太阳能屋顶计划示范项目建议书暨可行性方案

太阳能屋顶示范项目建议书暨可行性报告

武汉日新科技有限公司

2009年5月5日

目录

一、概述/项目背景 (3)

二、项目目标及主要内容 (3)

本项目做为太阳能光电建筑一体化项目基本特点： (3)

（一）、高效单晶硅组件 (4)

（二）、光伏并网逆变器 (4)

（三）、光伏阵列汇流装置 (5)

（四）、光伏阵列支架 (5)

（五）、系统示意图 (6)

（六）、建筑本体满足国家和地方建筑节能标准的情况。 (6)

三、建设的必要性 (6)

（一）开发利用太阳能资源，符合能源产业发展方向 (6)

（二）建设大型并网光伏发电系统的条件 (9)

（三）充分利用BIPV建筑集成方式，开发太阳能资源，实现地区电力可持续发展 (10)

1、BIPV建筑一体化的原理 (10)

2、建筑与光伏系统相结合 (11)

3、实现地区电力可持续发展的需要和可行性 (11)

（四）加快能源电力结构调整的需要 (12)

（五）改善生态、保护环境的需要 (12)

（六）发挥减排效益，申请CDM (12)

三、技术方案r (13)

（一）场址地理位置 (13)

（二）场址建设条件 (14)

（三）、设计原则 (14)

（四）、本工程主要遵循和依据下列标准、文件 (15)

（五）阵列角度选择 (16)

（六）、太阳能光伏组件选型 (19)

（七）、并网系统太阳能组件容量配置 (21)

（八）、并网光伏系统效率计算 (21)

4、倾斜面光伏阵列表面的太阳能辐射量计算 (22)

（九）太阳能光伏并网逆变器的选择 (22)

（十）、太阳能光伏组件串并联方案 (25)

5、太阳能光伏阵列的布置 (27)

6、土建设计 (28)

7、防雷系统设计 (28)

8、直流配电柜设计 (31)

9、太阳辐射传感器Si-12TC和Si-12TC-T (集成温度测量) (32)

10、室外环境PT 1000传感器（内部集成转换器） (34)

11、紧凑型风速计 (35)

一、概述/项目背景

为深入贯彻落实科学发展观，大力实施可持续发展战略，进一步加强社会事业领域的科技工作，推动扬州市经济社会与人口、资源、环境全面协调可持续发展，发挥科技创新的引领和支撑作用，促进以改善民生为重点的社会建设。

2008年4月，修订后的《节约能源法》正式施行，增加了建筑节能、交通节能、公共机构节能等内容，是中国一部推动全社会节约能源、提高能源利用效率的重要法律。《循环经济促进法》于2009年1月起开始施行，将有效促进资源利用效率的提高，实现可持续发展。

根据财政部网站3月26日公布《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》（财建[2009]128号），表示为贯彻实施《可再生能源法》，落实国务院节能减排战略部署，加强政策扶持，加快推进太阳能光电技术在城乡建筑领域的应用，将实施财政扶持政策，加强建设领域政策扶持，支持开展光电建筑应用示范，实施“太阳能屋顶计划”。

计划选择重点公共建筑建设光伏屋顶、光伏幕墙，建设一批公共建筑节能、社区节能减排科技示范工程，提高城市节能减排水平。

二、项目目标及主要内容

本项目做为太阳能光电建筑一体化项目基本特点：

光伏建筑一体化，即是把光伏组件作为建筑物迎光面的一部分，再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置相联。使该建筑物具有直接利用阳光发电的功能，并且其外观结构及电气安装均符合相关标准的要求。

光伏与屋顶相结合：建筑物屋顶作为吸收太阳光部件有其特有的优势，日照条件好，不易受遮挡，可以充分接受太阳辐射，系统设计以紧贴屋顶结构安装，减少风力的不利影响，并且，太阳电池组件可部分替代保温隔热层遮挡屋面。通过对阳光的反射减少夏季的热吸收，同时因为冬季事空气不直

接接触楼顶减少了，大楼的散热，加强了保温。

系统的主要组成部件包括：

（一）、高效单晶硅组件

180Wp的电池组件，使用17.0%高效率晶体硅太阳电池片；

高透光率钢化玻璃封装，透光率和机械强度高。

采用密封防水多功能接线盒，确保组件使用安全，有效抵御湿气和烟雾腐蚀，不受地理环境影响。

铝框采用内置角键连接，紧固密封，抗机械强度高，具备良好的耐候性，防风，防雹。

组件使用寿命长达25年，衰减小。

（二）、光伏并网逆变器

并网逆变器是并网光伏系统的重要电力电子设备，其

主要功能是把来自太阳能电池方阵输出的直流电转换成与

电网电力相同电压和频率的交流电，并把电力输送给与交

流系统连接的负载，同时还具有极大限度地发挥太阳能电

池方阵性能的功能和异常或故障时的保护功能。

在本光伏发电系统中，逆变器起关键作用，

?它具有高性能滤波电路，将直流系统同电网建立连接，其输出的交流电符合国家电网对电能质量（包括电压和频率）要求，不对电网质量造成污染。?采用超结CoolMOS电路，符合UL1714国际安全标准的防孤岛效应系统，

保证在外电网发生故障时系统可以在几个微秒内断开。

?并网型逆变器具有过/欠电压、过/欠频率、短路保护、逆向功率保护等保护功能。

?灵活的系统架构，以55KW逆变器模组成不同规模的系统,单套可串联最大至1.65MW。

?音频噪音低。开关频率在可听频率之外（18kHz）。

?高转换效率。

?容易维护，因为可以快速拔插逆变器模组。

?符合国际上相应的并网规范。DK5940 CEI 11-20 (Italy), VDE 0126/VDEW (Germany, France, Greece) and Real Decreto RD1663/2000 (Spain)， UL1741,

?可以不用低压隔离变压器，直接连接到中压电网（使用专门的中压变压器）。

?可以通过PVI-AEC（可选的配件）来进行逆变器的远距离监控。

?可以通过PVI-STRINGCOMB（俗称接线盒，选配件）来监控光伏组串的性能。

（三）、光伏阵列汇流装置

由于系统的每个电池串联工作电流较小（5-6A），需在室外将电池串列进行汇流。先将10路电池串列接入防水汇流盒（10进2出）进行汇流，然后再接入逆变器。

（四）、光伏阵列支架

本项目中的光伏阵列支架采用热镀锌防腐保护，保证在系统寿命周期内可以良好使用，在保证足够的日照辐射量的同时为保证建筑抗风、防风要求，采用仰角23度，短支架，以1块180瓦组件为一个单元。

（五）、系统示意图

光伏阵列 1

DC

断开器

AC

断开器

电网

光伏阵列 2

DC 断开器

（六）、建筑本体满足国家和地方建筑节能标准的情况。

本项目在节能方面遵循了：

建设部《公共建筑节能设计标准》

建设部《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》

根据《财政部,建设部关于印发〈可再生能源建筑应用示范专项资金管理暂行办法〉的通知》

三、建设的必要性

（一）开发利用太阳能资源，符合能源产业发展方向

能源是我国经济发展的血液，它的供应能力和供应状况直接影响经济的发展。未来我国经济仍将以较高的速度增长，能源消费总量也将有较大幅度地增长，而煤炭、石油、天然气这类化石燃料并不是取之不尽的它们随着消费的增加而减少，所以开源显得很迫切。为了保证能源供应安全，改变环境，促进经济社会的可持续发展，从长期的能源发展战略角度来审视，我国必须

寻求一条有利于社会、经济与环境可持续发展的、清洁能源占较大比例的能源供应与消费的道路。

可再生能源是不污染环境，在

自然界中可以循环再生的能源。它

的开发利用，不仅可以解决与能源

相关的环境污染问题，促进解决社

会可持续发展，而且还可以逐步改

善我国以煤炭为主的能源消费结

构；对解决偏远地区的用电用能问

题，实现消灭无电县和农村电气化等目标，进一步改善我国农村及城镇生产、生活条件都将有着非常重要的现实意义。

我国发展可再生能源的相关支持政策

国家非常鼓励发展可再生能源，并且实施了一系列的可再生能源政策。

1）可再生能源的宏观政策：

我国《1996~2010年新能源和可再生能源发展纲要》中明确指出，要按社会主义市场经济的要求，加快新能源和可再生能源的发展和产业化的建设，并且将可再生能源的发展计划纳入了我国的“十五能源规划，要求采取措施调整能源结构，提高清洁能源在能源消费中所占的比重；要求通过技术进步来推动可再生能源事业的发展。鼓励发展利用太阳能，改造传统能源利用技术，提高能源利用效率，降低污染排放，并给予税收优惠等支持政策。

2）可再生能源的经济政策

（一）推进光电建筑应用示范，启动国内市场。现阶段，在条件适宜的地区，组织支持开展一批光电建筑应用示范工程，实施“太阳能屋顶计

划”。争取在示范工程的实践中突破与解决光电建筑一体化设计能力不足、光电产品与建筑结合程度不高、光电并网困难、市场认识低等问题，从而激活市场供求，启动国内应用市场。

（二）突出重点领域，确保示范工程效果。综合考虑经济性和社会效益等因素，现阶段在经济发达、产业基础较好的大中城市积极推进太阳能屋顶、光伏幕墙等光电建筑一体化示范；积极支持在农村与偏远地区发展离网式发电，实施送电下乡，落实国家惠民政策。

（三）放大示范效应，为大规模推广创造条件。通过示范工程调动社会各方发展积极性，促进落实国家相关政策。加强示范工程宣传，扩大影响，增强市场认知度，形成发展太阳能光电产品的良好社会氛围；促进落实上网分摊电价等政策，形成政策合力，放大政策效应；将光电建筑应用作为建筑节能的重要内容，在新建建筑、既有建筑节能改造、城市照明中积极推广使用。

三、实施财政扶持政策

国家财政支持实施“太阳能屋顶计划”，注重发挥财政资金政策杠杆的引导作用，形成政府引导、市场推进的机制和模式，加快光电商业化发展。

（一）对光电建筑应用示范工程予以资金补助。中央财政安排专门资金，对符合条件的光电建筑应用示范工程予以补助，以部分弥补光电应用的初始投入。补助标准将综合考虑光电应用成本、规模效应、企业承受能力等因素确定，并将根据产业技术进步、成本降低的情况逐年调整。

（二）鼓励技术进步与科技创新。为激励先进，将严格设定光电建筑应用示范的标准与条件。财政优先支持技术先进、产品效率高、建筑一体

化程度高、落实上网电价分摊政策的示范项目，从而不断促进提高光电建筑一体化应用水平，增强产业竞争力。

（三）鼓励地方政府出台相关财政扶持政策。将充分调动地方发展太阳能光电技术的积极性，出台相关财税扶持政策的地区将优先获得中央财政支持。

按照近期通过的《可再生能源中长期发展规划》，今后15年中国可再生能源发展的总目标是：提高可再生能源在能源消费中的比重，解决偏远地区无电人口用电问题和农村生活燃料短缺问题，推行有机废弃物的能源化利用，推进可再生能源技术的产业化发展。

《规划》还提出了三个具体目标，其中最重要的一个是逐步提高优质清洁可再生能源在能源结构中的比例，力争到2010年使可再生能源消费量占到能源消费总量的10％，2020年提高到15％。

国家发展与改革委员会副主任陈德铭在国务院新闻发布会上指出，今后一个时期，中国可再生能源发展的重点是水能、生物质能、风能和太阳能。

（二）建设大型并网光伏发电系统的条件

在这样一个日照条件良好、自然环境和社会环境发达的地区建设太阳能光伏并网系统符合以下建设太阳能电站的条件：

?富集的太阳光照资源，保证很高的发电量；

?靠近主干电网；

?距离用电负荷中心不能太远；

?便利的交通、运输条件和生活条件；

?能产生附加效益，有助于抵消部分电价成本；

?良好的示范条件，让公众认识和接受光伏发电技术；

?当地各级政府提供优惠政策和各种便利条件；

?具有一定的国际影响和国际合作条件。

（三）充分利用BIPV建筑集成方式，开发太阳能资源，实现地区电力可持续发展

1、BIPV建筑一体化的原理

太阳能光伏—建筑一体化BIPV(Building IntegratedPhotovoltaics,)是应用太阳能发电的一种新概念：在建筑为维护结构外表面铺设光伏阵列提供电力。可以说在众多可再生能源发电技术中，光伏发电是最绿色最环保也是最值得期待的一项技术。

BIPV的优越性

1）可原地发电、原地使用，减少电流运输过程的费用和能耗

2）避免了放置光电阵板的额外占用宝贵的建筑空间与建筑结构合一，省去了单独为光电设备提供的支撑结构

3) 使用新型建筑维护材料，节约了昂贵的外装饰材料（玻璃幕墙等），减少建筑物的整体造价，且使建筑外观更有魅力

4) 因日照处在高压电网用电高峰期，BIPV系统除保证自身建筑内用电外，还可以向电网供电，舒缓了高峰电力需求，解决电网峰谷供需矛盾，具有极大的社会效益；

5) 杜绝了由一般化石燃料发电所带来的严重空气污染，这对于环保要求更高的今天和未来极为重要；

6) 由于光伏陈列安装在屋面和墙面上，并直接吸收太阳能，避免了墙面温度和屋顶温度过高，降低了空调负荷，并改善了室内环境。

2、建筑与光伏系统相结合

把封装好的的光伏组件（平板或曲面板）安装在居民住宅或建筑物的屋顶上，再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置相联。光伏系统还可以通过一定的装置与公共电网联接。目前光伏与建筑结合总结起来大约有8种安装方式

3、实现地区电力可持续发展的需要和可行性

同时，近年来我国光伏产业在国家大型工程项目、推广计划和国际合作项目的推动下迅速发展。到2007年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦，太阳能电池生产能力达到290万千瓦，太阳能电池年产量达到118.8万千瓦，超过日本和欧洲，为光伏发电的规模化发展奠定了基础。

因此大力开发太阳能资源，对与实现地区电力可持续发展具有重要的现实

意义。

（四）加快能源电力结构调整的需要

在目前全球经济形势收缩，能源供需形势的相对缓和的时候，是结构调整的难得的战略机遇期。国家发展改革委副主任、国家能源局局长张国宝在能源工作会上表示，在我国的能源消费结构中，煤炭占一次能源消费的70%，比世界平均水平高40多个百分点。在电力结构中，火电比重偏高，核电、水电、风电等优质能源所占比例偏小，仅占20%左右。

积极发展水电、风能、太阳能、生物质能等可再生能源与新能源，不断提高清洁能源在中国一次能源消费中的比重，将成为我国优化能源结构的另一个突破口。

（五）改善生态、保护环境的需要

中央提出“建设生态文明，基本形成节约能源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式”。太阳能被认为是21世纪最具发展潜力的新型能源，在日常生活中，自觉使用和推广太阳能，就可以为节能减排、改善生态环境质量做贡献。或者说，选择和使用太阳能，就是建设生态文明。

生态文明建设的目的，在于通过全民生态文明观念的确立和实际行动，进一步改善我们的生存、生产和生活环境，实现永续发展。利用太阳能，无论从经济社会发展全局，还是对使用者的切身利益来说，好处尽人皆知。因为新建和改建的楼房可以统一安装，老楼只要有周密的设计、良好的组织施工，安装和使用太阳能光伏系统并不是什么难事

（六）发挥减排效益，申请CDM

城市作为人类社会经济活动的中心，聚集了世界上一半以上的人口，温室

气体排放占全球总量的75％左右。随着不断加快的城市化进程，城市扩张速度越来越快，城市也因此变得越来越脆弱，频繁发生的气候灾害威胁到了城市居民正常的生产生活，中国城市也难以幸免。不过，城市对于由气候变化引起的灾害的脆弱性是可以减少的，许多地方城市就如何加强城市适应气候变化的能力已经开始了积极行动。聚焦城市，因其是许多重大环境问题的受害者，更因其具有强大的资源调动力和影响力，城市是发展低碳经济的关键平台。

低碳经济是中国的必由之路，同时也是中国实现新一轮经济发展的巨大机遇。一方面应对气候变化需要改变传统经济发展模式，构建低碳经济等新的社会经济发展框架；另一方面，发展低碳经济带来的保证能源安全、减少空气污染、增加投资和就业机会等一系列协同效益，建设光伏项目，参加CDM 交易为扬州的经济社会发展增加了可持续性和竞争力。

三、技术方案r

建设光伏电站，科学的选址非常重要。同时还应合理地确定建设规模，在资源条件允许的情况下，尽量科学地扩大规模，以降低成本，提高效益。

（一）场址地理位置

表1 标准气候值

（二）场址建设条件

楼顶混凝土结构：基本符合安装要求，楼顶表面设备不多，总面积为24*32=768平方米,可以形成一定规模的建筑及太阳能并网电站。

（三）、设计原则

本工程设计在遵循技术先进、科学合理、安全可靠、经济实用的指导思想和设计原则下，着重考虑以下设计原则。

●先进性原则：随着太阳能技术的发展，太阳能电源设计必须考虑先进性，使系统在一定的时期内保持技术领先性，以保证系统具有较长的生命周期。

●集中安装建设,多支路上网

●独立分系统: 在电气线路上分为若干个独立的分系统,分别发电上网.

●低压发电单元: 每个分系统由若干发电单元组成, 输出0.4kV三相交流电.

●太阳电池组件: 以标准晶体硅组件为主,部分选用透光型组件.

●安装方式: 固定式安装.

●并网逆变器: 以进口设备为主,配合国产配套电气设备.

●检测控制系统: 采用性能可靠,自动化程度高部件,通过网络监控实现数据采集和分析的准确齐全.

（四）、本工程主要遵循和依据下列标准、文件

GB/T 9535 《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》

GB/T18479 《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》

GB50054 《低压配电设计规范》

GB17478 《低压直流电源设备的特性和安全要求》

GB50171 《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》

GB6495 《光伏器件》

GB/T17626 《电磁兼容试验和测量技术》

GB13337.1 《固定型防酸式铅酸蓄电池技术条件》

YD799 《通信用阀控式密封铅酸电池》

DL/T620 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》

DL/T621 《交流电气装置的接地》

GB191 《包装贮运标志》

GBJ232－82 《电气装置安装工程施工及验收规范》

GB50205-95 《钢结构工程施工及验收规范》

GBJ17-88 《钢结构技术规范》

GBJ9-87 《建筑结构荷载规范》

GB/T17468-1998《电力变压器选用导则》

DL/T6451-95《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》

GB/T10228-1997《干式电力变压器技术参数和要求》

（五）阵列角度选择

根据当地纬度37.73度可以得到当地的冬至日太阳高度角

A=90-（37.73+23.45）=28.82度

通过PVSYST软件计算评估各种仰角全年平均接受的日照辐射强度

可以得出在高仰角情况下春冬两季的日照强度较好，在不考虑调整角度，且不使用跟踪系统的前提下，固定角度在37度得到的年平均辐射强度较好，选择37度作为系统仰角。

（六）、太阳能光伏组件选型

武汉日新科技有限公司成立于2001年5月，坐落在“中国?光谷”，是中国最早专业从事太阳能光伏技术产品生产、研发、设计、安装的高新技术企业之一。有兄弟公司-深圳日新科技有限公司和控股公司-武汉日新科技照明有限公司。公司联合知名高校，成立了具有产学研结合特色的湖北省光伏工程技术研究中心。“武汉日新科技园”获国家财政部、建设部批准为可再生能源建筑应用重点示范项目，是目前我国确定并予以资助的最大的国家太阳能光伏建筑一体化应用示范项目。根据相关的需要，在光伏独立应用系统中，硅太阳电池组件被设计为由36片太阳能电池片串联组成：这种组件是为12V 的蓄电池充电设计的。（通过把电池组件进行串联可以实现给24V或48V的蓄电池充电）；在光伏并网应用领域，硅太阳电池组件被设计成为由48片或72片太阳电池片串联组成，根据本项目提供的屋顶可利用面积，我们采用72片太阳能电池组成的并网应用太阳电池组件；

采用高标准的结构：日新的电池组件在恶劣的环境下，仍然保持高效率，合理的安装组件能保证25年的使用寿命。电池片的上面用EVA和低碳钢化玻璃；下面用EVA和背板，防止灰尘，潮湿。

1. 功率输出保证：标准环境工作，10年减效低于10%

2.

使用寿命保证：标准环境工作，

电流——电压曲线

25年减效低于20%

质量担保：我们的组件经过了一下全部的测试

?热斑耐久测试

?热循环测试√湿—热循环试验

?湿—冷循环测试√引线端强度测试

?扭曲测试√机械载荷测试

?抗冰雹冲击测试√热冲击测试

?绝缘测试√机械强度和风压测试?室外曝露测试√盐雾腐蚀测试