关于建设西北地区50MW光伏发电厂项目评估报告

一、项目概况（一）行业背景光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，是太阳能发电的一种。这种技术的关键元件是太阳能电池。中国是全球光伏发电安装量增长最快的国家，2011 年的光伏发电安装量比2010 年增长了约 5 倍，2011 年电池产量达到 20GW，约占全球的 65%。无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的，中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的 10%。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。在今后的十几年中，中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发展潜力巨大，配合积极稳定的政策扶持，到 2030 年光伏装机容量将达 1 亿千瓦，年发电量可达 1300 亿千瓦时，相当于少建 30 多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200 亿补贴光伏业，中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长，并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来。（二）政策背景在 2013 年国务院颁发的《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》中指出：光伏产业是全球能源科技和产业的重要发展方向，是具有巨大发展潜力的朝阳产业，也是我国具有国际竞争优势的战略性新兴产业。我国光伏产业当前遇到的问题和困难，既是对产业发展的挑战，也是促进产业调整升级的契机，特别是光伏发电成本大幅下降，为扩大国内市场提供了有利条件。要坚定信心，抓住机遇，开拓创新，毫不动摇地推进光伏产业持续健康发展。该文件指出我我国光伏产业的前期发展目标：把扩大国内市场、提高技术水平、加快产业转型升级作为促进光伏产业持续健康发展的根本出路和基本立足点，建立适应国内市场的光伏产品生产、销售和服务体系，形成有利于产业持续健康发展的法规、政策、标准体系和市场环境。2013—2015 年，年均新增光伏发电装机容量 1000 万千瓦左右，到 2015 年总装机容量达到 3500 万千瓦以上。加快企业兼并重组，淘汰产品质量差、技术落后的生产企业，培育一批具有较强技术研发能力和市场竞争力的龙头企业。加快技术创新和产业升级，提高多晶硅等原材料自给能力和光伏电池制造技术水平，显著降低光伏发电成本，提高光伏产业竞争力。保持光伏产品在国际市场的合理份额，对外贸易和投融资合作取得新进展。2016 年初，国家发展改革委也提出关于光伏发电的政策优惠条件：为落实国务院办公厅 2014 年发布的《能源发展战略行动计划（2014-2020 ） 》关于“到 2020 年风电发电与煤电上网电价相当，光伏发电与电网销售电价相当”的目标要求，长期合理引导新能源投资，促进风电、光伏发电等新能源产业健康有序发展，推动各地新能源平衡发展，提高可再生能源电价附加资金补贴效率，依据《可再生能源法》 ，决定适当调整新投陆上风电和光伏发电上网标杆电价政策，其中第三点指出：三、鼓励各地通过招标等市场湖方式确定相关新能源项目业主和上网电价，但通过竞争方式形成的上网电价不得高于国家过顶的当地陆上风电、光伏发电标杆上网电价水平。（三）环境背景西北区域是我国重要的新能源应用基地，主要包括新疆、内蒙古、甘肃等省区。该区域风能和太阳能资源丰富，是大规模风电和太阳能光伏发电项目的集中区，集聚了我国 90%以上的风电项目和太阳能光伏发电项目。根据以上三点，关于在西北地区建设光伏发电项目具有较高的必要性，政策上具有国家补助以及开发银行的贷款支持，同时具有较高的区位优势。二、必要性分析我国光伏产业经过最近几年发展，已经跃升至全球最大光伏产业制造基地，产能占到全球的一半以上。然而，由于光伏产业严重依赖国外市场，出口比例甚至高达 90%，原材料也有一半来自国外，给整个行业的健康发展带来了不安定因素。业内人士指出，开发光伏产业的国内应用市场已经是迫在眉睫。我国成为全球最大光伏产业制造基地。从 2002 年开始，我国光伏产业就呈现出高速发展的态势，平均每年以 30%的速度递增。在过去 5 年里，国内太阳能电池年产量从 139 兆瓦增至近 4000 兆瓦。目前国内光伏产业发展已经呈现出三个特点：第一，在引进国外先进技术基础之上，积极走自主创新之路，充分利用国外市场要素，将产业发展融入国际化的市场大潮中。多晶硅材料和制造设备，我国曾经完全依赖进口。但是，我国光伏产业通过引进国际技术与人才，逐步形成了较为完整的产业链，制造设备的国产化率已经超过 50%，在太阳能电池的质量和技术水平上走到了世界前列。与此同时，日益成熟的国内光伏产业充分运用国外资金和人才两大市场要素，拓展海外市场，部分企业还在海外设厂，为产业的国际化运作奠定了基础。第二，加快行业整合，形成协同发展产业链，从而实现产业规模不断扩大与生产成本的不断降低。国内光伏企业牢牢抓住西方国家发展绿色能源，以及产业成长期门槛较低的历史机遇，迅速突破材料、市场以及人才发展瓶颈，短短几年就打通了全产业链，形成了从高纯硅原材料、铸锭、切片、电池封装和系统集成等完整的产业链，产业规模迅速壮大，产业链的整体成本大大降低。国产太阳能电池成本的下降，也使得产品在国际竞争中的优势凸显。第三，产业发展呈现区域化、集群化，临近企业之间形成产业链互补和经济合作，产业竞争力实现整体提高。太阳能光伏的应用特点 太阳能光伏的应用有以下几个特点： 1、绿色环保。太阳光能“取之不尽、用之不竭”不排放污染物。 2、安装方便。不受场地、自然条件、资源条件等限制，有阳光照射的地方均可安装，采用模块化安装，应用灵活。 3、灵活多样。太阳能电池体积小、安装灵活、功率小的特性，决定它可以应用的领域很多，包括消费品、移动基站、海岛、边远农村地区等等。 4、运营、维护费用低。光伏系统一经安装便可自我运行，没有运动部件的磨损，很少需要维护，而且能够维持至少 20—25 年的使用寿命。从建筑、技术和经济角度来看，光伏建筑一体化有以下诸多优点： 1、光伏阵列一般安装在闲臵的屋顶或墙面上，无需额外用地或增建其他设施，适用于人口密集的地方使用，这对于土地昂贵的城市建筑尤其重要； 2、光伏电池板和建筑的结合可以代替部分建筑贴面材料，从而减少太阳能利用的初投资； 3、可原地发电、原地用电。在一定距离范围内可以节省电站送电网的投资，对于联网户用系统，光伏阵列所发电力既可供给本建筑物负载使用，也可送入电网，在阴雨天、夜晚或光强很小的时候，负载可由电网供电，由于有光伏阵列和公共电网共同给负载供应电力，增加了供电的可靠性； 4、起到消减峰负荷的作用。在夏季的炎热天气，由于大量制冷设备的使用，形成电网用电高峰，而这时也是光伏阵列发电最多的时候，从而可以减少供电峰负荷，BIPV 系统除保证自身建筑用电外，还可以向电网供电，从而缓解高峰电力需求； 5、由于光伏阵列安装在屋顶和墙壁等外围护结构上，吸收太阳能，转化为电能，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，节省了能源； 6、避免了由于使用一般化石燃料发电所导致的空气污染和废渣污染，这对于环保要求严格的今天与未来更为重要； 7、在建筑围护结构上安装光伏阵列，可以促进 PV 部件的大规模生产，从而能够进一步降低 PV 部件的市场价格，这对于 BIPV 系统的广泛应用有着极大的推动作用。三、市场分析据媒体报道，国家发改委、能源局近日发文要求 13 个省级部门在 2017 年之前暂停核准新建燃煤火电项目;并在 15 个省区暂缓建设尚未开工的燃煤火电项目。基于全球燃煤电厂追踪系统的分析，超过 183GW 火电装机将被暂停。与此同时，新能源发电将代替火力发电，光伏发电作为新能源发电的重要项目，其市场需求量会不断增加。光伏发电作为重要战略能源将在国家政策的大力支持下稳步发展。下表给出了我国 2010 年和 2020 年各种光伏发电应用的市场预测。从国家发改委颁布的中长期发展规划上看，国内光伏发电市场的增加主要体现在 BIPV 方面，从2010 年 50MWp 的累计装机量计划提高到 2020 年的 1000MWp，市场份额也相应的从 20%提高到 62.5%2010 年和 2020 年我国光伏发电市场预测国家能源局会在每年年初发布该年的光伏发电建设通知，以每年的增量逐步替代火力发电如在《国家能源局关于下达 2016 年光伏发电建设实施方案的通知》中指出：2016 年下达全国新增光伏电站建设规模 1810 万千瓦，其中，普通光伏电站项目 1260 万千瓦，光伏领跑技术基地规模 550 万千瓦。太阳能光伏的应用主要包括以下几个领域： 1、消费产品和服务。太阳能电池或组件可广泛用于手表、袖珍计算器、玩具、手机等消费产品，以及为道路标志、照明及电话箱等提供电力服务。 利用车顶上廉价的光伏系统为汽车空调供电是一种典型的新应用。既保持了车厢内恒温，又可以节约昂贵的汽车保温材料。 2006 年用于消费产品与服务的光伏系统大约占全球安装量的 2%。随着移动电源需求量的增加，特别是薄膜太阳能电池等低成本发电技术的应用，将推动消费品和服务市场继续成长。 2、并网发电。光伏组件代替屋顶、窗户和建筑外墙形成屋顶系统和建筑一体化光伏系统（BIPV）是目前并网发电主要应用之一。这种光伏系统与建筑材料的集成产品既作为建材，又利用绿色太阳能资源发电，还具有无需配套蓄电池、无需额外占用土地、调节峰值电力供应、电能损耗低等一系列优点。 （光伏建筑一体化应用将单列一点详细阐述） 并网发电是当前光伏应用的主要市场。市场分类 2010 年 2020 年累计装机容量 /MWp市场份额/%累计装机容量 /MWp市场份额/%农村电气化 120 48 200 12.5通讯和工业 35 14 100 6.25太阳能光伏产品 25 10 100 6.25并网光伏建筑（BIPV）50 20 1000 62.5地面并网光伏 20 8 200 12.5合计 250 100 1600 100国际能源署的数据显示，在全球 4%的沙漠上安装太阳能光伏系统，就能满足全球能源需求。光伏发电可用于屋顶、建筑面、空地和沙漠，潜力十分巨大。1994 年并网发电系统只占新增安装量的 20%，到 2006 年已增长到 85%。并网发电系统特别适合建在土地廉价的地方，沙漠地区是潜在的理想太阳能光伏发电场，如美国西南部、非洲、我国新疆等，一旦模组价格下降，其竞争优势明显，但目前应用规模还不大，即使在欧洲也仅占其市场的 10%。 3、农村电气化。据估计，世界上约有 17 亿人口还没有实现正常的电力供应，主要原因是建网费用太高或技术上无法实现，这些地区 80%为农村。 太阳能离网发电系统具有灵活、安装方便的特点，已成为边远农村电气化的首选方案之一，与柴油发电机或其它独立的发电系统相比，有很多优势：无需燃料、维护量小、更可靠、无噪音。按这种系统的使用寿命计算，它们在大多数情况下是最经济的。 根据世界生组织估计，每天全球约有 10000 儿童死于水传播疾病。采用光伏系统供电的水净化系统和水泵，是提供清洁引用水的重要工具。在 2006 年，大约 7%的全球光伏系统专用于农村电气化。随着各国对不发达地区的重视与开发，预期在未来几十年内，这块市场规模将迅速壮大。 4、离网工业应用。在电信领域（基站、中继站）的应用是最常见的离网工业应用，特别适于连接偏远农村地区与发达地区的通信网，以印度为例，约有1/3 以上的光伏系统是专门用于电信业。 利用离网发电系统实现海水淡化具有美好的应用前景，其应用还包括交通信号、海上导航设备、保安电话、天气或污染监测器、遥控灯光、公路标志及废水处理厂，以及太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统、卫星、航天器、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备等。 2006 年， 这一应用的市场份额大约占全球光伏市场的 7%。在未来几年，离网型工业光伏系统的应用空间将继续扩大，特别是在持续增长的电讯业，例如：为中继站、移动电话供电的光伏或光伏/ 柴油混合动力系统具有很大的发展潜力。四、生产规模光伏发电站工程项目用地总体指标包括 4 个分项指标的用地面积。随着光伏发电站发电容量的成倍增加，光伏方阵用地、集电线路用地、场内道路用地面积会随之成倍增加，而变电站及运行管理中心用地面积会有所增加，但不会是成倍增加。不过，大量的实例证明，变电站及运行管理中心在总用地面积中的占地比例较小。例如：Ⅰ类地形区，固定式光伏发电站 10 兆瓦用地中，低纬度变电站及运行管理中心的用地占总用地规模的比例为 0.68%;高纬度变电站及运行管理中心的用地占总用地规模的比例为 0.58%;高纬度高效率的变电站及运行管理中心的用地占总用地规模的比例为 4.54%。Ⅲ类地形区，双轴跟踪式光伏发电站10 兆瓦用地中，变电站及运行管理中心的用地占总用地规模的比例为 0.28%，高纬度高效率的变电站及运行管理中心的用地占总用地规模的比例为 2.80%。经过计算，总用地指标中变电站及运行管理中心的用地占总用地规模一般不超过 5%。因此，在核算光伏发电站用地总体指标用地规模时，变电站及运行管理中心用地面积相对增加较少，没有体现在计算公式里，该计算公式为：用地面积=10 兆瓦光伏方阵用地面积 ×(实际总装机容量/10 兆瓦)就光伏发电单位的瓦而言，有两种意义，第一是价格单位，第二是供应负载需求。1 度电不管是发电还是耗电，定义是 1 个小时 1000 瓦的电量。实际上计算光伏电池发发电量时：有多少瓦容量就要除以 1000 瓦（/时） ，再乘以转化率（现在可以达到 18%） ，就知道光伏电池每小时能发多少度电。光伏发多少度电，要看当地的光照条件和本身的转化效率，还有发电时间，这几个要素相乘就得到了电量值了，再除以 1000（瓦/ 时）就可以了。公式如下：（电池容量* 转化率* 日照时间）/1000（瓦/时）=发电量。假设一个光伏电池容量有 1MW，就是 1024*1024 约等于 1048576 瓦，除以1000 瓦再乘以转化率 18%：1048576/1000=1000*18%=180 度。就是说每小时可发电 180 度。现在光伏发电成本已经降到了每瓦 0.5 美元以下，就是说平均每瓦只要 3元左右，1MW 就是 300 万元。光伏电池符合摩尔定律：当价格不变时，积体电路上可容纳的电晶体数目，约每隔 24 个月（现在普遍流行的说法是“每 18 个月增加一倍” ）便会增加一倍，性能也将提升一倍。在 2006 年光伏电池成本还高达 5.4 美元/瓦，2009 年为1.79 美元/ 瓦，2012 年降到 0.8 美元/瓦。现在下降到每瓦不足 0.5 美元。由上可知：每两年，光伏电池每瓦成本就会下降一半，估计 2015 年每瓦只要 0.3 美元，就是人民币 2.5 元左右。到 2020 年每瓦可能只要 0.5 元人民币。根据 50MW 光伏发电的建厂建议，该项目拟建设规模为总装机容量 50 兆瓦，占地面积 1.63 平方千米，年平均上网电量约为 6307.2 万千瓦时根据今年的上网报价政策，该项目建设需 4 年左右，能够持续投产 20 年。五、厂址选择光伏产业需要在较为广阔、光照充足、日照时间长的地区发展。在我国，西北地区未被利用土地多，一年中日照时间可以最多达到 8 个月，是光伏产业发展的最佳地区。因此，首先应对西北各地区进行调查研究。1、新疆新疆的可再生能源资源十分丰富，特别是风能、太阳能等资源，开发条件优越。其中，新疆风能约占全国风能资源总储量的 20.8%，位居全国第 2 位。近些年来，新疆在新能源的开发应用方面进行了大量的研究，已经具备了较强的研发与应用能力。截止 2010 年底，新疆风电装机占电力装机总规模的比例超过了 5%。此外，2011 年 ,新疆还计划在哈密地区新建 2 个 2 万千瓦光电建设项目。2、内蒙古内蒙古自治区幅员辽阔，可供技术开发利用的风能总量达 1.5 亿千瓦，占全国陆地可开发利用风能资源的 50%左右。 “十一五”以来，内蒙古风电并网装机容量 5 年增长了 50 倍，猛增至 2010 年底的 870 万千瓦。此外，内蒙古太阳能资源也十分丰富，占有量居全国第二，太阳总辐射量在每平方米 4800-6400兆焦耳，近年来，内蒙古凭借丰富的太阳能和硅矿资源，也在积极发展光伏产业。当前内蒙古在综合利用风能和太阳能方面处于国内领先地位的企业主要有：国电电力、绿能、华泽等。3、甘肃甘肃是全国清洁能源尤其是风能资源极为丰富的省区之一。其中酒泉一带因独特的喇叭口地形，形成了著名的“世界风库” 。以清洁能源来改变传统产业结构，甘肃提出了打造“陆上三峡”的构想。截止 2010 年底，酒泉千万千瓦级风电基地一期工程全面完成，全省风电装机容量达到 550 万千瓦。风电基地二期工程也已启动。同时，甘肃的太阳能发电装机容量也达到了 100 兆瓦。六、技术分析光伏发电产业链是一个跨度很宽的能量密集型、技术密集型和资金密集型产业链，这个产业的发展与环境和社会关系密切。位于产业链上游的是原材料和各种生产设备供应商，中间是太阳电池生产和封装环节的生产者，下游则是各种应用产品及其零部件（包括蓄电池、逆变器等）的开发商和广阔的应用市场。在光伏产业链中，光伏电池的制造是核心环节，其作用犹如微电子产业链中的芯片制造一样。光伏电池制造技术直接关系到电池（及组件）的光电转换效率和生产成本，这二点正是各种光伏技术研究的出发点和归宿。第一代：晶体硅太阳能电池硅太阳能电池的制造工艺可借助于成熟的半导体制造工艺（如扩散、刻蚀、镀膜等） ，用晶体硅制作的太阳能电池转换效率高（单晶硅电池可达 16-17%，多晶硅电池可达 14-15%） ，性能稳定。晶硅太阳能电池是目前太阳能电池生产的主流，2006 年占全球太阳能电池总产量的 90%（其中单晶硅 43.4%，多晶硅46.5%） ，2008 年仍约占 85%左右。但由于单晶硅生产工艺复杂，加工工艺繁琐，致使单晶硅电池成本居高不下，因此依靠单晶硅大规模推广太阳能电池是很难的。此外，单晶硅电池的衰减率较高，而多晶硅电池尽管目前的转化略低，却有进一步提高的潜力。因此，目前在晶硅电池领域，多晶硅电池正在逐步取代单晶硅电池 第二代：薄膜太阳能电池与晶硅太阳能电池相比，薄膜电池具有三个优势：一是成本优势明显。特别是在多晶硅价格高涨的年份更为如此，据测算，在 5MW 的生产规模下，非晶硅薄膜太阳能电池组件的生产成本也在 2 美元/ 瓦以下，而单线产能达到40MW—60MW 甚至更高的全自动化生产线，其产品生产成本则更低。二是能量返回期短。转换效率为 6%的非晶硅太阳能电池，其生产用电约 1.9 度电/瓦，由它发电后返回的时间约为 1.5—2 年，而多晶硅无法与之相比。三是薄膜电池适合与建筑结合。将薄膜太阳能电池应用于城市大量的既有和待开发的建筑外立面和屋顶，避免了现有玻璃幕墙的光污染问题，能代替建材，同时发电又节能，将成为未来城市利用光伏发电的主要方向。第三代：新型太阳能电池 新型太阳能电池技术主要目标是寻求新颖的革命性的概念与材料，开发新技术，极大地提高光电转换效率、降低生产成本的途径。主要的技术有：量子点技术。所谓“量子点”即是钠米尺寸的微晶体材料。这种材料在吸收一个太阳光子时能产生 2～3 个电子，而传统材料只能产生 1 个电子，光子其余的能量转化成热。多层多结光伏技术。为了进一步提高光电转换效率，薄膜可以叠成“多层”结构，形成多层多结太阳能电池，每一层从太阳光谱的不同区域产生电能。这种“多结”太阳能电池（multi-junction cell）的光电转换效率在理论上最高可达50%以上。染料敏化太阳能电池技术。针对硅系电池原料成本高、生产工艺复杂、效率提高潜力有限，不利于广泛应用的问题。上世纪九十年代出现的纳米 TiO2 有机半导体复合太阳能电池和有机/聚合物太阳能电池（染料敏化太阳能电池） ，由于其工艺条件简单，成本较低，极有可能取代传统硅系太阳能电池，成为 21世纪太阳能电池的新贵和未来太阳能电池的主导。三代太阳能电池的生命曲线图应用于晶硅的生产工艺分为两大类，即冶金工艺和化学工艺，其中化学工艺包括了改良西门子法、新硅烷热解法、沸腾床法。关于建设西北地区 50MW 光伏发电厂项目评估报告班级：14CFA2姓名：张亚楠学号：2014021104