3MW光伏電站光能、水能建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

3M W 光 伏 電 站 光 能 、水 能 互 補(bǔ) 工程 可研 階段 可行性研究報(bào)告 電 力 設(shè) 計(jì) 院 二九年一月 批 準(zhǔn) 人： 陳 虎 審 核 人： 劉亞軍 校 核 人： 王 軍 編 寫(xiě) 人： 劉 剛 張 雷 徐 芳 席麗娜 吳 芳 寧 利 3MW 光伏電站 光能、水能互補(bǔ) 可行性研究報(bào)告 1 3MW 光伏電站 光能、水能互補(bǔ) 可行性研究報(bào)告 1 目 錄 1 項(xiàng)目概況 1.1 項(xiàng)目概況 1.2 報(bào)告編制原則及依據(jù) 1.3 編制范圍 1.4 項(xiàng)目主要內(nèi)容 1.5 項(xiàng)目 實(shí)施的總體目標(biāo) 2 地區(qū)概況及電力系統(tǒng) 2.1 地區(qū)概況 2.2 電力系統(tǒng) 3 項(xiàng)目提出的背景 3.1 目前我國(guó)的能源形式 3.2 我國(guó)電力供需現(xiàn)狀及預(yù)測(cè) 3.3 世界光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀 3.4 世界光伏發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展前景 3.5 世界光伏技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 3.6 中國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng) 的 現(xiàn)狀 3.7 中國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)的發(fā)展 3.8 中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 3.9 太陽(yáng)能光伏發(fā)電在我國(guó)能源電力供應(yīng)中的地位 4 項(xiàng)目的必要性 4.1 滿(mǎn)足玉樹(shù)機(jī)場(chǎng)用電需求，提高用電可靠性的需要 4.2 合理開(kāi)發(fā)利用光能資源，符合能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向 4.3 加快能源結(jié)構(gòu)調(diào) 整的需要 4.4 改善生態(tài)、保護(hù)環(huán)境的需要 5 太陽(yáng)能光伏電站與 當(dāng)?shù)?水電站 電網(wǎng)的互補(bǔ)運(yùn)行 5.1 地區(qū)負(fù)荷特性 5.2 太陽(yáng)能光伏電站發(fā)電特性 5.3 水電站發(fā)電特性 5.4 太陽(yáng)能光伏電站與 當(dāng)?shù)?水電站 電網(wǎng)的互補(bǔ)運(yùn)行 3MW 光伏電站 光能、水能互補(bǔ) 可行性研究報(bào)告 2 6 工程任務(wù)及規(guī)模 6.1 工程建設(shè)廠址及規(guī)模 6.2 建設(shè)任務(wù) 6.3 電站與系統(tǒng)連接方案設(shè)想 7 光能資源 7.1 玉樹(shù)州太陽(yáng)輻射總量及時(shí)空、日照時(shí)數(shù)分布 7.2 氣象站光資源資料 7.3 光伏電站光資源計(jì)算 7.4 光資源綜合評(píng)述 8 地質(zhì)工程 8.1 廠址區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 9 光伏發(fā)電電池組件選擇和發(fā)電量估算 9.1 光伏電池組件型式確定 9.2 發(fā)電量估算 10 電氣 10.1 電氣一次 10.2 電氣二次 11 土建、給排水及暖 通 工程 11.1 土建工程采用的主要設(shè)計(jì)技術(shù)數(shù)據(jù) 11.2 主要建筑材料 11.3 建（構(gòu)）筑物抗震分類(lèi)和抗震設(shè)防原則 11.4 主要建筑設(shè)施及結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)選型 11.5 光伏電站接地網(wǎng)及電纜溝 11.6 給排水及消防水 11.7 采暖系統(tǒng) 11.8 通風(fēng)系統(tǒng) 11.9 空調(diào)系統(tǒng) 12 環(huán)境保護(hù)與水土保持 12.1 主要污染源和主要污染物 12.2 設(shè)計(jì)依據(jù)及采用的環(huán)境保護(hù)標(biāo) 準(zhǔn) 3MW 光伏電站 光能、水能互補(bǔ) 可行性研究報(bào)告 3 12.3 控制污染的設(shè)想與影響 分析 12.4 綠化及水土 的 保持 12.5 環(huán)境條件對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電效率的制約因素分析 12.6 結(jié)論 13 消防、勞動(dòng)安全與工業(yè)衛(wèi)生 13.1 消防 13.2 勞動(dòng)安全 13.3 工業(yè)衛(wèi)生 13.4 其它安全措施 14 電站總平面布置 14.1 廠址概況 14.2 交通運(yùn)輸 14.3 電站總體布置設(shè)想 15 工程設(shè)計(jì)概算 15.1 編制說(shuō)明 15.2 工程概算投資 附圖 附圖 1：結(jié)古鎮(zhèn)電網(wǎng)地理接線圖 附圖 2： 結(jié)古 35kV 變電所主接線圖 附圖 3： 3MW 光伏電站主接線圖 附圖 4： 3MW 光伏電站總平面布置圖 1 1. 項(xiàng)目概況 1.1 項(xiàng)目概況 1.1.1 項(xiàng)目名稱(chēng) 3MW 光伏電站光能、水能互補(bǔ) 工程。 1.1.2 項(xiàng)目執(zhí)行機(jī)構(gòu) ：青海省力騰水電安裝有限公司 1.1.3 建設(shè)地點(diǎn) 青海省玉樹(shù)州 ， 青海省玉樹(shù)飛機(jī)場(chǎng)。 1.2 報(bào)告編制原則及依據(jù) 1.2.1 編制原則 (1)認(rèn)真貫徹國(guó)家能源相關(guān)的方針和政策，符合國(guó)家的有關(guān)法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。 (2)對(duì)廠址進(jìn)行合理布局，做到安全、經(jīng)濟(jì)、可靠。 (3)充分體現(xiàn)社會(huì)效應(yīng)、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的和諧統(tǒng)一。 (4)論證研究太陽(yáng)能光伏電站與水電站的運(yùn)行、互補(bǔ)，提出效益最大化的運(yùn)行方案。 1.2.2 編制依據(jù) (1)3 10kV 高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB50060-1992） (2)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB50052-1995） (3)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB50016-2006） (4)電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范 （ GB50217-2007） (5)有關(guān)規(guī)程規(guī)范。 1.3 編制范圍 對(duì) 當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)電力系統(tǒng)狀況 進(jìn)行 分析 ，進(jìn)行 光能資源 、水能資源 分析， 進(jìn)行 工程地質(zhì) 初勘 、光伏電池組件選型和優(yōu)化布置、發(fā)電量估算 ，以及對(duì)應(yīng)的 電氣工程、土建、暖通、給排水工程、施工組織、工程管理設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)和水土保持綜合評(píng)價(jià)， 勞動(dòng)安全與工業(yè)衛(wèi)生 ， 效益分析，工程投資概算，財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)等。 1.4 項(xiàng)目主要內(nèi)容 新建玉樹(shù)州太陽(yáng)能光伏電站 1 座，容量為 3MW；研究 3MW 光伏電站光能、水能互補(bǔ)運(yùn)行方案，解決運(yùn)行效益最大化問(wèn)題。 1.5 項(xiàng)目實(shí)施的總體目標(biāo) 開(kāi)發(fā)當(dāng)?shù)刎S富的太陽(yáng)能資源，解決玉樹(shù)州機(jī)場(chǎng)供電可靠性，形成對(duì)機(jī)場(chǎng)用電負(fù)荷的雙電源供電，滿(mǎn)足機(jī)場(chǎng)近期及中長(zhǎng)期發(fā)展需要 ；研究 3MW 光伏電站光能、水能互補(bǔ)運(yùn)行方案， 2 解決運(yùn)行效益最大化問(wèn)題。 2 地區(qū)概況及電力系統(tǒng) 2.1 地區(qū)概況 玉樹(shù)藏族自治州位于青海省青藏高原南部，該州 總面積 26.7 萬(wàn)平方公里，約占青海省總面積的三分之一以上?？?cè)丝?26.7 萬(wàn)人，其中藏族占總?cè)丝诘?96.3%，是青海省主要的林、牧區(qū)。境內(nèi)有格拉丹東雪峰、可可西里冰川、各日各雅雪山和扎日根雪山，這些巨大的固體水庫(kù)蘊(yùn)育了長(zhǎng)江、黃河和瀾滄江三大水系，其正源沱沱河，卡日曲和扎曲都出自玉樹(shù)境內(nèi)。二江一河，水量充沛，支流發(fā)達(dá)，水力資源頗為豐富，玉樹(shù)境內(nèi)干支流水能理論蘊(yùn)藏量約 542.7 萬(wàn)千瓦。 玉樹(shù)州交通閉塞，經(jīng)濟(jì)落后。該州的水能資源豐富，二十世紀(jì)八十年代以后，隨著 當(dāng)?shù)厣a(chǎn)力水平的 不斷提高，對(duì)電的需求日益增長(zhǎng)，在這期間修 建了結(jié)古鎮(zhèn)西杭，玉樹(shù)縣安沖、小蘇莽、上拉秀、下拉秀、巴塘相古村、稱(chēng)多縣二級(jí)、尕朵、拉布、下賽巴，昂欠縣扎曲，曲麻萊縣聶恰、周木尕卡等縣、鄉(xiāng)、村十三座小水電站。二十世紀(jì)九十年代以后，又新建了治多縣同卡電站，玉樹(shù)縣當(dāng)托電站，稱(chēng)多縣科瑪電站和玉樹(shù)州禪古電站。截止 2007 年末，該州已建成小水電站 24 座，總裝機(jī)容量 17157 千瓦。 玉樹(shù)州下轄六個(gè)縣 ，目 前青海省大電網(wǎng)尚未延伸到玉樹(shù)州，結(jié)古鎮(zhèn)獨(dú)立小電網(wǎng)已初具規(guī)模 ， 各縣 小水電 電網(wǎng)初步形成基本上形成了獨(dú)立電網(wǎng)。從這一實(shí)情出發(fā)，玉樹(shù)州必須大力發(fā)展水電及太陽(yáng)能發(fā)電。 2.2 電 力系統(tǒng) 玉樹(shù)州遠(yuǎn)離青海省主電網(wǎng)，為獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的小電網(wǎng)。目前，全州已建成運(yùn)營(yíng)的小水電站有數(shù)十座，除目前新建成的 4 座外，主要的幾座骨干水電站如禪古、科瑪、扎曲等電站的出力均達(dá)不到 60%，其他水電站達(dá)不到 50%。由于玉樹(shù)地區(qū)目前的電源供應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了當(dāng)?shù)?3 用電需求，從而制約了經(jīng)濟(jì)社會(huì)等各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展。 隨著近年相繼開(kāi)工并建成的拉貢、龍青峽兩個(gè)水電站建設(shè)的快速推進(jìn)和聶恰、白扎、香達(dá)三個(gè)水電站改造開(kāi)工在即，玉樹(shù)藏族自治州將實(shí)現(xiàn)以水電為骨干、以光伏電源為補(bǔ)充的電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，大大的改善了當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民的生產(chǎn)生活條件。 玉樹(shù)州是長(zhǎng) 江、黃河、瀾滄江的發(fā)源地，其支流由雅礱江、卡日曲、孜曲、當(dāng)曲、結(jié)曲等眾多大小河流組成，多年平均總流量達(dá) 1022.3 米 /秒，水能理論蘊(yùn)藏量約為 543 萬(wàn)千瓦。長(zhǎng)期以來(lái)，由于地處偏遠(yuǎn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，大量的水能資源得不到及時(shí)開(kāi)發(fā)，已建成的 24座小水電站的總裝機(jī)容量?jī)H為 1.7 萬(wàn)千瓦，不足水能總資源的 0.3%，缺電成為玉樹(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步的 “瓶頸 ”。近年來(lái)，玉樹(shù)州委、州政府緊緊抓住西部大開(kāi)發(fā)的歷史機(jī)遇，爭(zhēng)資金、跑項(xiàng)目，不斷加快電力資源的開(kāi)發(fā)步伐。繼總裝機(jī) 6000 千瓦、總投資 1.7 億元的拉貢電站和總裝機(jī) 2400 千瓦、總 投資 7600 萬(wàn)元的龍青峽電站相繼開(kāi)工建設(shè)之后，總投資 2.6 億元的治多聶恰河一級(jí)電站，囊謙白扎、香達(dá)電站改造前期工作也已相繼開(kāi)工。這些工程完工后，將徹底解決結(jié)古鎮(zhèn)及其他五縣縣城的缺電問(wèn)題。與此同時(shí)，作為補(bǔ)充電源的光能資源開(kāi)發(fā)也實(shí)現(xiàn)了歷史性突破，先后完成投資 1.06 億元，分別在 40 個(gè)邊遠(yuǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和 19 個(gè)邊遠(yuǎn)村建成鄉(xiāng)、村級(jí)光伏電站 59 座，基本解決了這些邊遠(yuǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村的生活用電。 距離玉樹(shù)飛機(jī)場(chǎng)較近的供電電源點(diǎn)為玉樹(shù)州結(jié)古 35kV 變電所。目前已由該變電所架設(shè)1 回 35kV 線路向飛機(jī)場(chǎng)供電。 本線路導(dǎo)線采用 LGJ-70/10 型鋼芯鋁絞線，地線選用 1X7-7.8-1270-B 鋼絞線。 年最大負(fù)荷利用小時(shí)為 5000 小時(shí)，導(dǎo)線 LGJ 70/10，其經(jīng)濟(jì)輸送容量為 4MVA,極限輸送容量為 17.5MVA。 三江源（玉樹(shù)）機(jī)場(chǎng)變目前用電負(fù)荷 2000kVA，隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，用電負(fù)荷將繼續(xù)增加。玉樹(shù)機(jī)場(chǎng)變至結(jié)古 35kV 變電所輸電距離 22.079 千米。 結(jié)古 35kV 變電所現(xiàn)狀： 現(xiàn)有三相雙卷變壓器 13.15+16.3MVA，電壓比為 35/10.5kV。 35kV 母線為單母線接線 ， 目前有 3 回進(jìn) 出 線 ， 1 回來(lái)自蟬古水電站 ， 1 回來(lái)自結(jié)古 35kV 變電站， 1 回去玉樹(shù)機(jī)場(chǎng)變電所 。 10kV 規(guī)劃出線 8 回，現(xiàn)出線 6 回，分別至西杭水電站、東方紅水電站、療養(yǎng)院、扎西科、巴塘、大橋， 2 回備用。 目前玉樹(shù)州用電最大負(fù)荷已達(dá) 20000kVA,根據(jù)玉樹(shù)州 “十一五 ”國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，“十一五 ”期間玉樹(shù)州結(jié)古地區(qū)用電負(fù)荷將得到較大的發(fā)展。 玉樹(shù)州結(jié)古地區(qū)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果如下表： 表 2-1 玉樹(shù)州結(jié)古地區(qū)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)表 4 項(xiàng) 目 2008 年（實(shí)際） 2009 年 2013 年 2018 年 供電量（萬(wàn) kw.h） 3870 4180 5686 8355 最大負(fù)荷（ MW） 8.9 9.6 13.1 19.2 目前結(jié)古地區(qū) 主要有 兩個(gè)水電站 供電 ：禪古水電站（ 4800kW）、拉貢水電站（ 8000kW）。禪古水電站冬季枯水期可發(fā)電 3500kW；拉貢水電站冬季枯水期可發(fā)電 6500kW。根據(jù)近年來(lái)當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷需求，兩座水電站已難以滿(mǎn)足當(dāng)?shù)兀òㄓ駱?shù)飛機(jī)場(chǎng)用電負(fù)荷需求）。 玉樹(shù)飛機(jī)場(chǎng)用電容量約為 2000kW，負(fù)荷性質(zhì)主要為一級(jí)負(fù)荷，目前僅由結(jié)古變電所以 35kV 單電源供電。 3 項(xiàng)目提出的背景 玉樹(shù)飛機(jī)場(chǎng)作為玉樹(shù)州的唯一民用機(jī)場(chǎng)，對(duì)當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì) 發(fā)展起著不可替代的重要作用，用電負(fù)荷大部分等級(jí) 屬于一級(jí)用電負(fù)荷 。為提高機(jī)場(chǎng)供電可靠性，有必要利用當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源建立第二電源。玉樹(shù)機(jī)場(chǎng)位于青藏高原，屬于太陽(yáng)能資源較為豐富的一類(lèi)地區(qū)，建設(shè)玉樹(shù)太陽(yáng)能光伏電站作為飛機(jī)場(chǎng)第二供電電源是具備太陽(yáng)能資源保障的。 考慮到太陽(yáng)能光伏電站與水電站有潛在的互補(bǔ)供電可能性，本工程將研究 3MW 光伏電站 光能、水能互補(bǔ)問(wèn)題，盡力提高項(xiàng)目投運(yùn)后經(jīng)濟(jì)效益。 3.1 目前我國(guó)的能源形式 我國(guó)是世界上最大的能源消費(fèi)國(guó)之一，同時(shí)也是世界能源生產(chǎn)的大國(guó)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)， 2006 年能源消費(fèi)總 量增至 24.6 億 tce（噸標(biāo)準(zhǔn)煤），比 2005 年增長(zhǎng)了 9.3%。 2006年各種一次能源比例為：煤炭占 69.7%、石油占 20.3%、天然氣占 3.0 %、水電占 6.0 %、核電占 0.8 %。 2006 年，中國(guó)的原油進(jìn)口達(dá)到 1.5 億 t，大約是中國(guó)原油總需求的 50%。 預(yù)測(cè)到 2020 年，中國(guó)一次能源需求量為 33 億 tce，煤炭供應(yīng)量為 29 億 t，石油為 6.1億 t；然而，到 2020 年我國(guó)煤炭生產(chǎn)的最大可能約為 22 億 t 左右，石油的最高產(chǎn)量也只有2.0 億 t，供需缺口分別為 7 億 t 和 4.1 億 t。顯然，要滿(mǎn)足未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā) 展對(duì)于能源的需求，完全依靠煤炭、石油等常規(guī)能源是不現(xiàn)實(shí)的。 我國(guó)能源供應(yīng)狀況為煤炭比重過(guò)大，環(huán)境壓力沉重；人均能耗遠(yuǎn)低于世界平均水平，能 5 源技術(shù)落后，系統(tǒng)效率低，產(chǎn)品能耗高，資源浪費(fèi)大。我國(guó)能源供應(yīng)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：一是能源決策國(guó)際環(huán)境復(fù)雜化 ,對(duì)國(guó)外石油資源依存度快速加大 ,二是石化能源可持續(xù)供應(yīng)能力遭到嚴(yán)重挑戰(zhàn) .長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看 ,能源資源及其供應(yīng)能力將對(duì)我國(guó)能源系統(tǒng)的可持續(xù)性構(gòu)成嚴(yán)重威脅 .顯然 ,從能源資源、環(huán)境保護(hù)的角度，如此高的能源需量，如果繼續(xù)維持目前的能源框架是絕對(duì)不可行的。因此，在大力提高能效的同時(shí)，積極開(kāi)發(fā)和利 用可再生能源，特別是資源量最大，分布最普遍的太陽(yáng)能將是我國(guó)的必由之路。 3.2 我國(guó)電力供需現(xiàn)狀及預(yù)測(cè) 2005 年，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 5.0841 億千瓦，同比增長(zhǎng) 14.9%。其中水電達(dá)到 1.1652億千瓦，約占總?cè)萘?22.9%；火電達(dá)到 3.8413 億千瓦，約占總?cè)萘?75.6%；全國(guó)發(fā)電量達(dá)到24747 億千瓦，同比增加 2804 億千瓦，增速 12.8%。 2006 年，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 6.22 億千瓦，同比增長(zhǎng) 20.3%。其中水電達(dá)到 1.4 億千瓦，約占總?cè)萘?22.5%；火電達(dá)到 4.7252 億千瓦，約占總?cè)萘?75.97%；全國(guó)發(fā)電量達(dá)到28344 億千瓦，同比增加 2804 億千瓦，增速 14.5%。 根據(jù)專(zhuān)家預(yù)計(jì) 2007 年至 2010 年全社會(huì)用電量的年均增速在 12%左右， 20102020 年增速在 8%左右。根據(jù)以上預(yù)測(cè)結(jié)果，到 2020 年，中國(guó)電力裝機(jī)容量將突破 12 億千瓦，發(fā)電量將超過(guò) 6 萬(wàn)億千瓦，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上翻一番多。 我國(guó)的一次能源儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，大約只有世界總儲(chǔ)量的 10%，必須慎重的控制煤電、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(wèn)題更為嚴(yán)重，其成本是十分高昂的 ；我國(guó)的環(huán)境問(wèn)題日益顯現(xiàn) ,發(fā)展煤電和大水電必須要考慮環(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(guó)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(yáng)能發(fā)電將在未來(lái)中國(guó)能源供應(yīng)中占據(jù)重要地位。 3.3 世界光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀 世界光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，最近 10 年太陽(yáng)電池組件生產(chǎn)的年平均增長(zhǎng)率達(dá)到 33%，最近5 年的年平均增長(zhǎng)率達(dá)到 43%， 2006 年世界太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)到 2500MWp，累計(jì)發(fā)貨量達(dá)到 8500MWp。而中國(guó) 2006 年太陽(yáng)能電池的產(chǎn) 量達(dá)到了 369.5 MWp，緊隨日本和德國(guó)之后，位于世界第三大光伏電池生產(chǎn)國(guó)。 世界光伏產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)的另一個(gè)突出特點(diǎn)是：光伏發(fā)電在能源中的替代功能越來(lái)越大，主要表現(xiàn)在并網(wǎng)發(fā)電的應(yīng)用比例增加非?？?，并成為光伏發(fā)電的主導(dǎo)市場(chǎng)。并網(wǎng)發(fā)電在光伏市場(chǎng)中的主導(dǎo)地位在人類(lèi)能源變革中具有重要意義，它標(biāo)志著光伏發(fā)電由邊緣地區(qū)離網(wǎng)和特殊應(yīng)用向電網(wǎng)能源發(fā)展、由補(bǔ)充能源向替代能源轉(zhuǎn)變、人類(lèi)社會(huì)開(kāi)始建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的能源體 6 系。 3.4 世界光伏發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展前景 世界上一些主要國(guó)家都制定了國(guó)家光伏發(fā)展路線和發(fā)展目標(biāo)，現(xiàn)對(duì)比如下： 表 3-1 世界主要國(guó)家光伏發(fā)電成本預(yù)測(cè)一覽表 光伏發(fā)電成本預(yù)測(cè) 年份 2004 2010 2020 日本（日元 /kW.h) 30 23 14 歐洲（歐元 /kW.h) 0.25 0.18 0.1 美國(guó)（美元 /kW.h) 0.182 0.134 0.1 中國(guó)（元 /kW.h) 5 3 1.4 表 3-2 世界主要國(guó)家光伏發(fā)電裝機(jī)預(yù)測(cè)一覽表 光伏發(fā)電裝機(jī)預(yù)測(cè) /GWp 年份 2004 2010 2020 日本 1.2 4.8 30 歐洲 1.2 3 41 美國(guó) 0.34 2.1 36 中國(guó) 0.065 0.3 1.8 其他 1.195 3.8 91.2 世界 4 14 200 從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來(lái)占據(jù)世界消費(fèi)的重要位置，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。根據(jù)歐盟聯(lián)合研究中心（ JRC）的預(yù)測(cè)，到 2030年世界可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占 30%左右，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力的供應(yīng)中到達(dá) 10%左右； 2040 年可再生能源占總能耗 50%以上，太陽(yáng)能發(fā)電將占電力的 20%以上；到 21 世紀(jì)末可再生能源占總能耗 50%以上，太陽(yáng)能發(fā)電占到 60%以上，顯示出重要戰(zhàn) 略地位。 3.5 世界光伏技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 技術(shù)進(jìn)步是降低成本、促進(jìn)發(fā)展的根本原因。幾十年來(lái)圍繞著降低成本的各項(xiàng)研究開(kāi)發(fā)工作取得了輝煌的成就，表現(xiàn)在電池效率的不斷提高，硅片厚度的持續(xù)降低和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)不斷改進(jìn)等方面，對(duì)降低光伏發(fā)電成本起到了決定性的作用。 7 （ 1）電池效率的不斷提高 單晶硅電池的實(shí)驗(yàn)室最高效率已經(jīng)從 50 年代的 6%提高到目前的 24.7%，多晶硅電池的實(shí)驗(yàn)室最高效率也達(dá)到了 20.3%。薄膜電池的研究工作也獲得了很大成功，非單晶硅薄膜電池、碲化鎘 (CdTe)、銅銦硒（ CIS）的實(shí)驗(yàn)室效率也分別達(dá)到了 13、 16.4和 19.5。其他新型電池，如多晶硅薄膜電池、燃料敏化電池、有機(jī)電池等不斷取得進(jìn)展，更高效率的新概念電池受到廣泛重視被列入開(kāi)發(fā)計(jì)劃。 隨著實(shí)驗(yàn)室效率的不斷提高，商品化電池的效率也得到了不斷提升。目前單晶硅電池的效率可達(dá)到 16 20，多晶硅電池可達(dá)到 14 16；與此同時(shí)，光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)和光伏系統(tǒng)集成技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)，共同促使光伏發(fā)電成本不斷降低和光伏市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)的持續(xù)擴(kuò)大發(fā)展。 （ 2）商業(yè)化電池厚度持續(xù)降低 降低硅片厚度是減少硅材料消耗、降低晶體硅太陽(yáng)電池成本的有效技術(shù)措施，是光伏技術(shù)進(jìn)步的重要 方面。 30 多年來(lái)，太陽(yáng)電池硅片厚度從 20 世紀(jì) 70 年代的 450 500um,降低了一半以上 ,硅材料用量大大減少 ,對(duì)太陽(yáng)電池成本降低起到了重要作用 ,是技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)降低成本的重要范例之一。預(yù)計(jì) 2010 年硅片厚度將降至 150 200um， 2020 年將降至 80 100 um，屆時(shí)成本將相應(yīng)大幅降低。 （ 3）生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大 生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大和自動(dòng)化程度持續(xù)提高是太陽(yáng)能電池生產(chǎn)成本降低的另一個(gè)重要方面，太陽(yáng)電池單廠生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)從 20 世紀(jì) 80 年代的 1 5MWp/a 發(fā)展到 90 年代的 530MWp/a 和目前的 50 500MWp/a。生產(chǎn)規(guī)模與成本降低的關(guān)系體現(xiàn)在學(xué)習(xí)曲線率 LR（ Learning Curve Rate）上 ,即生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大 1 倍 ,生產(chǎn)成本降低 20%。預(yù)計(jì)，在未來(lái)的兩年之內(nèi)，單廠年生產(chǎn)能力達(dá)到 1GWp 的企業(yè)將會(huì)出現(xiàn)。 （ 4）太陽(yáng)電池組件成本大幅度降低 光伏組件成本 30 年來(lái)降低 2 個(gè)數(shù)量級(jí)。 2003 年世界重要廠商的成本為 2 2.3 美元 /Wp,最近因材料緊缺有所回升。當(dāng)供求關(guān)系越過(guò)平衡點(diǎn)后，成本會(huì)比前一個(gè)供求關(guān)系對(duì)應(yīng)點(diǎn)更低，這也是 30 年來(lái)經(jīng)驗(yàn)曲線中曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的現(xiàn)象。 （ 5）晶體硅電池技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，薄膜電池技術(shù)快速發(fā)展 2006 年各種電池技術(shù)的市場(chǎng)份額，其中多晶硅 46.5%，單晶硅 43.4%，帶硅電池 2.6%，薄膜電池約 7.6%。多晶硅電池自 1998 年開(kāi)始超過(guò)單晶體硅后一直持續(xù)增長(zhǎng)，各種薄膜電池市場(chǎng)份額近年來(lái)也在穩(wěn)定增長(zhǎng)，反映出技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)力量。 3.6 中國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)的現(xiàn)狀 中國(guó)的光伏發(fā)電市場(chǎng)目前主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村電氣化、通信和工業(yè)應(yīng)用以及太陽(yáng)能光 8 伏商品，包括太陽(yáng)能燈、草坪燈、太陽(yáng)能交通信號(hào)燈以及太陽(yáng)能景觀照明等。由于成本很高，并網(wǎng)光伏發(fā)電目前還處于示范階段。所有這些應(yīng)用領(lǐng)域中，大約有 53.8%屬于商業(yè)化的市場(chǎng)（通信工 業(yè)和太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品），而另外的 46.2%則屬于需要政府和政策支持的市場(chǎng)，包括農(nóng)村電氣化和并網(wǎng)光伏發(fā)電。 3.7 中國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)的發(fā)展 中國(guó)于 1958 年開(kāi)始研究光伏電池， 1971 年首次成功應(yīng)用于我國(guó)發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星上， 1973 年開(kāi)始將光伏電池用于地面。 2002 年，國(guó)家計(jì)委啟動(dòng) “西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃 ”，通過(guò)光伏和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部（西藏、玉樹(shù)州、青海、甘肅、內(nèi)蒙古、陜西和四川） 700 多個(gè)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問(wèn)題，光伏電量達(dá)到 15.5MWp。該項(xiàng)目大大刺激了國(guó)內(nèi)光伏工業(yè)，國(guó)內(nèi)建起了幾條太陽(yáng)電池的封裝線，使太 陽(yáng)電池的年生產(chǎn)量迅速達(dá)到 100 MWp（ 2002 年當(dāng)年產(chǎn)量 20 MWp）。截止到 2003 年底，中國(guó)太陽(yáng)電池的累計(jì)裝機(jī)已經(jīng)達(dá)到 55 MWp。 2003-2005 年，由于歐洲光伏市場(chǎng)的拉動(dòng)，中國(guó)的光伏生產(chǎn)能力迅速增長(zhǎng)，截止到 2005 年底，中國(guó)太陽(yáng)電池組件的生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到 400 MWp，當(dāng)年產(chǎn)量達(dá)到 140 MWp，絕大部分太陽(yáng)電池組件出口歐洲， 2005 年國(guó)內(nèi)安裝量只有5 MWp， 2006 年為 10 MWp。下圖給出中國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)的發(fā)展進(jìn)程。 表 3-3 中國(guó)光伏發(fā)電各年裝機(jī)及累計(jì)裝機(jī)一覽表 年份 1976 1980 1985 1990 1995 2000 2002 2004 2005 2006 年裝機(jī) /kWp 0.5 8 70 500 1550 3300 20300 10000 5000 10000 累計(jì)裝機(jī) /kWp 0.5 16.5 200 1780 6630 19000 45000 65000 70000 80000 3.8 中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中最重要的是電池，是收集光和實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的基本單位。大量的電池合成在一起構(gòu)成光伏組件。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、太陽(yáng)跟蹤裝置、逆變器、高 低壓配電裝置構(gòu)成。 太陽(yáng)能電池通常由晶體硅和薄膜材料制造，前者由切割、鑄錠或者鍛造的方法獲得，后者是一層薄膜附在低價(jià)的襯背上。目前，世界上 85%以上的市場(chǎng)份額是晶體硅太陽(yáng)電池，包括單晶硅太陽(yáng)電池和多晶硅太陽(yáng)電池，其他類(lèi)型的太陽(yáng)電池所占比例很小，因此在考慮太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)鏈時(shí)主要分析晶體硅太陽(yáng)能光復(fù)電池的產(chǎn)業(yè)鏈。 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成見(jiàn)下圖： 硅 礦 冶金礦 （工業(yè)礦） 高純多晶硅 /SOG 硅 單晶硅電池 多晶硅電池 光伏組件 光伏陣列 光伏發(fā)電系統(tǒng) 單晶硅棒 多晶硅錠 9 3.8.1 多晶體硅原材料產(chǎn)業(yè)狀況 光伏技術(shù)發(fā)展至今，晶體硅光伏電池始終是商品化光伏電池的主流，國(guó)際市場(chǎng)上 98%以上的光伏電池是利用高純多晶體硅制備的。作為光伏 電池生產(chǎn)最基本材料 -高純多晶體硅制造業(yè)也就成為光伏產(chǎn)業(yè)鏈上最重要的環(huán)節(jié)。 目前，多晶體硅原材料的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)基本上掌握在 8 家主要生產(chǎn)商手中。由于種種原因，多晶體硅原材料生產(chǎn)量的增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于光伏產(chǎn)業(yè)需求量的增長(zhǎng)，這導(dǎo)致了自 2004 年以來(lái)世界范圍內(nèi)多晶體硅原材料的持續(xù)緊缺并導(dǎo)致價(jià)格的持續(xù)上漲，預(yù)計(jì)這種緊缺狀況至少還將持續(xù) 2 年左右的時(shí)間。多晶體硅的生產(chǎn)已經(jīng)成為整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈的瓶頸，不但限制了太陽(yáng)電池產(chǎn)量的增長(zhǎng)而且使太陽(yáng)電池的成本持續(xù)保持在 3 4 美元 /峰瓦的水平，嚴(yán)重制約了光伏產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)的發(fā)展。 中國(guó)多晶體硅原材 料產(chǎn)業(yè)存在的問(wèn)題包括： （ 1）技術(shù)落后。主要技術(shù)基于改良的西門(mén)子法，但工藝落后，能耗為世界先進(jìn)水平的1.5 2 倍。 （ 2）規(guī)模小。多晶體硅生產(chǎn)是規(guī)模效益型產(chǎn)業(yè)，一般認(rèn)為臨界規(guī)模為 2000t/a，產(chǎn)量低于 1000t/a 的企業(yè)被認(rèn)為不具有經(jīng)濟(jì)合理性。 2006 年，中國(guó)多晶體硅的年生產(chǎn)能力為 400t，實(shí)際生產(chǎn)量為 300t，僅夠 30MWp 太陽(yáng)電池的生產(chǎn)需求，實(shí)際生產(chǎn)量與需求存在巨大的差距，多晶體硅原材料基本依賴(lài)進(jìn)口。 3.8.2 晶體硅錠制造產(chǎn)業(yè)狀況 硅錠切片，即硅片的生產(chǎn)是晶體硅太陽(yáng)能光伏電池制備的第一道工序，晶 體硅電池組件成本的 65%來(lái)自硅片，而電池制造和組件封裝只占成本的 10%和 25%。隨著硅材料成本的持續(xù)走高，硅錠切割工藝在光伏電池制造環(huán)節(jié)中的重要性也日益提高。通過(guò)不斷提升硅片制備的工藝、設(shè)備和技術(shù)水平來(lái)降低硅片成本、節(jié)約原材料，提高生產(chǎn)效率，已成為光伏產(chǎn)業(yè)目前關(guān)注的焦點(diǎn)。 中國(guó)晶體硅材料產(chǎn)業(yè)有以下特點(diǎn)： 發(fā)展迅速。近幾年的年平均增長(zhǎng)率超過(guò) 70%。 對(duì)原材料的依存度高。由于國(guó)內(nèi)無(wú)法提供高純多晶體硅材料，因此企業(yè)原料基本依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)際市場(chǎng)高純多晶體硅原料的緊缺和漲價(jià)影響了國(guó)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展，絕大部分企業(yè)開(kāi)工不足。 技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量不遜于國(guó)外。 單晶體硅材料的生產(chǎn)占主導(dǎo)，與世界光伏產(chǎn)業(yè)中單晶體硅與多晶體硅的 1： 2（ 2006 10 年）比例相差較大。主要原因是國(guó)內(nèi)單晶體硅拉制的技術(shù)比較成熟，國(guó)產(chǎn)單晶爐已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，價(jià)格低廉；多晶體硅澆鑄爐依靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴。同時(shí)拉單晶投資少，建設(shè)周期短，資金回收快。 3.8.3 晶體硅太陽(yáng)能光伏電池制造業(yè)狀況 晶體硅太陽(yáng)能光伏電池是在單晶或多晶體硅片上通過(guò)擴(kuò)散制結(jié)而成的。 中國(guó) 2004 年太陽(yáng)能光伏電池的年產(chǎn)量超過(guò) 50MW，是前一年的 4 倍； 2005 年產(chǎn)量達(dá)到140MWp， 2006 年為 369.5MWp，如果不是受到原材料短缺的制約，發(fā)展速度還將更快。到2006 年底，中國(guó)太陽(yáng)電池的生產(chǎn)企業(yè)已有 39 家，總的年生產(chǎn)能力已達(dá)到 1.6GWp。 雖然中國(guó)商品化光伏電池制造工藝接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但大多數(shù)企業(yè)自主研發(fā)實(shí)力不強(qiáng)，以消化吸收國(guó)際技術(shù)為主，缺乏技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)應(yīng)變能力。目前大規(guī)模生產(chǎn)的晶體硅電池的總體發(fā)展趨勢(shì)為：高效率、大面積、薄硅片。這對(duì)國(guó)內(nèi)光伏電池制造業(yè)提出了新的要求。 3.8.4 非晶硅太陽(yáng)能光伏電池制造業(yè)狀況 截止到 2006 年中國(guó)非晶體硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)能力為 45.5MWp/a，同時(shí)還有一些企 業(yè)正在投資建設(shè)新的生產(chǎn)線，產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好。 3.8.5 組件封裝產(chǎn)業(yè)狀況 晶體硅太陽(yáng)能電池組件制造業(yè)主要是將晶體硅太陽(yáng)電池進(jìn)行單片互聯(lián)、封裝，以保護(hù)電極接觸，防止導(dǎo)線受到腐蝕，避免電池破碎。封裝質(zhì)量直接影響道晶體硅太陽(yáng)能電池組件的使用壽命。 目前，光伏電池組件封裝產(chǎn)業(yè)，是整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈中生產(chǎn)工藝發(fā)展最為成熟的環(huán)節(jié)，也是產(chǎn)業(yè)量最大的一個(gè)環(huán)節(jié)。但由于技術(shù)和資金門(mén)檻低，屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，造成目前國(guó)內(nèi)封裝能力過(guò)剩，企業(yè)利潤(rùn)微薄，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)有限，發(fā)展空間不足。 3.8.6 太陽(yáng)跟蹤裝置產(chǎn)業(yè)狀況 太陽(yáng)電池方陣的 發(fā)電量與陽(yáng)光入射角有關(guān)，光線與太陽(yáng)電池方陣平面垂直時(shí)發(fā)電量最大，改變?nèi)肷浣牵l(fā)電量明顯下降。太陽(yáng)能跟蹤裝置可以將太陽(yáng)能板始終垂直對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，最大程度的將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電力。根據(jù)目前一些跟蹤裝置生產(chǎn)廠的經(jīng)驗(yàn)，采用自動(dòng)跟蹤裝置可提高發(fā)電量 20 40%左右，從而相對(duì)降低投資 20%。 目前，國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電系統(tǒng)普遍采用的是非聚焦平板固定傾角陣列發(fā)電方式。因增加自動(dòng)跟蹤裝置后，將增加占地面，所以適合于荒漠化大型并網(wǎng)光伏電站和聚焦型光伏電站，而不適合與建筑結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)和地價(jià)較高的市內(nèi)、市郊所建光伏發(fā)電系統(tǒng)。因國(guó)內(nèi)的配套政 策支持力度不足，大型高壓并網(wǎng)光伏電站項(xiàng)目較少，因此國(guó)內(nèi)跟蹤裝置生產(chǎn)商的研發(fā)投入較少，目前還未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，造成跟蹤裝置價(jià)格相對(duì)較貴，反過(guò)來(lái)又制約了跟蹤裝置在 11 大型高壓并網(wǎng)光伏電站上的使用。 3.8.7 并網(wǎng)逆變器產(chǎn)業(yè)狀況 我國(guó)從上世紀(jì) 80 年代起開(kāi)始對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備用逆變器進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，現(xiàn)在已有專(zhuān)門(mén)的單位研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。目前我國(guó)并網(wǎng)逆變器的生產(chǎn)技術(shù)與國(guó)外有一定的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品可靠性和功能上。目前國(guó)內(nèi)比較成熟的并網(wǎng)逆變器需求度不足，生產(chǎn)商研發(fā)積極性不高所造成的。目前太陽(yáng)能發(fā)電用逆變器分為以下幾種 形式： （ 1）工頻變壓器絕緣方式：用于獨(dú)立性太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，可靠性高，維護(hù)量少，開(kāi)關(guān)頻率低，電磁干擾小。 （ 2）高頻變壓器絕緣方式：用于并網(wǎng)型太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，體積小、重量輕、成本低。要經(jīng)兩級(jí)變換，效率問(wèn)題比較突出，采取措施后，仍可達(dá)到 90%以上，高頻電磁干擾嚴(yán)重，要采用濾波和屏蔽措施。 （ 3）無(wú)變壓器非絕緣方式：為提高效率和降低成本，將逆變器的兩級(jí)變換變?yōu)閱渭?jí)變換。實(shí)際使用中出線一系列問(wèn)題。無(wú)變壓器非絕緣方式逆變器不能使輸入的太陽(yáng)電池與輸出電網(wǎng)絕緣隔離，輸入的太陽(yáng)電池矩陣正、負(fù)極都不能直接接地。太陽(yáng)電池矩陣 面積大，對(duì)地有很大的等效電容存在，將在工作中產(chǎn)生等效電容充放電電流。其中低頻部分，有可能使供電電路的漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作。其中高頻部分，將通過(guò)配電線對(duì)其他用電設(shè)備造成電磁干擾，而影響其他用電設(shè)備工作。這樣，必須加濾波和保護(hù)，達(dá)不到降低成本的預(yù)期效果。 （ 4）正激變壓器絕緣方式：實(shí)在無(wú)變壓器非絕緣方式使用效果不佳之后開(kāi)發(fā)出來(lái)的，既保留了無(wú)變壓器非絕緣方式單級(jí)變換的主要優(yōu)點(diǎn)，又消除無(wú)絕緣隔離的主要缺點(diǎn)，是到目前為止并網(wǎng)型太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備比較理想的逆變器。 3.9 太陽(yáng)能光伏發(fā)電在我國(guó)能源電力供應(yīng)中的地位 3.9.1 我國(guó)的太陽(yáng)能資源的理論總量和資源宏觀分布情況 中國(guó)地處北半球歐亞大陸的東部，主要出于溫帶和亞熱帶，具有比較豐富的太陽(yáng)能資源。根據(jù)全國(guó) 700 多個(gè)氣象臺(tái)長(zhǎng)期觀測(cè)積累的資料表明，中國(guó)各地的太陽(yáng)輻射年總量大致在233 /1040.81035.3 mMJ 之間，其平均值約為 23 /1086.5 mMJ 。該等值線從大興安嶺西麓的內(nèi)蒙古東北部開(kāi)始，向南經(jīng)過(guò)北京西北側(cè)，朝西偏南至蘭州，然后徑直朝南至昆明，最后沿橫斷山脈轉(zhuǎn)向西藏南部。在該等值線以西和以北的廣大地區(qū)，除天山北面的玉樹(shù)州小部分地區(qū)的年總量 約為 23 /1046.4 mMJ 之外，其余絕大部分地區(qū)的年總量都超過(guò)23 /1086.5 mMJ 。太陽(yáng)大致上可分為五類(lèi)地區(qū)。 一類(lèi)地區(qū) :全年日照時(shí)數(shù)為 3200 3300h，年輻射量在 2/8 37 06 70 0 mMJ。相當(dāng)于228 285kgce（標(biāo)準(zhǔn)煤）燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和玉 12 樹(shù)州南部等地。這是我國(guó)太陽(yáng)能資源最為豐富的地方。 二類(lèi)地區(qū)：全年日照時(shí)數(shù)為 3000 3200h，年輻射量在 2/6 70 05 86 0 mMJ。相當(dāng)于200 228kgce（標(biāo)準(zhǔn)煤）燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏南部和玉樹(shù)州南部等地。此區(qū)為我國(guó)太陽(yáng)能資源較豐富區(qū)。 三類(lèi)地區(qū)：全年日照時(shí)數(shù)為 2200 3000h，年輻射量在 2/5 86 05 02 0 mMJ。相當(dāng)于171 200kgce（標(biāo)準(zhǔn)煤）燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、玉樹(shù)州北部、吉林、遼寧、云南、山西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部和安徽北部等地。此區(qū)為我國(guó)太陽(yáng)能資源較豐 富區(qū)。 四類(lèi)地區(qū)：全年日照時(shí)數(shù)為 1400 2200h，年輻射量在 2/5 02 04 19 0 mMJ。相當(dāng)于142 171kgce（標(biāo)準(zhǔn)煤）燃燒所發(fā)出的熱量。主要是長(zhǎng)江中下游、福建、浙江和廣東的一部分地區(qū)，春夏多陰雨，秋冬季太陽(yáng)能資源還可以，屬于我國(guó)太陽(yáng)能可利用地區(qū)。 五類(lèi)地區(qū)：全年日照時(shí)數(shù)為 1000 1400h，年輻射量在 2/4 19 03 35 0 mMJ。相當(dāng)于114 142kgce（標(biāo)準(zhǔn)煤）燃燒所發(fā)出的熱量。主要四川和貴州兩省。此區(qū)為我國(guó)太陽(yáng)能資源最少的地區(qū)。 一、二、三類(lèi)地區(qū)， 年日照時(shí)數(shù)大于 2000h，年輻射量高于 2/5860 mMJ ，是我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富和較豐富的地區(qū)，面積較大，約占全國(guó)總面積的 2/3 以上，具有利用太陽(yáng)能的良好條件。四、五類(lèi)地區(qū)雖然太陽(yáng)能資源條件較差，但仍有一定的利用價(jià)值。 3.9.2 我國(guó)荒漠大規(guī)模光伏發(fā)電重點(diǎn)開(kāi)發(fā)地區(qū)分布及實(shí)際開(kāi)發(fā)潛力 太陽(yáng)能的能量密度較低，所以光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)電模式其占地面積過(guò)大。在我國(guó)，光伏發(fā)電的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域分為：與城市建筑物相結(jié)合的小型光伏發(fā)電系統(tǒng)以及荒漠地區(qū)高壓并網(wǎng)型光伏電站。我國(guó)荒漠總面積 108 萬(wàn) 2km ；其中有大片的沙漠、沙漠化和半沙漠化土地，約 85 萬(wàn) 2km 。 1 2km 土地可以安裝 50MWp 太陽(yáng)電池，按照 2020 年全國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)安裝10GWp，假如 6GWp 安裝在沙漠，也只需要 120 2km ，不到全國(guó)沙漠和荒漠的萬(wàn)分之一點(diǎn)五。 3.9.3 我國(guó)主要電力可再生能源資源總量對(duì)比 我國(guó)目前以及今后 30 50 年內(nèi)，具有實(shí)際發(fā)電應(yīng)用能力的幾種可再生能源的資源量 和潛力如下表。由此可以看出：根據(jù)實(shí)際資源情況，我國(guó)小水電的最大當(dāng)量裝機(jī)容量為 50GW；生物質(zhì)能的最大當(dāng)量裝機(jī)容量為 30GW；風(fēng)力發(fā)電的最大當(dāng)量裝機(jī)容量為 44GW 左右；而太陽(yáng)能發(fā)電的潛力比其他高 2 個(gè)數(shù)量級(jí)，可認(rèn)為是無(wú)限的，即使開(kāi)發(fā)度設(shè)定為 1%，其當(dāng)量裝機(jī)容量就超過(guò) 3600GW。綜上所述，從資源總量角度來(lái)開(kāi)，由于我國(guó)人均一次能源相對(duì)貧乏，太陽(yáng)能發(fā)電將成為我國(guó)電力能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其戰(zhàn)略地位是顯而易見(jiàn)的。目前 13 太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)有光伏發(fā)電和太陽(yáng)能熱發(fā)電兩種，其中太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)仍在研發(fā)階段并且該技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)需要相當(dāng) 儲(chǔ)量的水資源，使我國(guó)大規(guī)模應(yīng)用該技術(shù)受到一定的制約；光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟，只要有光照條件，基本不再需要其他資源，可以大規(guī)模應(yīng)用。 表 3-4 我國(guó)各種可再生能源的資源總量與當(dāng)量裝機(jī)容量 再生能源分類(lèi) 資源總量（ GW） 理論課開(kāi)發(fā)量（ GW） 開(kāi)發(fā)度（ %） 年發(fā)點(diǎn)小時(shí)（ h) 最大裝機(jī)容量（ GW） 當(dāng)量裝機(jī)容量（ GW） 小水電 125 115 65 3000 75 50 風(fēng)力發(fā)電 10000 1000 10 2000 100 44 生物質(zhì)發(fā)電 300 100 30 5000 30 33 太陽(yáng)能發(fā)電 9600000 1090000 1 1500 10900 3633 合計(jì) 96104525 1091215 4500 11105 3761 3.9.4 各種發(fā)電方式的碳排生命周期分析結(jié)果 大多數(shù)新能源和可再生能源屬于低碳和非碳能源，在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中基本不消耗化石能源，因此不會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。盡管從全能量系統(tǒng)觀點(diǎn)來(lái)看，在可再生能源技術(shù)設(shè)備及其原材料的生產(chǎn)、制造和安裝過(guò)程中，需要消耗一定的化石能源，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生一定的污染物，但其排放量相對(duì)于可再生能源設(shè)備所提供的能量而言則微不足道。以 電力轉(zhuǎn)換為例，表 2-9-2給出了各種發(fā)電方式每發(fā) 1kWh 電的碳排放量的生命周期分析結(jié)果，數(shù)據(jù)證明，新能源和可再生能源是一種高度清潔的能源技術(shù)，時(shí)間少溫室氣體排放，防止全球環(huán)境惡化的一種科學(xué)選擇。 表 3-5 各種發(fā)電方式的碳排放生命周期分析結(jié)果 發(fā)電方式 碳排放量（ g-c/kWh) 煤發(fā)電 275 油發(fā)電 204 天然氣發(fā)電 181 太陽(yáng)熱發(fā)電 92 光伏發(fā)電 55 波浪發(fā)電 41 海洋溫差發(fā)電 36 潮汐發(fā)電 35 14 風(fēng)力發(fā)電 20 地?zé)岚l(fā)電 11 核能發(fā)電 8 水力發(fā)電 6 3.9.5 光伏發(fā)電同煤電成本對(duì)比分析 光伏發(fā)電發(fā)展的主要障礙是沒(méi)目前成本較高，但是在科學(xué)快速發(fā)展的支持和規(guī)模市場(chǎng)的拉動(dòng)下，光伏發(fā)電的成本正在快速下降，預(yù)計(jì)在 35 年左右的時(shí)間可達(dá)到煤電成本的水平。 （ 1） 我國(guó)煤電成本發(fā)展趨勢(shì) 對(duì)全國(guó)及分地區(qū)的燃煤發(fā)電成本進(jìn)行的測(cè)算表明， 2005 年我國(guó)燃煤發(fā)電的平均成本為0.232 元 /kWh，然沒(méi)成本占 45.6%。根據(jù)世界銀行的預(yù)測(cè)，我國(guó)未來(lái)幾年的物價(jià)上漲率大約為 3%。假定煤價(jià)在 2005 2020 年按年均 3%增長(zhǎng)，在 2021 2040 年按年均 2.5%增長(zhǎng)， 20412050 年按年 均 2.0%增長(zhǎng)，經(jīng)測(cè)算全國(guó)平均燃煤發(fā)電成本變化如下表 2-9-3 所示。 表 3-6 我國(guó)燃煤發(fā)電成本變化趨勢(shì)測(cè)算結(jié)果 年份 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 煤電成本 0.232 0.248 0.265 0.29 0.315 0.339 0.364 0.397 0.422 0.455 上述價(jià)格還未將每年因酸雨、地質(zhì)塌陷等造成的 3000 億元損失計(jì)入煤炭成本（其成本相當(dāng)于 0.05 元 /kWh）。實(shí)際上，特別是隨著資源越來(lái)越少 以及煤炭運(yùn)輸、環(huán)境成本的提高，煤炭成本的增長(zhǎng)幅度將超過(guò) 3%的增長(zhǎng)率，從而煤電的成本也必然快速增長(zhǎng)。 （ 2） 光伏發(fā)電成本接近燃煤發(fā)電成本 預(yù)期成本高在目前和今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)段內(nèi)都是制約光伏市場(chǎng)發(fā)展的根本瓶頸。以科學(xué)發(fā)展觀分析這個(gè)問(wèn)題，目前成本高是可以通過(guò)政策扶持得到解決的，理由是太陽(yáng)能光伏發(fā)電是全球的戰(zhàn)略代替電力能源，對(duì)于化石能源和水能源十分緊缺的我國(guó)來(lái)說(shuō)在未來(lái)有決定性意義，即使對(duì)目前的邊遠(yuǎn)地區(qū)離網(wǎng)供電、改善能源結(jié)構(gòu)、減少排放等方面也有不可替代的重要意義。按照光伏發(fā)電發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)分析，到 2030 年，光伏系統(tǒng)的可靠性和壽命 從現(xiàn)在的 15 20 年增加到 30 35 年；系統(tǒng)效率從現(xiàn)在的 12 15%增加到 18 20%；光伏發(fā)電成本可以降到 6 8美分 /kWh，基本達(dá)到屆時(shí)的計(jì)入外部成本的煤電成本。只要保證規(guī)模市場(chǎng)，即使不計(jì)入外部成本，光伏發(fā)電成本也將在 2040 年達(dá)到屆時(shí)的煤電成本。 15 4 項(xiàng)目的必要性 4.1 滿(mǎn)足玉樹(shù)機(jī)場(chǎng)用電需求，提高用電可靠性的需要 玉樹(shù)機(jī)場(chǎng)是玉樹(shù)州的唯一民用機(jī)場(chǎng)，對(duì)于當(dāng)?shù)氐膰?guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，目前用電容量已達(dá) 2000kW，但機(jī)場(chǎng)目前僅由一 35kV 線路供電，不足以保障機(jī)場(chǎng)可靠供電，為滿(mǎn)足機(jī)場(chǎng)各類(lèi)一級(jí)負(fù) 荷用電可靠性需要，有必要利用當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源建設(shè)太陽(yáng)能光伏電站，作為機(jī)場(chǎng)供電第二電源。 4.2 合理開(kāi)發(fā)利用光能資源，符合能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向 太陽(yáng)能是一種取之不盡用之不竭的自然能源，而我國(guó)擁有非常豐富的太陽(yáng)能資源有待開(kāi)發(fā)，青藏高原和玉樹(shù)州南部等地是太陽(yáng)能豐富的地區(qū)。太陽(yáng)能資源豐富，對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染，是滿(mǎn)足可持續(xù)發(fā)展需求的理想能源之一。 我國(guó)政府一直非常重視新能源和可再生能源的開(kāi)發(fā)利用。在黨的十四中五中全會(huì)上通過(guò)的，中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展 “九五 ”計(jì)劃和 2010 年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議要求 “積極發(fā)展新能源 ，改善能演結(jié)構(gòu) ”。 1998 年 1 月 1 日實(shí)施的中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法明確提出 “國(guó)家鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)利用新能源和可再生能源 ”。國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科委、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委制定的 1996-2010 年新能源和可再生能源發(fā)展綱要?jiǎng)t進(jìn)一步明確，要按照社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的要求，加快新能源和可再生能源的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)建設(shè)步伐。 2005 年 2 月 28 日中國(guó)人大通過(guò)的自 2006 年 1 月 1 日開(kāi)始實(shí)施的可再生能源法要求中國(guó)的發(fā)電企業(yè)必須用可再生能源（主要是太陽(yáng)能和風(fēng)能）生產(chǎn)一定比例的電力。在國(guó)家發(fā)改委 2007 年 4 月所作的能源發(fā)展 “十一五 ”規(guī)劃中再次 強(qiáng)調(diào)了未來(lái) 5 年在可再生能源領(lǐng)域要重點(diǎn)建設(shè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。 4.3 加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要 國(guó)家要求每個(gè)省常規(guī)能源和再生能源必須保持一定比例。玉樹(shù)州的再生能源中，水電的開(kāi)發(fā)利用程度已較高。除水電外，相對(duì)于其他再生能源，玉樹(shù)州所具有的豐富太陽(yáng)能資源卻遠(yuǎn)未得到利用，因此，大力研究太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，對(duì)推動(dòng)太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，改善玉樹(shù)州能源結(jié)構(gòu)，增加再生能源的比例具有非常重要的長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。 4.4 改善生態(tài)、保護(hù)環(huán)境的需要 我國(guó)能源消費(fèi)占世界的 10%以上，同時(shí)我國(guó)一次能源中煤占到 70%左右，比世界平均水平高出 40 多 個(gè)百分點(diǎn)。燃煤造成的二氧化硫和煙塵排放量約占排放總量的 70% 80%，二氧化硫排放形成的酸雨面積已占國(guó)土面積的 1/3。環(huán)境質(zhì)量的總水平還在不斷惡化，世界 16 十大污染城市我國(guó)一直占多數(shù)。環(huán)境污染給我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民健康帶來(lái)了嚴(yán)重影響。世界銀行估計(jì) 2020 年中國(guó)由于空氣污染造成的環(huán)境和健康損失將達(dá)到 GDP 總量的 13%。 光伏發(fā)電不產(chǎn)生傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)（例如燃煤發(fā)電）帶來(lái)的污染物排放和安全問(wèn)題，沒(méi)有廢氣和噪音污染。系統(tǒng)報(bào)廢后也很少有環(huán)境污染的遺留問(wèn)題。太陽(yáng)能是清潔的可再生能源，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能符合國(guó)家環(huán)保、節(jié)能政策，玉樹(shù)州 具有豐富的太陽(yáng)能資源且區(qū)內(nèi)地廣人稀，非常適合于建設(shè)大規(guī)模高壓并網(wǎng)光伏電站。 5 太陽(yáng)能光伏電站與 當(dāng)?shù)?水電站 電網(wǎng)的互補(bǔ)運(yùn)行 5.1 地區(qū)負(fù)荷特性 玉樹(shù)州結(jié)古鎮(zhèn)供電區(qū)主要負(fù)荷為：飛機(jī)場(chǎng)用電，當(dāng)?shù)匦⌒凸I(yè)用電，當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)、生活用電。根據(jù)電力負(fù)荷曲線研究地區(qū)負(fù)荷特性，以便進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)各地區(qū)的電力電量平衡，確定各類(lèi)型發(fā)電廠的運(yùn)行方式，研究調(diào)峰問(wèn)題及裝機(jī)的利用程度，并進(jìn)行可靠性計(jì)算和電源優(yōu)化，應(yīng)根據(jù)需要編制電力負(fù)荷曲線。 電力負(fù)荷曲線通常包括日負(fù)荷曲線、年負(fù)荷曲線、周負(fù)荷曲線和年持續(xù)負(fù)荷曲線。日負(fù)荷曲線表示一 天內(nèi)每小時(shí)負(fù)荷的變化情況， 見(jiàn) 圖 5-1 所示。年負(fù)荷曲線表示一年內(nèi)各月最大負(fù)荷的變化情況， 見(jiàn) 圖 5-2 所示。年負(fù)荷曲線可分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種。靜態(tài)負(fù)荷曲線假設(shè)一個(gè)年度內(nèi)最大負(fù)荷沒(méi)有增長(zhǎng)，只是由于季節(jié)原因某些季節(jié)負(fù)荷略有減少。需要說(shuō)明的是，一些電網(wǎng)由于夏季農(nóng)業(yè)用電以及降溫用電的增加，年最大負(fù)荷可能出現(xiàn)在夏季。動(dòng)態(tài)年負(fù)荷曲線考慮了年內(nèi)負(fù)荷的增長(zhǎng)，年終負(fù)荷大于年初負(fù)荷，更符合實(shí)際。周負(fù)荷曲線表示一周內(nèi)每日最大負(fù)荷的變化情況，如圖 5-3 所示。年持續(xù)負(fù)荷曲線將全年負(fù)荷按人小排隊(duì)，并作出對(duì)應(yīng)的累計(jì)持續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)，從最小負(fù)荷開(kāi)始 ，依次將各點(diǎn)負(fù)荷連成曲線，如圖 5-4 所示。用該曲線可算出系統(tǒng)全年的電量，用于編制電力系統(tǒng)的發(fā)電計(jì)劃和進(jìn)行可靠性估算。 17 p(MW)1230 6 12 18 24時(shí) 刻 ( 時(shí) )圖 2 - 1 日 負(fù) 荷 曲 線1 - - 峰 荷 2 - - 腰 荷 3 - - 基 荷213n.maxp01月 6月 12月 tp(MW)n.maxp圖 2 - 2 年 負(fù) 荷 曲 線1 - - 年 增 長(zhǎng) 曲 線 2 - - 動(dòng) 態(tài) 曲 線 3 - - 靜 態(tài) 曲 線圖 5-1 日負(fù)荷曲線 圖 5-2 年負(fù)荷曲線 1-峰荷 2-腰荷 3-基荷 1-年增長(zhǎng)曲線 2-動(dòng)態(tài)