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摘要：协合光伏电站150KWp屋顶分布式光伏发电项目利用陕西榆神协合光伏电站内升压站综合楼等建筑屋顶以及升压站空余地域建设的车棚屋面安置光伏组件。解决电站内生活生产用能需求，调节优化电站内的用能结构，提高厂内供电可靠性。同时，该项目现已建成并经一年的实际运行分析，项目的技术方案、社会效益及经济效益得到初步验证，具有商业化推广潜能。
关键词：屋顶分布式光伏发电项目 设计技术 经济收益
1.总体说明
协合光伏电站150KWp屋顶分布式光伏发电项目位于陕西省榆林市榆神工业区清水工业园以北，陕西榆神协合光伏电站办公区、升压站工程内。主要利用廠内升压站综合楼、SVG阀室、SVG配电室以及升压站空余地域建设的车棚屋面安置光伏组件。能够解决陕西榆神协合光伏电站升压站内生活生产用能需求，调节优化电站内的用能结构，提高厂内供电可靠性。
1.1项目资源状况
榆林市是中国日照高值区之一，在陕西省日照时间最长，年平均日照时数 2593.5？2914.4小时，东北部最高，南部最低。一年之中5？8月日照较多，12？翌年2月份较少，年满负荷利用小时数1228小时，属于太阳能资源丰富区，具有较好普及利用太阳能资源条件，非常适宜太阳能资源的利用建设。
1.2配电运行情况
陕西榆神协合光伏电站厂用电采用双电源供电，主供电源引自园区10kV公用电网，备用电源引自厂内35kV接地变二次侧，配置一套双电源自动切换装置。站用电电压等级采用 380/220V，三相四线制，单母线接线。
1.3用电负荷情况
根据陕西榆神协合光伏电站资料，升压站内月耗电量为2万kWh，电价采用0.49元/kWh的统一电价，负荷为本工程控制室生产用电、逆变器室用电，消防用电、应急照明属于二级负荷，其余均为三级负荷。
2.设计原则
2.1考虑供电经济性及电网接入条件，该项目的运行方式采用并网方式；
2.2系统设计及运维采用无人值守的方式运行，降低整个系统的维护工作量；
2.3电力优先供给厂内用电，发电余量反送电网；
3.项目技术方案设计
本项目在陕西榆神协合光伏电站厂区内建造分布式光伏电站，预计安装504块单个容量为305Wp的多晶硅光伏组件，总装机容量为153.72kWp。地面按最佳倾角安装，彩钢板屋顶组件采用沿屋面倾角平铺安装，混凝土屋面和车棚屋面采用10°倾角安装。
由组件安装区域及现有资料，初步设计各区域组件安装容量、逆变器配置情况和并网方式如下：
3.1 光伏组件选型
本项目为与原光伏发电项目匹配，便于统一维护与管理，选用与陕西榆神协合光伏电站相同类型组件，即305Wp的多晶硅光伏组件。
3.2 并网逆变器选型
并网逆变器是光伏并网发电系统的核心转换设备，它连接直流侧和交流侧，对于光伏系统的转换效率和可靠性具有举足轻重的地位，需具有完善的保护功能、优质的电能输出性能。逆变器选择应综合考虑目前已商业化的各种型号、安装容量、电缆损耗等因素。本项目选用华为组串式逆变器，共选用1台SUN2000- 36KTL组串式逆变器和2台SUN2000- 60KTL- M0组串式逆变器。地面部分配置一台SUN2000- 60KTL- M0组串式逆变器，综合楼、SVG阀室和车棚配置一台SUN2000- 60KTL- M0组串式逆变器，配电室配置一台SUN2000- 36KTL组串式逆变器。
3.3电缆型号
根据选型条件，本项目所选用电缆的型号规格如下：
3.3.1从光伏阵列串输出至组串式逆变器电缆选用PV 1- F 2×4mm2；
3.3.2组串逆变器输出至并网柜电缆选用ZC- YJV22- 0.6/1- 3*35mm2；
3.3.3并网柜输出电缆选用ZC- YJV22- 0.6/1- 3*95mm2+50mm2。
3.4 组件支架设计
3.4.1支架选型
支架采用Q235B冷轧钢板或者铝型材，材质的选用和支架设计应符合国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定。
3.4.2倾角设计
本项目为了最大化利用屋顶面积，地面固定式支架安装组件倾角为36°。彩钢屋面组件采取沿屋面角度平铺的安装方式。混凝土屋面和车棚屋面的组件综合考虑辐射量和装机量，采取固定式支架安装，安装倾角为10°。
3.5光伏并网方式
电站组件采用305Wp多晶硅光伏组件。根据站地面积和现场实际情况及业主的需要选用组串式逆变器。
太阳能电池组件经太阳光照射后，形成低压直流电流，电池组串联后经电缆送至光伏逆变器，经逆变为交流电流后，经并网柜并网接入，接入系统根据国网榆林公司经研所出具《协合光伏电站150kWp分布式光伏发电项目接入系统方案》，具体接入方案为：协合光伏电站150kWp分布式光伏发电经并网逆变器汇流后，采用1回380V低压电缆线路将分布式光伏接入用户配电室母线，需新建截面为95mm2的电缆线路约80m，生产的电能主要用于满足站内日常用电，多余电能送入电网，不足时从电网取电。光伏接入系统接线方案示意图如图所示。
4项目实施进度 本项目已于2017年内建设完成。
第一阶段：2017年10月完成分布式光伏的技术方案、图纸设计，取得项目备案、接入批复。
第二阶段：2017年11月～12月完成分布式光伏项目的建设工作。
5发电量与效益分析
5.1 理论发电量
本项目多晶硅光伏组件总装机容量为153.72kWp，安装方式分为三种以下情况：
（1）地面固定式支架安装组件倾角为最佳倾角36°；
（2）彩钢屋面组件采取沿屋面角度平铺的安装方式；
（3）混凝土屋面和车棚屋面的组件综合考虑辐射量和装机量，采取固定式支架安装，安装倾角为10°。
经计算，得出本项目光伏阵列25年理论发电量为453.97万kW·h，运行期多年平均发电量为18.16万kW·h。根据项目实际发电量统计，2019年4月1日—2020年4月1日，年度发电量为18.7万。
5.2经济效益
根据国家发展改革委《关于调整光伏发电陆上风电标杆上网电价的通知》和国家发展改革委《关于降低燃煤发电上网电价和一般工商业用电价格的通知》，该项目按照前20年按自用电价0.91元/kW·h（含税含0.42元/kW？h补贴）计算，后5年0.49元/kW·h（含税）。
根据陕政发（2014）37号文件按装机容量1W补贴1元可获得装机补贴15.372万元（陕西省补贴含税）。
5.2.1固定资产投资
根据工程投资概算，工程初始投资75万元，投资补贴15万元，实际投资60万元。
5.2.2加權电价
现电站生产管理自用电采用0.49元/kWh的同一电价，屋顶光伏采用自发自用，余电上网模式，分布式光伏项目补贴为0.42元/kWh，光伏发电自用电部分电价为0.49+0.42， 即0.91元/kWh，余电上网部分电价为0.3545 （标杆电价）+0.42，即0.7745元/kWh。
分布式光伏平均年发电量约为18.82万kWh。根据立项资料电站生产管理自用电约27.5万kWh/年，如采用自发电源后每年度可节省下网电费达17.12万，投资回收期约3.5年。
5.2.3社会效益分析
从社会效益来看，协合光伏电站150KWp屋顶分布式光伏发电项目的建设在改善电网结构及节能减排方面起着重要的作用，特别是能够利用当地的自然洁净能源为企业的生产运行提供有力的帮助和支持，促进企业的节资增收。因此，该项目有较好的社会经济效益及良好的收益前景。
6总结
6.1本项目是针对陕西榆神协合电站厂用电设计的分布式光伏系统规划设计，依据现行国家政策、电网公司要求以及国家行业标准进行建设。经一年的实际运行，该项目的技术方案、社会效益及经济效益得到初步验证。
6.2本项目方案设计合理，系统控制技术先进，为新能源应用提供了较好的示范意义，节能减排效果明显。从设备性能、系统结构、运行方式、经济效益及节能减排等各方面综合分析，该项目切实可行。
6.3根据投产后实际发电量情况，本项目投资收益良好，为其他类似企业开源节流、降低运营成本提供了借鉴，具有商业化推广潜能。
参考文献：
1.《协合光伏电站150kWp分布式光伏发电项目接入系统方案》
作者：国网榆林供电公司经济技术研究所
关键词：屋顶分布式光伏发电项目 设计技术 经济收益
1.总体说明
协合光伏电站150KWp屋顶分布式光伏发电项目位于陕西省榆林市榆神工业区清水工业园以北，陕西榆神协合光伏电站办公区、升压站工程内。主要利用廠内升压站综合楼、SVG阀室、SVG配电室以及升压站空余地域建设的车棚屋面安置光伏组件。能够解决陕西榆神协合光伏电站升压站内生活生产用能需求，调节优化电站内的用能结构，提高厂内供电可靠性。
1.1项目资源状况
榆林市是中国日照高值区之一，在陕西省日照时间最长，年平均日照时数 2593.5？2914.4小时，东北部最高，南部最低。一年之中5？8月日照较多，12？翌年2月份较少，年满负荷利用小时数1228小时，属于太阳能资源丰富区，具有较好普及利用太阳能资源条件，非常适宜太阳能资源的利用建设。
1.2配电运行情况
陕西榆神协合光伏电站厂用电采用双电源供电，主供电源引自园区10kV公用电网，备用电源引自厂内35kV接地变二次侧，配置一套双电源自动切换装置。站用电电压等级采用 380/220V，三相四线制，单母线接线。
1.3用电负荷情况
根据陕西榆神协合光伏电站资料，升压站内月耗电量为2万kWh，电价采用0.49元/kWh的统一电价，负荷为本工程控制室生产用电、逆变器室用电，消防用电、应急照明属于二级负荷，其余均为三级负荷。
2.设计原则
2.1考虑供电经济性及电网接入条件，该项目的运行方式采用并网方式；
2.2系统设计及运维采用无人值守的方式运行，降低整个系统的维护工作量；
2.3电力优先供给厂内用电，发电余量反送电网；
3.项目技术方案设计
本项目在陕西榆神协合光伏电站厂区内建造分布式光伏电站，预计安装504块单个容量为305Wp的多晶硅光伏组件，总装机容量为153.72kWp。地面按最佳倾角安装，彩钢板屋顶组件采用沿屋面倾角平铺安装，混凝土屋面和车棚屋面采用10°倾角安装。
由组件安装区域及现有资料，初步设计各区域组件安装容量、逆变器配置情况和并网方式如下：
3.1 光伏组件选型
本项目为与原光伏发电项目匹配，便于统一维护与管理，选用与陕西榆神协合光伏电站相同类型组件，即305Wp的多晶硅光伏组件。
3.2 并网逆变器选型
并网逆变器是光伏并网发电系统的核心转换设备，它连接直流侧和交流侧，对于光伏系统的转换效率和可靠性具有举足轻重的地位，需具有完善的保护功能、优质的电能输出性能。逆变器选择应综合考虑目前已商业化的各种型号、安装容量、电缆损耗等因素。本项目选用华为组串式逆变器，共选用1台SUN2000- 36KTL组串式逆变器和2台SUN2000- 60KTL- M0组串式逆变器。地面部分配置一台SUN2000- 60KTL- M0组串式逆变器，综合楼、SVG阀室和车棚配置一台SUN2000- 60KTL- M0组串式逆变器，配电室配置一台SUN2000- 36KTL组串式逆变器。
3.3电缆型号
根据选型条件，本项目所选用电缆的型号规格如下：
3.3.1从光伏阵列串输出至组串式逆变器电缆选用PV 1- F 2×4mm2；
3.3.2组串逆变器输出至并网柜电缆选用ZC- YJV22- 0.6/1- 3*35mm2；
3.3.3并网柜输出电缆选用ZC- YJV22- 0.6/1- 3*95mm2+50mm2。
3.4 组件支架设计
3.4.1支架选型
支架采用Q235B冷轧钢板或者铝型材，材质的选用和支架设计应符合国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定。
3.4.2倾角设计
本项目为了最大化利用屋顶面积，地面固定式支架安装组件倾角为36°。彩钢屋面组件采取沿屋面角度平铺的安装方式。混凝土屋面和车棚屋面的组件综合考虑辐射量和装机量，采取固定式支架安装，安装倾角为10°。
3.5光伏并网方式
电站组件采用305Wp多晶硅光伏组件。根据站地面积和现场实际情况及业主的需要选用组串式逆变器。
太阳能电池组件经太阳光照射后，形成低压直流电流，电池组串联后经电缆送至光伏逆变器，经逆变为交流电流后，经并网柜并网接入，接入系统根据国网榆林公司经研所出具《协合光伏电站150kWp分布式光伏发电项目接入系统方案》，具体接入方案为：协合光伏电站150kWp分布式光伏发电经并网逆变器汇流后，采用1回380V低压电缆线路将分布式光伏接入用户配电室母线，需新建截面为95mm2的电缆线路约80m，生产的电能主要用于满足站内日常用电，多余电能送入电网，不足时从电网取电。光伏接入系统接线方案示意图如图所示。
4项目实施进度 本项目已于2017年内建设完成。
第一阶段：2017年10月完成分布式光伏的技术方案、图纸设计，取得项目备案、接入批复。
第二阶段：2017年11月～12月完成分布式光伏项目的建设工作。
5发电量与效益分析
5.1 理论发电量
本项目多晶硅光伏组件总装机容量为153.72kWp，安装方式分为三种以下情况：
（1）地面固定式支架安装组件倾角为最佳倾角36°；
（2）彩钢屋面组件采取沿屋面角度平铺的安装方式；
（3）混凝土屋面和车棚屋面的组件综合考虑辐射量和装机量，采取固定式支架安装，安装倾角为10°。
经计算，得出本项目光伏阵列25年理论发电量为453.97万kW·h，运行期多年平均发电量为18.16万kW·h。根据项目实际发电量统计，2019年4月1日—2020年4月1日，年度发电量为18.7万。
5.2经济效益
根据国家发展改革委《关于调整光伏发电陆上风电标杆上网电价的通知》和国家发展改革委《关于降低燃煤发电上网电价和一般工商业用电价格的通知》，该项目按照前20年按自用电价0.91元/kW·h（含税含0.42元/kW？h补贴）计算，后5年0.49元/kW·h（含税）。
根据陕政发（2014）37号文件按装机容量1W补贴1元可获得装机补贴15.372万元（陕西省补贴含税）。
5.2.1固定资产投资
根据工程投资概算，工程初始投资75万元，投资补贴15万元，实际投资60万元。
5.2.2加權电价
现电站生产管理自用电采用0.49元/kWh的同一电价，屋顶光伏采用自发自用，余电上网模式，分布式光伏项目补贴为0.42元/kWh，光伏发电自用电部分电价为0.49+0.42， 即0.91元/kWh，余电上网部分电价为0.3545 （标杆电价）+0.42，即0.7745元/kWh。
分布式光伏平均年发电量约为18.82万kWh。根据立项资料电站生产管理自用电约27.5万kWh/年，如采用自发电源后每年度可节省下网电费达17.12万，投资回收期约3.5年。
5.2.3社会效益分析
从社会效益来看，协合光伏电站150KWp屋顶分布式光伏发电项目的建设在改善电网结构及节能减排方面起着重要的作用，特别是能够利用当地的自然洁净能源为企业的生产运行提供有力的帮助和支持，促进企业的节资增收。因此，该项目有较好的社会经济效益及良好的收益前景。
6总结
6.1本项目是针对陕西榆神协合电站厂用电设计的分布式光伏系统规划设计，依据现行国家政策、电网公司要求以及国家行业标准进行建设。经一年的实际运行，该项目的技术方案、社会效益及经济效益得到初步验证。
6.2本项目方案设计合理，系统控制技术先进，为新能源应用提供了较好的示范意义，节能减排效果明显。从设备性能、系统结构、运行方式、经济效益及节能减排等各方面综合分析，该项目切实可行。
6.3根据投产后实际发电量情况，本项目投资收益良好，为其他类似企业开源节流、降低运营成本提供了借鉴，具有商业化推广潜能。
参考文献：
1.《协合光伏电站150kWp分布式光伏发电项目接入系统方案》
作者：国网榆林供电公司经济技术研究所