinsin+coscoscos太陽方位角的公式：sinβ=cossin/cos式中：為當(dāng)?shù)鼐暥葹?0.22°；為太陽赤緯，冬至日的太陽赤緯為-23.5°；為時(shí)角，上午9:00的時(shí)角為-45°。H為方陣前排最高點(diǎn)與后排組件最低位置的高度差。D=cosβ×L，L=H/tan，=arcsin(sinsin+coscoscos)根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范GB50797-2012》7.2節(jié)公式計(jì)算。4.1.4.4組件布置***大廈B座和C1座這2個(gè)屋面可以布置光伏組件。根據(jù)現(xiàn)有屋面情況，本工程選用單晶硅445Wp太陽能電池板，布置容量詳見表4.1.4-2。表4.1.4-2布置容量36°傾角平鋪容量（kW）28.489.345小時(shí)數(shù)（h）1259.561076.54發(fā)電量（萬kWh）3.591.01整個(gè)場區(qū)容量（kW）37.38整個(gè)場區(qū)小時(shí)數(shù)（h）1214.2整個(gè)場區(qū)發(fā)電量（萬kWh）4.64.1.5光伏發(fā)電量測算4.1.5.1基本計(jì)算根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50797-2012），光伏發(fā)電站上網(wǎng)電量可按下式計(jì)算：式中：HA——水平面太陽能總輻射量（kWh/m2，峰值小時(shí)數(shù)）；Ep——上網(wǎng)發(fā)電量（kWh）；Es——標(biāo)準(zhǔn)條件下的輻照度（常數(shù)=1kWh/m2）；PAZ——組件安裝容量（kWp）；K——綜合效率系數(shù)。4.1.5.2綜合系統(tǒng)效率并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量損失主要由光伏陣列的能量損失、逆變器能量損失、交流并網(wǎng)的能量損失等三部分組成。光伏陣列能量損失η1：光伏陣列在1kW/㎡太陽輻射強(qiáng)度下，實(shí)際的直流輸出功率與標(biāo)稱功率之比。光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失包括：組件的匹配損失、組件接線端子發(fā)熱損失、表面塵埃遮擋損失、不可利用的太陽輻射損失、溫度影響、峰值功率點(diǎn)偏值及直流線路損失等，取能量損失88.9%計(jì)算。（2）逆變器轉(zhuǎn)換能量損失η2：逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比，根據(jù)逆變器廠家提供的歐洲效率，考慮光伏發(fā)電大部分時(shí)間為非滿載運(yùn)行，確定η2為98.0%。（3）交流并網(wǎng)能量效率η3：逆變器通過交流輸電線路至箱變，交流線路的數(shù)量較多，電纜較長，電纜壓降增加，損耗較大交流電纜損耗對系統(tǒng)發(fā)電效率的影響約為98.0%。（4）光伏發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換總效率為：η總＝η1×η2×η3＝88.9%×98.0%×98.0%=85.3%。4.1.5.3發(fā)電量計(jì)算根據(jù)場址區(qū)太陽能輻射量，結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀缶痔峁┑臍庀筚Y料，同時(shí)考慮系統(tǒng)組件總功率、系統(tǒng)總效率等數(shù)據(jù)，計(jì)算年理論發(fā)電量，通過測算，考慮不同的電池組件效率隨著時(shí)間也存在著衰減，可以計(jì)算運(yùn)營期25年發(fā)電期間的每年發(fā)電量。由于太陽電池組件的轉(zhuǎn)換效率成逐年遞減狀態(tài)，因此隨著時(shí)間的推移，實(shí)際發(fā)電量不斷減少。按照《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件（2018年本）》并結(jié)合光伏組件廠家提供的組件衰減參數(shù)，單面組件按照“首年衰減率不超過2%，每年衰減率不超過0.55%”、雙面組件按照“首年衰減率不超過2%，每年衰減率不超過0.45%”的原則進(jìn)行計(jì)算。本工程固定式結(jié)構(gòu)采用單晶硅光伏組件84塊，單個(gè)組件峰值功率為445Wp，總?cè)萘?7.38kWp。逐年發(fā)電量如下表所示：表4.1.5-1逐年發(fā)電量計(jì)算成果表年數(shù)衰減（%）當(dāng)年發(fā)電量(萬kWh)等效利用小時(shí)數(shù)(h)12.004.901296.2322.554.881289.1033.104.851282.0143.654.821274.9654.204.801267.9564.754.771260.9875.304.741254.0485.854.721247.1496.404.691240.28106.954.671233.46117.504.641226.68128.054.621219.93138.604.591213.22149.154.561206.55159.704.541199.911610.254.511193.311710.804.491186.751811.354.461180.221911.904.441173.732012.454.421167.282113.004.391160.862213.554.371154.472314.104.341148.122414.654.321141.812515.204.301135.53總發(fā)電量114.8330354.54年均4.61214.2光伏電站在運(yùn)營期25年內(nèi)的總發(fā)電量為114.83x104kWh，光伏電站年均發(fā)電量為4.6x104kWh，年平均有效發(fā)電小時(shí)數(shù)為1214.2h。4.2風(fēng)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.2.1方案設(shè)想隨著城市去碳化進(jìn)程的加速，用戶對能源舒適度、可靠性、個(gè)性化的需求及體驗(yàn)化、多樣化和低成本化的訴求，考慮示范性增設(shè)屋面微風(fēng)發(fā)電機(jī)，自發(fā)自用，提高可再生能能源的利用率，節(jié)能減排。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備可以安裝在樓頂平層，風(fēng)機(jī)立桿2-3米，用預(yù)制混凝土底座固定，并固定于大廈四周鋼架上，既保證了安全性又增加了風(fēng)機(jī)安裝的穩(wěn)定性。示范性微風(fēng)發(fā)電機(jī)示意圖如下：蘇州地區(qū)年平均風(fēng)速為2.9米/秒，年平均有效發(fā)電小時(shí)數(shù)約800h，一臺600W的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)一年發(fā)電量約在480kWh，擬在大廈A座安裝10臺微風(fēng)發(fā)電機(jī)，年總發(fā)電量為4800kWh。該工程所發(fā)電量自發(fā)自用，由企業(yè)自行消納。風(fēng)力發(fā)電機(jī)配置風(fēng)機(jī)控制器、配電柜，蓄電池，風(fēng)機(jī)發(fā)電儲存于蓄電池中，再經(jīng)過逆變輸出220V交流電，直接為就近用電設(shè)備供電。擬將風(fēng)機(jī)發(fā)電用于后期建設(shè)的智慧崗?fù)ぁ⒄故緲影彘g內(nèi)的照明、空調(diào)等設(shè)備用電。4.2.2風(fēng)電機(jī)組性能風(fēng)力發(fā)電機(jī)根據(jù)葉片固定軸的方位，可以分為水平軸和垂直軸兩類。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)軸方向與風(fēng)向一致，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸方向與風(fēng)向成直角。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常需要不停地變換方向以保持與風(fēng)向一致，而垂直軸風(fēng)機(jī)則不必如此，因?yàn)樗梢允占煌较虻娘L(fēng)能。圖4.2-1水平軸小風(fēng)機(jī)圖4.2-2垂直軸小風(fēng)機(jī)垂直軸機(jī)型由于其風(fēng)能利用效率比較低，所以目前大型風(fēng)電機(jī)組99%以上都是水平軸，而垂直軸風(fēng)力機(jī)主要集中用于小型機(jī)組上面。綜上所述，根據(jù)垂直軸風(fēng)機(jī)與水平軸風(fēng)機(jī)的對比，結(jié)合目前屋面現(xiàn)有空間情況，示范性微風(fēng)發(fā)電機(jī)將垂直軸風(fēng)機(jī)作為首選機(jī)型。4.3儲能系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.3.1***大廈用電現(xiàn)狀4.3.1.1電氣主接線***大廈用電電源引自10kV市電，現(xiàn)有6臺2500kVA變壓器為大廈負(fù)荷供電。其中2臺供A座、B座和D座負(fù)荷，4臺供C1、C2、C3座負(fù)荷。***大廈電氣主接線圖如下：圖4.3.1.1-1***大廈電氣主接線圖***大廈6臺變壓器容量及位置詳見下表：表4.3.1.1-1#3、#4配電室變壓器信息表編號變壓器名稱變壓器容量（kVA）變壓器位置備注1#1變壓器2500#3配電室C1、C2座商業(yè)，辦公用電2#2變壓器2500#3配電室C1、C2座商業(yè)，辦公用電3#3變壓器2500#3配電室消防、動力、熱力設(shè)備負(fù)荷4#4變壓器2500#3配電室消防、動力、熱力設(shè)備負(fù)荷5#5變壓器2500#4配電室A、B、D座公區(qū)、底商用電6#6變壓器2500#4配電室A、B、D座公區(qū)、底商用電4.3.1.2用電量分析根據(jù)大廈物業(yè)提供的用電量記錄，***大廈2019年用電量情況如圖下：表4.3.1.2-12019年***大廈月度用電信息日期電量（kWh）1#變壓器2#變壓器3#變壓器4#變壓器5#變壓器6#變壓器一月706320231000235440239880330450330450二月684600213000228200243400308050308050三月563400187800165780209820236000236000四月519060153200173020189840260550260550五月471300132400157100181800221850221850六月645720192000215240238480257050257050七月694080216300231360246420279100279100八月805680232010268560305110306900306900九月777720210300259240308180297900297900十月669660220120223220226320268550268550十一月542340165200180780196360260800260800十二月616320186700205440224180312150312150***大廈每月總用電量情況見下圖：圖4.3.1.2-1***大廈各月總用電量統(tǒng)計(jì)***大廈執(zhí)行蘇州市城區(qū)一般工商業(yè)10kV用電電價(jià)，各時(shí)段電價(jià)見下表：表4.3.1.2-2一般工商業(yè)銷售電價(jià)表尖峰高峰平段低谷具體時(shí)段11:00-13:0016:00-17:00（7-8月）10:00-15:0018:00-21:007:00-10:0015:00-18:0021:00-23:0023:00-7:00電價(jià)（元/度）1.41671.28840.76970.3023根據(jù)以上***大廈電氣接線和全年用電量統(tǒng)計(jì)，可以看出#3配電室I母線和II母線段的兩臺變壓器為互為備用的運(yùn)行方式，兩段母線聯(lián)合運(yùn)行；III和IV兩段母線為獨(dú)立運(yùn)行；#4配電室I母線和II母線段的兩臺變壓器為互為備用的運(yùn)行方式，兩段母線聯(lián)合運(yùn)行。***大廈用電量在冬季和夏季較高，春季和秋季較低，其中五月用電量最低。4.3.1.3典型日負(fù)荷曲線分析為了保證大廈全年對儲能設(shè)備的利用率，選取各段母線在五月份工作日和休息日的負(fù)荷曲線進(jìn)行分析，詳見下表和下圖：表4.3.1.3-12019年5月某工作日母線用電負(fù)荷（kW）序號時(shí)間#3配電室I&II母線#3配電室III母線#3配電室IV母線#4配電室I&II母線12:00183.24270.20264.58243.3224:00192.08297.22291.04243.3236:00205.80334.45317.50291.9848:00344.17368.07370.42462.30510:00383.01341.05343.96486.63612:00329.28346.15343.96486.63714:00329.28339.56317.50462.30816:00315.56319.13317.50413.64918:00365.56339.56317.50413.641020:00280.68287.01291.04444.971122:00219.52334.45317.50406.63120:00200.92314.03317.50243.32圖4.3.1.3-12019年5月某工作日母線用電負(fù)荷曲線#3、#4配電室I母線和II母線段負(fù)荷為商業(yè)辦公負(fù)荷，峰谷用電負(fù)荷差較大，#3配電室III母線和IV母線負(fù)荷為公用地下動力暖通負(fù)荷，在一天內(nèi)負(fù)荷變化不大。表4.3.1.3-25月某工作日各母線負(fù)荷峰段用電量（kWh）時(shí)段#3配電室I&II母線#3配電室III母線#3配電室IV母線#4配電室I&II母線峰段11693.281702.261666.882360.16峰段2896.35937.29912.811284.41總計(jì)2589.642639.552579.693644.57表4.3.1.3-32019年5月某休息日母線用電負(fù)荷（kW）時(shí)間#3配電室I&II母線#3配電室III母線#3配電室IV母線#4配電室I&II母線2:00165.58173.06176.00197.924:00187.80193.83180.00220.946:00202.25256.13215.00239.938:00231.14325.35220.00363.8910:00330.03387.65245.00409.9012:00260.03373.81235.00341.9114:00245.58380.73230.00311.9116:00231.14218.06212.50311.9118:00245.58173.06210.00311.9120:00251.14266.51212.50335.9122:00202.25152.29175.00259.930:00177.80166.14170.00253.93圖4.3.1.3-22019年5月某休息日母線用電負(fù)荷曲線表4.3.1.3-42019年5月某休息日各母線負(fù)荷峰段用電量（kWh）時(shí)段#3配電室I&II母線#3配電室III母線#3配電室IV母線#4配電室I&II母線峰段11334.041815.401166.251747.55峰段2723.41648.97616.25945.74總計(jì)2057.452464.371782.502693.29休息日負(fù)荷變化特點(diǎn)與工作日類似，#3、#4配電室I母線和II母線峰谷用電負(fù)荷差不如工作日明顯，整體用電量相比工作日較低。根據(jù)以上大廈用電負(fù)荷分析可以得出以下結(jié)論：1）各母線變壓器均在低負(fù)荷水平運(yùn)行，負(fù)載率約20%左右，變壓器容量滿足儲能系統(tǒng)接入后的充放電運(yùn)行工況需求。2）為使儲能設(shè)備在負(fù)荷較低時(shí)期也能得到充分利用，各段母線接入儲能容量不宜超過2MWh,大廈最大儲能接入容量為8MWh。3）各段母線在峰段的用電負(fù)荷在200~500kW之間，以低壓形式接入系統(tǒng)時(shí)，每段母線接入儲能變流器功率擬設(shè)置為400kW。4）#3、#4配電室I母線和II母線峰谷用電負(fù)荷差相對較大，優(yōu)先考慮接入儲能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)削峰填谷。5）由于各段母線在每日的第二個(gè)峰段用電量較少，當(dāng)單段母線接入1MWh容量以上儲能設(shè)備時(shí)，若采用每日2充2放的運(yùn)行方式，第二次的充放電無法達(dá)到電池最大充分電深度，因此儲能系統(tǒng)擬采用每日1次或1.5次循環(huán)充放的運(yùn)行方式。4.3.2儲能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案4.3.2.1接入系統(tǒng)方案設(shè)置兩套400kW/2000kWh儲能系統(tǒng)單元及一臺10kV升壓變壓器,以一路出線接入大廈10kV配電系統(tǒng)，與低壓接入系統(tǒng)相比，10kV接入系統(tǒng)方式接線形式簡單，且受各區(qū)域負(fù)荷特性影響更小，更容易對儲能系統(tǒng)充放電運(yùn)行工況進(jìn)行控制。另外儲能系統(tǒng)10kV接入與電網(wǎng)側(cè)連接更為緊密，方便電網(wǎng)側(cè)對儲能系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度。4.3.2.2儲能系統(tǒng)配置4.3.2.2.1系統(tǒng)構(gòu)成每套400kW/2000kWh儲能系統(tǒng)包含儲能介質(zhì)（磷酸鐵鋰電池）、400kW雙向儲能變流器（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、等部件。磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)以磷酸鐵鋰電池組作為儲能介質(zhì)，儲能系統(tǒng)由儲能電池經(jīng)DC匯流之后，接入變流器（PCS）直流側(cè)，PCS交流側(cè)接入380V母線上。在并網(wǎng)點(diǎn)安裝雙向計(jì)量電表，對儲能系統(tǒng)的充放電電量進(jìn)行計(jì)量。每個(gè)電池組均裝有電池管理系統(tǒng)（BMS）對電池的充放電進(jìn)行在線管理，BMS與PCS與后臺監(jiān)控相連，執(zhí)行充放電控制策略。設(shè)備清單詳見下表：序號名稱1鋰電池系統(tǒng)（含BMS模塊）2000kWh2儲能變流器（PCS）400kW3空調(diào)1套4電控柜1套5消防系統(tǒng)1套6能量管理系統(tǒng)（EMS）1套7動力線纜和通訊線纜1套8工程安裝、地基建設(shè)1套4.3.2.2.2EMS系統(tǒng)EMS管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控（SCADA）和能量管理等功能。監(jiān)控功能包括數(shù)據(jù)采集和處理、控制操作、儲能基本單元監(jiān)控、報(bào)警處理、畫面生成及顯示、在線計(jì)算及制表、數(shù)據(jù)接口、人機(jī)聯(lián)系等。能量管理功能包括能量平衡和自動調(diào)度、模式控制等。（1）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控1）監(jiān)控系統(tǒng)按照“少人值守”的原則設(shè)計(jì)，自動化程度高。2）監(jiān)控系統(tǒng)迅速、準(zhǔn)確、有效地完成對被控對象的監(jiān)測與控制。3）監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)采集到的包括儲能用蓄電池、負(fù)荷、各電氣設(shè)備等的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、控制和調(diào)節(jié)。4）監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行監(jiān)視，屏幕顯示，事故處理指導(dǎo)和恢復(fù)操作指導(dǎo)等功能。5）監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)儲能單元的高級能量管理，最大限度利用儲能電池。（2）報(bào)警處理當(dāng)所采集的模擬量發(fā)生越限，開關(guān)量變位及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自診斷故障時(shí)應(yīng)進(jìn)行報(bào)警處理。事故狀態(tài)方式時(shí)，操作員工作站的畫面上應(yīng)有相應(yīng)的顏色顯示，同時(shí)有報(bào)警條文。報(bào)警方式應(yīng)分為兩種：一種為事故報(bào)警，一種為預(yù)告報(bào)警，前者為非操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動作信號，后者為一般性設(shè)備變位，狀態(tài)異常信號，模擬量越限，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的事件異常等。事故報(bào)