光伏电站选址.pdf

1 大型地面光伏项目站址选择所需考虑的问题摘要： 光伏发电项目的特点是装机容量灵活、安装简单、不需要燃料输入、对站址的场地平整要求低，并且发电功率与当地日照强度、大气质量、环境温度相关。因此，光伏发电项目的选址要求与光热发电、风力发电等能源利用形式存在显著的不同。本文从实际工程的建设角度对光伏发电项目的站址选择所需考虑的问题进行了分析。关键词： 光伏发电 选址 日照强度SITE SELECTION OF LARGE SCALE GROUND PV POWER STATION ZHU Peng CHEN Shi-Ming GUAN Da-Wei (GCL Solar System Limited, Nanjing 210008, China) Abstract In general, flexible installation capacity， easy installation ， no input fuels and low requirements of leveling of site are considered to be the characteristics of PV power generation project. Moreover, the power output depends upon solar radiation, AM (air mass) and ambient temperature. Therefore, the site selection of PV power generation project differs from thermal and wind power generation. This paper analyzes the concerned problems of site selection of PV power generation project in the aspect of engineering.Key words PV power generation; site selection; solar radiation 大型光伏发电项目的选址工作与传统火电项目的区别是：大型光伏发电项目选址工作很多情况下是针对某一特定地点进行可行性研究工作，而火电项目的选址工作通常需要对两个或两个以上拟选址地点进行比选，因为光伏发电项目对选址的要求相对较低，同时大规模光伏发电项目本身崇尚对未利用地或荒地加以利用。1 光伏电站的选址工作内容针对光伏发电项目的选址工作可分为两个阶段： 项目预可行性研究阶段的选址工作，和项目可行性研究阶段的选址工作。项目选址获得审查批复通过，选址工作完成，项目进入初步设计阶段。光伏发电项目在预可行性研究阶段的选址工作主要是对具体的选址区域进行基本评估，确定是否存在地质灾害、明显的阳光遮挡、不可克服的工程障碍、土地使用价格超概算等导致选址不适合建设光伏电站的重大影响因素；针对选址的初步勘测结果规划装机容量、提出方案设想；对所提方案进行实施估算和经济性评价。因此，预可行性研究阶段需要对选址场地进行地形测绘和岩土初勘，但并不需要方案进行图纸设计。可行性研究阶段的选址工作，可认为是对于可行性研究时的选址工作的论证，包括项目对环境的影响评价、水土保持方案、地质灾害论证、压覆矿产和文物情况的论证等选址咨询工作，该阶段需要对选址进行土地详勘，并对方案设想进行设计计算、提供相应图纸，为项目实施方案作出投资概算和经济性评价。2 2 光伏发电选址需要从哪些方面考虑从功能和必要性考虑，光伏发电可以解决（或部分解决）无电地区的用电问题，也可以增加电网覆盖地区的环保电力的比例，提供清洁能源。从投资经济性考虑，光伏发电项目的投资要考虑总投资成本、发电量收益、气候气象条件、运营维护成本等决定项目投资价值的因素。从社会效益考虑，对荒地、隔壁等不适合进行工农业开发的地区进行综合利用和治理，要求以合理可行的方式对光伏发电加以开发利用。此外，从可行性考虑，光伏发电的利用还需考虑交通运输、地质、电网输送和施工等条件因素。上述需考虑因素是光伏发电项目建设的第一步工作 —— 站址选择工作需要考虑的主要问题，可归纳为以下方面：光伏发电选址行政要求、日照资源等气候条件、地理和地质情况（包括建筑表面） 、水文条件、大气质量、交通运输条件和电力输送条件等。选址时，需要对上述各项条件进行调研和资料收集，既为判断选址的可行性，其资料收集工作也为光伏发电系统设计提供输入条件，以保证系统的设计质量满足电力行业要求。3 光伏发电选址的要求3.1 光伏发电选址行政要求站址的土地性质为可用于工业项目的土地，即非基本农田、非林业用地、非绿化用地及非其它项目规划用地等。在选址时需与当地土地局、规划局和招商局等相关部门确认上述土地性质的准备信息。另外，最终确定的选址需得到当地环保部门的环境评价认可。同样，最终确定的选址需得到当地环保部门的环境评价认可。3.2 日照资源等气候条件首先，光伏发电选址优先考虑在太阳能资源丰富地区进行光伏发电站选址，选址地点应具备以下特点：有丰富的太阳能资源。该因素需要对潜在的选址地进行历史气象资料的收集、统计和计算。其次，需要考虑的重要气候因素还有当地最大风速及常年主导风向。（ 1） 进行现场的太阳能辐射测量， 或取得该地区历史上日照辐射气象数据，如果没有相关测量数据，则可通过调研走访或了解相近有同类数据的地区的情况作为参考，因为全球各个地区的日照条件至少都有描述性记录，此类记录都可作为日照资源的参考评估数据。一般情况下，如能取得一年以上的太阳能辐射资料，对光伏发电项目选址工作即可作为判断依据。参照国家标准《光伏并网电站太阳能资源评估规范》 中太阳能资源评估的参考判据。以日峰值日照时数为指标，进行并网发电适宜程度评估，等级如表 1：表 1 水平面日峰值日照时数等级等级太阳总辐射年总量日峰值日照时数并网发电适宜程度1 >6660MJ/(m2.a) >5.1h 很适宜>1850kwh/(m 2.a) 2 6300～6660MJ/(m 2.a) 4.8～ 5.1h 适宜1750～ 1850 kwh/(m 2.a) 3 5040～6300MJ/(m 2.a) 3.8～ 4.8h 较适宜1400～1750kwh/(m 2.a) 4 <5040MJ/(m2.a) <3.8h 较差<1400kwh/(m 2.a) （ 2） 当地风力以及风向是影响光伏发电系统支架设计强度的主要因素，如当地常发灾害性强度风力，则不适合建设光伏发电系统。（ 3） 还需考虑其他气象因素对太阳电池组件的影响，如冰雹、沙尘暴、大雪等灾害3 性天气，分析该灾害性天气对光伏并网电站的影响程度3.3 地理和地质情况光伏发电选址的地理和地质情况因素包括：选址地形的朝向、坡度起伏程度、岩壁及沟壑等地表形态面积占可选址总面积的比例、地质灾害隐患、冬季冻土深度、一定深度地表的岩层结构以及土质的化学特性等。为保证选址的有效性，需对选址进行初步地质勘测。（ 1） 地形因素影响光伏发电的组件方阵朝向、阴影遮挡等。（ 2） 地表形态直接影响支架基础的施工方案，从而影响土建的施工难度和成本。（ 3） 塌陷等潜在地质灾害直接影响光伏组件方阵的设备安全性，例如：如当地为已开发的地下浅层矿区， 且经评估在 15 年内发生大面积塌陷概率超过 35%，则需要慎重考虑此地作为光伏发电选址的可行性。（ 4）我国北方地区存在冬季冻土的现象。冻土层的深度、上冻和解冻特点对所组件支架基础施工方案产生直接影响。（ 5） 地表土质对混凝土的腐蚀性特性影响所用混凝土种类。（ 6）地质情况直接影响支架基础形式、强度以及施工方法设计。3.4 水文条件拟选址地的水文条件包括：短时最大降雨量、积水深度、洪水水位、排水条件等。上述因素直接影响光伏系统的支架系统、支架基础的设计以及电气设备安装高度。（ 1） 积水深度高， 则组件以及其他电气设备的安装高度就要高。（ 2）洪水水位影响支架基础的安全。（ 3） 排水条件差， 则导致基础甚至金属支架长期浸水。3.5 大气质量大气质量因素包括：空气透明度、空气内悬浮尘埃的量及物理特性、盐雾等具有腐蚀性的因素。（ 1） 空气透明度因素有可能存在以下情况：当地日照辐射总量中因空气透明度低而导致反射光和散射光占日照辐射总量的比例较大，从而影响光伏发电组件种类的选择，如不考虑此因素，则易导致晶体硅和非晶硅组件选择的不合理，从而增加了投资与收益的比率，降低了投资的经济性，从而造成资源和设备浪费。（ 2） 空气中尘埃量影响该光伏发电系统在设计时是否需要考虑清洗用水， 清洗频率。尘埃的物理特性影响组件在运行的过程中是否容易在表面沉积难以清洗的高粘度灰尘层，一旦形成此类灰尘层，组件接受到的光照总量将大幅度降低，从而影响今后长期的系统发电量。（ 3） 空气中的盐雾对光伏发电系统有两种负面影响：第一，对金属支架系统有腐蚀性，容易减少支架的使用寿命，设计是需要充分考虑防腐措施。第二，盐雾极易导致组件表面沉积固体盐分，降低光对组件表面的穿透特性，影响发电量。盐雾在沿海地区常见，在此类地区进行光伏发电选址，需要考虑盐雾的应对措施。3.6 交通运输条件和电力输送条件等如果是对地面光伏发电项目进行选址，则需要对施工阶段大型施工设备的进出场地、大型设备如 —— 大功率逆变器、升压变压器等的运输考虑交通运输条件。例如，虽然有的潜在选址地点的特点符合本报告上述描述的要求，但大型设备无法运输，必须要新修满足大型运输机械进出要求的便道才能进行施工，则必须考虑修路的费用是否决定项目整体投资经济性的可行性。同样，大规模地面光伏发电选址地点通常比较偏僻，因此必须考虑该光伏发电项目的电力输送条件：电力送出和厂用电线路。如项目选址离可以用来接入电力系统的变电站较远，则对项目投资经济性产生负面影响的因素有：输电线路造价高和输电线路沿线的电量损失。而接入电力系统电压等级与上述因素直接相关。因此在选址工作期间，需要与当地电网公司 （或供电公司） 充分沟通，4 对列入选址备选地点周边可用于接入系统的变电站的容量、预留间隔和电压等级等进行详细了解，为将来进行项目的接入系统设计提供详细的输入条件。其他，光伏发电站选址地的土地使用价格、地方政府对此类项目建设初投资或电价采取何种补贴政策等因素同样影响整个项目建设的投资经济性。3.7 光伏发电站选址的方法光伏发电站建设之前，选址工作是关键而重要的一步。站址选择恰当与否直接影响光伏发电站投产后的太阳能资源利用率、年发电量以及光伏发电站的投资及运营成本。光伏发电站站址选择工作涉及气象、环保、土地资源、安全生产及职业健康、地质、交通、电力等方面因素。（ 1）资料分析法首先，搜集初选光伏发电站站址的周围气象站历史观测数据，主要包括：各月日照资源、海拔高度、风速及风向、平均风速及最大风速、相对湿度、年降雨量、气温及极端最低气温、最高气温、全年平均雷暴次数以及灾害性天气发生频率的统计结果等。进行现场的太阳能辐射测量，主要测量站址的每日太阳能辐射量、日平均气温、日最高和最低气温、日平均风速及风向。该工作可以在选址地点其他因素确定符合选址条件时开展，并可通过对该地区的历史气象数据进行分析来代替。如无历史数据参考，可重新测量记录。对此类测量数据进行整理分析，可为电站的设计和投资经济性分析提供较为精准的数据支持。（ 2）实际调研以上方法主要针对条件较好区域，如果某些地区缺少气象站的历史观测数据，同时地形复杂，不适宜通过气象台观测数据来判断站址的可行性，可以通过地形地貌特征观察、到国土或规划部门进行历史资料查询、收集当地县志资料、当地居民调查、驻地测量等方法对站址的自然资源进行评估。4 结论与火电、核电以及水电相比，光伏发电的特点是需要较大安装面积，输入能量完全依赖自然条件，因此其选址工作对自然条件和基础设施条件有较大依赖性，既要考虑项目建设的交通和电力等基础设施条件，又要考虑日照辐射资源、其他气象条件以及土地资源。因此在选址阶段需要与各职能部门充分沟通，同时还要进行一定的直接测量和自然资源数据的收集分析等工作。确定选址的原则是使项目建设在各类条件上都具备可行性，考虑合理的能量回收期以及投资收益，使得项目既取得符合可再生能源发展初衷所要求的环保、社会效益，又为项目的投资经济性提供优越条件，这也是有利于可再生能源长久发展的重要推动因素。