校园屋顶光伏项目解决方案

项目概况

2.1. 校区介绍

校区：项目规划学生规模8000人，规划用地面积505190.00平方米（约合757.8亩），总建筑面积243800.00平方米，学校总体规划，分期建设。

一期规划学生规模6000人，规划用地面积414256.00平方米（约合621.4亩），总建筑面积约161060.00平方米，其中地上建筑面积146060.00平方米、地下建筑面积15000.00平方米，主要建设内容包括包括教学楼、教学实训楼、室内体育用房、行政办公楼、师生活动用房、学生宿舍、食堂综合体培训中心、校门、设备房、地下停车场等，以及场地平整、室外供配电工程、道路、广场及停车场、绿地、室外给水、室外排水、室外照明等配套工程；

二期规划学生规模2000人，规划用地面积90934.00平方米（约合136.4亩），总建筑面积82740.00平方米，其中地上建筑面积76740.00平方米、地下建筑面积6000.00平方米，主要建设内容包括包括教学实训用房、图书馆、学生宿舍、食堂综合体、单身教师公寓等以及场地平整、室外供配电工程、道路、广场及停车场、绿地、室外给水、室外排水、室外照明等配套工程。

2.2. 地理位置

柳州位于广西壮族自治区中北部，地处北纬23°54′～26°03′，东经108°32′～110° 28′之间。东与桂林市的龙胜县、永福县和荔浦市为邻，西接河池市的环江毛南族自治县、罗城仫佬族自治县和宜州市，南接新设立的来宾市金秀瑶族自治县、象州县、兴宾区和忻城县，北部和西北部分别与湖南通道侗族自治县和贵州黎平县、从江县相毗邻；总面积18596平方千米 。市区面积约为1016.75平方千米，2013年末建成区面积约为237.42平方千米。总面积18618平方千米，其中市区面积3555平方千米 。

2.3. 气候情况

柳州市地处桂中北部，属中亚热带季风气候，影响柳州市的大气环流主要是季风环流，夏半年盛行偏南风，高温、高湿、多雨，冬半年盛行偏北风，寒冷、干燥、少雨。夏长冬短、雨热同季，光、温、水气候资源丰富，但地区差异较大，北部各县具有较明显的山地气候特征。太阳辐射量年平均为95～110千卡/平方厘米，南部多于北部，一年中以7～8月最高，1～2月最低。日照时数平均1250～1570小时。

气温自北向南渐增，年平均气温北部18.1～19.4℃，其余20.1～20.7℃，年际变化北部小于中、南部，最高年与最低年相差1.3～2.0℃。最冷月1月平均气温7.2～10.4℃，历史上极端最低温度为-2.5～-5.8℃，高寒山区可达-8℃以上。最热月7月平均气温27.2～28.9℃，历史上极端最高气温为38.6～39.5℃。年总积温5700～6800℃，南北相差1100℃。年总降雨量1345～1940毫米，但地区分布和季节变化很大。雨季一般始于四月下旬，终于9月上旬初，这期间降水量占全年降水量的70%以上。雨量分布，北部多于南部，山区多于平原，融水县贝江流域为柳州市的一个多雨中心，年降水量可达2000毫米以上。多年平均蒸发量1600～1700毫米，自南向北渐减，南部超过1700毫米，大于降水量，为半湿半干状态，而北部的降水量多超过蒸发量，气候湿润。

柳州市气象灾害主要有：春季低温阴雨和干旱，夏季的暴雨洪涝和雷雨大风，局部地方春夏之交季节有冰雹，秋季寒露风和秋旱，以及冬季的寒潮霜冻害。

2.4. 太阳能资源

根据专业气象查询软件 RETScreen 4 查得到柳州市气象数据如表 2-1。从表 2-1 中可以看出， 柳州市一年中总辐照量最少时段在 1 月份、2 月份，日平均太阳辐射在 2.41-2.69kWh/m2 之间， 极少值出现在 1 月。最多的时段是在夏秋季节的 4-10 月份，日平均太阳辐射在 3.86-464kWh/m2 之间，极大值出现在 7 月份。

根据行业标准《太阳能资源评估方法》（QX/T89-2008）划定的等级， 可知柳州市属于太阳能 资源较丰富地区， 适合开发太阳能的利用， 日照辐射量满足光伏系统设计要求， 发展与推广区域 性光伏电站具有光照资源丰富的较大优势。

表 2-1 柳州市气象数据

2.5. 气象影响

1）气温的影响：

本工程选用逆变器的工作温度范围为-25～60℃，选用电池组件的工作温度范围为-40～85℃。 正常情况下，太阳电池组件的工作温度可保持在环境温度加 30℃的水平。

根据 2.4.气候情况可以知道，按本工程场区极端气温数据校核， 本项目太阳电池组件及逆变 器的工作温度可控制在允许范围内， 地区气象温度条件对太阳电池组件及逆变器的安全性没有影 响。

2）风荷载的影响：

本工程对于风荷载的设计取值主要依据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 中的附图（D.5.3< 全国基本风压分布图>），本工程确定的风荷载设计值为 0.30kN/m2（50 年一遇台风），并按此设 计光伏电池组件的安装支架及基础等。

表 2-2 广西主要城市风荷载数据表

3）冰雹的影响：

根据 GB/T 9535-1998《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》进行核算， 达到国家标准的 太阳电池组件可经受直径 25mm、速度 23m/s 的冰雹打击。

本项目区无或少冰雹日、冰雹大小的监测数据， 不能对冰雹影响的程度做出直接评价。一般 而言， 太阳电池组件的鉴定和定型标准保证了太阳电池组件在世界范围内的工程运用， 可以认为 对本项目也是适用的。

2.6. 资源评价

按以上分析，太阳能资源评价结果如下：

柳州市位于广西省，光伏组件根据最佳日照倾角进行铺设，全年日照辐射量1368.75kWh/m2 ，属 于太阳能资源Ⅲ类较为丰富的地区，适合开发太阳能的利用，日照小时数满足光伏系统设计要求。

编制依据

3.1. 设计依据

业主提供的相关建筑图纸

与业主单位沟通的相关要求

本项目踏勘报告、地勘资料

3.2. 设计主要用到的标准和规程规范

4.1. 项目规模

现拟在校区，光伏发电项目屋顶建设光伏发电项目， 光伏发电项目屋顶 主要类型为混凝土屋顶， 初步测算， 屋顶可利用面积约 10000 平方米， 按 10000 平方米测算安装容量， 每平方米拟安装组件功率为 150W：

4.2. 并网方式

拟采用“自发自用，余电上网”的方式并网， 接入到光伏发电项目配电房低压侧母排， 0.4Kv 低压侧并网。

4.3. 安装方式

利用水泥配重在原有屋顶上固定光伏组件支架， 防止倾覆， 不破坏原有屋顶防水， 可根据安

装环境需要设计抵挡 6-12 级的台风需求：

图 4-3 混凝土平屋顶水泥配重安装方式

4.5. 拟用组件参数

组件选用 450W 的组件，主要参数如下：

4.6. 逆变器选型

1、逆变器选型原则

光伏并网逆变器是光伏发电系统中的关键设备， 对于提高光伏系统的效率和可靠性具有举足 轻重的作用。

光伏并网逆变器的选型主要应考虑以下几个问题：

1）性能可靠，效率高

光伏发电系统目前的发电成本较高， 如果在发电过程中逆变器自身消耗能量过多或逆变失效， 必然导致总发电量的损失和系统经济性下降， 因此要求逆变器可靠、效率高， 并能根据光伏组件 当前的运行状况输出最大功率（MPPT）。

2）要求直流输入电压有较宽的适应范围

由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化， 这就要求逆变电源必须在较大的直流输入 电压范围内保证正常工作， 并保证交流输出电压稳定。

3）具有保护功能

并网逆变器还应具有交流过压、欠压保护， 超频、欠频保护， 高温保护， 交流及直流的过流 保护，直流过压保护，防孤岛保护等保护功能。

4）波形畸变小，功率因数高

当大型光伏发电系统并网运行时， 为避免对公共电网的电力污染， 要求逆变电源输出正弦波， 电流波形必须与外电网一致，波形畸变小于 5%，高次谐波含量小于 3%，功率因数接近于 1。

5）监控和数据采集

逆变器应有多种通讯接口进行数据采集并发送到远控室， 其控制器还应有模拟输入端口与外 部传感器相连，以测量日照和温度等数据，便于整个电站数据处理分析。

4）逆变器选型结论

并网逆变器是光伏发电系统中的一个关键部件， 高效的逆变器是系统稳定运行的保证， 并网 逆变器的选型应着重考虑逆变器的可靠性和逆变效率。同时， 并网逆变器应具有相关保护功能， 且输出谐波应满足电网要求。另外， 应注意逆变器的效率曲线， 即在低输入功率时逆变器也应保 证可靠高效。

本项目推荐采用型号 50KW/60KW/125KW/175KW 优质组串式逆变器， 太阳能光伏阵列输出的直 流电经逆变成交流电后经并网柜接入电网。

4.7. 线缆选型

系统中光伏发电部分，光伏阵列间电缆隐藏在支架边捆扎缚设；阵列输出部分电缆，经电 缆桥架或穿管沿墙、埋地缚设至位于阵列附近的配电房或并网点处，连接光伏逆变器直流进线 端。交流部分电缆经穿管埋地及电缆沟缚设，经并网箱并后，通过光伏计量表接入低压母线。整个系统中光伏直流部分电缆选用光伏发电专用电缆,型号为 PV 系列，交流部分电缆选 ZR- YJV 型电缆。

4.8. 防雷接地

1）本系统接地方式采用联合接地方式， 太阳能光伏组件支架金属部分与屋面及建筑物主体 避雷系统做可靠连接， 接地电阻符合国家要求,能够有效的将入侵雷电导入大地。

2）所有布置的线槽金属外壳与建筑物主体接地系作可靠接地连接， 接地电阻符合国家要求。

3）太阳能电池直流侧汇流箱均采用防雷电涌保护器， 起到防雷击保护作用。针对沿直流输入 线侵入的感应雷在太阳电池方阵接入的逆变器内进行防雷保护， 系统所安装的逆变器具有防雷保 护功能，起到保护光伏系统作用。

4）逆变器直流侧及汇流箱内断路器有短路、过载、 过压、欠压、漏电等各种保护功能， 起到 保护作用； 同时逆变器交流输出与外部公共电网并接， 外部公共电网的防雷系统能有效地保护交

流系统的安全。

5）接地装置及设备接地的设计按《交流电气装置的接地》和《十八项电网重大反事故措施》 的有关规定进行设计。光伏组件区域接地装置设计原则为以水平接地体为主， 辅以垂直接地体的 人工复合接地网， 水平接地体采用 40*4 镀锌扁钢或直径不小于 10 毫米的镀锌圆钢，垂直接地体

采用角钢或钢管，圆钢直径不小于 10 毫米； 角（扁）钢截面积不小于 100 平方毫米，其厚度不 小于 4 毫米； 钢管壁厚不小于 3.5 毫米，长度不小于 2.5 米。分站房接地装置与光伏组件区域接

地网连接。 监控机房所有设备金属外壳与系统接地网用专用 PE 线做可靠连接。整个系统接地电 阻不大于 4 欧姆，经测试如达不到要求，需另外增加接地极与系统做可靠连接。

经济性分析

5.1. 发电量分析

计算条件

（1）项目地点： 广西柳州市

（2）装机容量： XXXXXKwp

（3）安装倾角坡度：与屋顶面倾角 15 度。

5.2. 减排放分析

随着石油和煤炭大量开发， 不可再生能源保有储量越来越少， 终有枯竭的一天， 因而新能源 的开发已经提到了战略高度。《中华人民共和国可再生能源法》已明确提出“国家鼓励和支持风能、太阳能、水能、生物质能和海洋能等非化石能源并网发电”。太阳能是清洁、可再生的能源， 开发太阳能符合国家环保、节能政策， 光伏电站的开发建设可有效减少常规能源尤其是煤炭资源的消耗，保护生态环境，营造出山川秀美的旅游胜地。

可以看出，本项目累计节约标准煤 19940吨，水（t）：243170 吨，减少 CO2：60610

吨， SO2：1823.4 吨， NOX（氮化物）：911 吨， TSP（悬浮微粒）：16535吨， 本项目的实 施具有良好的社会效益。

5.3. 屋顶单位受益

1. 利用闲置屋顶地面等，盘活固定资产增加企业收益。

2. 为企业节省峰值电费（白天峰值发电多），余电部分可以上网出售。

3. 不受资源分布地域的限制，利用建筑屋面的优势安全可靠，无噪声，无污染。

4. 采用就近用户侧或 0.4Kv 低压侧低压侧接入，不必远距离运输，避免长距离输电线路的 损失。

光伏系统安装后， 可以将线路直接拉到该单位配电房或箱变并网出接入， 就近接入单位内部 电网，供给该单位就近、优先使用。

5. 隔离温度。夏天隔热，冬天挡冷

安装电池板后， 可阻挡太阳光直接照射到屋面， 减少室外通过屋顶向室内的传热。由于光伏 电池板能够将部分太阳能转化为电能， 从而就减少了太阳辐射所产生的热量， 降低建筑物的热负 荷。同样，冬天能够减少屋内热量向外散发，很好的保持屋内温度。

6. 降低屋顶老化速度

屋顶安装安装电池板后，能够阻挡太阳光直接照射屋顶，能够降低屋顶琉璃瓦的老化速 度，延长使用寿命。

7. 美观

太阳能组件排布整齐，颜色深蓝，美观大方，屋顶安装电池板后，是一道美丽的风景。

8. 有效防雷，更安全

太阳能发电设备系统电气设备都具有防雷功能，而且，发电系统充分利用每片光伏电池组 件下方的钢结构支架作为自然接地体，根据现场实际情况及土壤电阻率敷设不同的人工接地 网，以满足接地电阻的要求，重点区域加强均匀布置以满足接触电势和跨步电压的要求。

如果有恶劣雷电天气，光伏发电系统能够有效避免房屋内电气设备遭到直击雷、感应雷等 的影响，人身及财物更加安全。

9. 能够增加收入

屋顶出租给投资方，还可以有可观的租金收入或电费打折优惠。 太阳能发电是清洁能源， 不产生污染，太阳能发电设备可以减少火电电力的用量，减少煤炭的消耗，减少二氧化碳、二 氧化硫以及粉尘的排放，对全球大气治理作出点滴的贡献，改善我们居住的环境。

合作模式

1、建设方为项目的所有者，负责承担项目的全部投资，负责项目的设计、开发、建设、管 理和运营等工作，项目独立核算自负盈亏。

2、建设方租用贵单位的建筑/厂房屋顶以及项目电气设备等所需的安装场所（配电房， 该 部分由贵单位免费提供，不计租金）用于建设光伏发电项目，租赁期限为进场施工之日起 25 年，租赁期满后，双方同意租期延长到合作期限届满，续租期间双方权利义务与本合同一致。 贵单位不承担项目本身建设、运营的责任和风险。

3、项目采用用户侧接入方式接入电网，所发电力由贵单位就地消纳，余量上网。

4、结算方式：

（1）屋顶租金方式

1）、贵单位使用项目所发电力，项目所发电力 （安装有单独计量电表） 与贵单位的结算价格 为贵单位当地所使用公共电网同时段销售电价进行计算， 自项目发电之日起计算电量。

2、建设方按贵单位所提供的屋顶利用面积计算租金。屋顶面积约 XXXXX 平方米。屋顶四周 有围挡，布置光伏组件要避围挡、设备等的影响，根据我司综合评估， 拟按屋顶租金 元/平方 米/年计算， XX 年租金为：

（2）优惠电费

贵单位使用项目所发电力，项目所发电力（安装有单独计量电表） 与贵单位的结算价格为贵 单位当地所使用公共电网同时段销售电价下浮 10%进行计算， 自项目发电之日起计算电量， 该电 价优惠作为屋顶租金，建设方无需另行支付屋顶租金。

光伏系统年均发电量 XXXXX万.Kw.h，根据学校类光伏项目的消纳情况，学校一年有三个月 的假期，利用光伏发出的电量少； 正常开学期间，学校用电最大负荷点在晚上， 综合考虑上述情 况，暂按贵单位能消纳光伏发电的 90%计算， 光伏系统建成完成后，可以为贵单位每年节约电（学

校与供电局结算电费暂按 0.XX元/ Kw.h 计算， 最终结算价格以供电局与贵校的实际结算单价为 准）

电站建设周期： 100 天至 150 天