光伏發(fā)電工程設(shè)計(jì)概算影響因素研究

徐子亮 XU Zi-liang；代巍 DAI Wei

（①中廣核新能源投資（深圳）有限公司西藏分公司，拉薩 850000；②北京卓建國(guó)際建筑設(shè)計(jì)有限公司，北京 100089）

0 引言

光伏發(fā)電主要是以太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)為主的發(fā)電項(xiàng)目，其主要原理是通過(guò)半導(dǎo)體設(shè)備所產(chǎn)生的光伏反應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量來(lái)源于太陽(yáng)能，是一種清潔、安全和可再生的能源太陽(yáng)到達(dá)地球的輻射蘊(yùn)含能量巨大，是目前人類活動(dòng)能源消耗的10000倍。如用于發(fā)電，假設(shè)各種光電轉(zhuǎn)換平均效率為10%，則太陽(yáng)能的發(fā)電量相當(dāng)于前全球能源消耗量的1000倍。假設(shè)局限在占地球四分之一的陸地表面上，太陽(yáng)能光電也能提供當(dāng)前全球消耗250倍的能源。隨著我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”的提出，各項(xiàng)政策不斷跟進(jìn)，應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)大。光伏發(fā)電技術(shù)項(xiàng)目通過(guò)綠色能源的極致利用和高效管控，創(chuàng)新應(yīng)用新技術(shù)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低企業(yè)用電成本；促進(jìn)節(jié)能減排，為實(shí)現(xiàn)碳中和貢獻(xiàn)力量。文章對(duì)比義縣和凌源兩項(xiàng)目是同一時(shí)間、同一省份、在人工、材料等方面的價(jià)格基本相同的情況下，對(duì)組件、支架形式、送出線路電壓等級(jí)、基礎(chǔ)形式等方面進(jìn)行對(duì)比，分析對(duì)項(xiàng)目造價(jià)的影響。

1 設(shè)計(jì)概算概述及其重要性

1.1 設(shè)計(jì)概算概述

設(shè)計(jì)概算是設(shè)計(jì)單位根據(jù)造價(jià)管理部門發(fā)布的設(shè)計(jì)圖紙、說(shuō)明、計(jì)價(jià)依據(jù)等資料，為建設(shè)項(xiàng)目從編制到竣工交付使用而編制的文件。設(shè)計(jì)概算是控制項(xiàng)目建設(shè)投資和編制項(xiàng)目計(jì)劃的依據(jù)。也是確定項(xiàng)目最大投資限額和分期付款分配的依據(jù)。設(shè)計(jì)概算文件應(yīng)包括建設(shè)工程總概算、單位工程概算和其他工程造價(jià)概算。設(shè)計(jì)單位在提交設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，還應(yīng)提交相應(yīng)類型的設(shè)計(jì)概算。經(jīng)審查批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)預(yù)算，不僅是編制建設(shè)項(xiàng)目投資計(jì)劃、確定和控制建設(shè)項(xiàng)目投資的依據(jù)，也是簽訂建設(shè)合同和貸款合同的重要依據(jù)，也是建設(shè)項(xiàng)目最大投資額的依據(jù)。

1.2 設(shè)計(jì)概算的重要性

一個(gè)工程在確定好設(shè)計(jì)概算之后如何更好的控制與實(shí)施設(shè)計(jì)概算這是貫穿于整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)的。設(shè)計(jì)概算是控制工程建設(shè)投資、編制工程計(jì)劃的依據(jù)，也是確定工程投資最高限額和投資資金計(jì)劃的依據(jù)。設(shè)計(jì)單位在報(bào)送設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，需合理的計(jì)算工程費(fèi)用概算。因此，設(shè)計(jì)概算是衡量設(shè)計(jì)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性和選擇最佳設(shè)計(jì)方案的依據(jù)。通過(guò)設(shè)計(jì)概算與竣工決算對(duì)比，可以分析和考核投資效果的好壞，同時(shí)還可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)概算的準(zhǔn)確性，有利于加強(qiáng)設(shè)計(jì)概算管理和建設(shè)項(xiàng)目的造價(jià)管理工作。可見(jiàn)，概預(yù)算的合理編制對(duì)于工程設(shè)計(jì)、施工方案中綜合考慮技術(shù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能起到事半功倍的效果。

2 項(xiàng)目概況

2.1 遼寧義縣高臺(tái)子鎮(zhèn)20MWp光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目

本工程的主要任務(wù)是探索高效率低成本的新能源發(fā)電模式（農(nóng)業(yè)大棚太陽(yáng)能光伏發(fā)電模式），為將來(lái)在遼寧地區(qū)大棚頂部空間進(jìn)行大規(guī)模光伏并網(wǎng)發(fā)電積累經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，同時(shí)本項(xiàng)目也為錦州市乃至遼寧省的太陽(yáng)能資源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用做準(zhǔn)備。高臺(tái)子鎮(zhèn)光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為20MWp一次建成。場(chǎng)內(nèi)新建一座升壓站電壓等級(jí)66kV本期安裝一臺(tái)20MVA主變壓器光伏電站出1回66kV線路接入李金變電站66kV采用LGJ-120導(dǎo)線線路長(zhǎng)度2.5km。工程靜態(tài)投資19715.58萬(wàn)元，其中：施工輔助工程：46.47萬(wàn)元，設(shè)備及安裝工程12310.85萬(wàn)元，建筑工程3409.98萬(wàn)元，其他費(fèi)用3657.60萬(wàn)元。建設(shè)期貸款利息257.5萬(wàn)元，動(dòng)態(tài)投資19973.08萬(wàn)元，流動(dòng)資金66萬(wàn)元，工程總投資20038.5萬(wàn)元。單位千瓦靜態(tài)投資8961.63元/kW，單位千瓦動(dòng)態(tài)投資9078.67元/kW。本工程資本金占總投資的20%，其余為銀行貸款。

2.2 遼寧凌源小城子鎮(zhèn)20MW農(nóng)業(yè)大棚光伏發(fā)電項(xiàng)目

本項(xiàng)目利用農(nóng)業(yè)田基地上建設(shè)溫室大棚，棚頂用太陽(yáng)能電池板代替了傳統(tǒng)的玻璃和塑料，給農(nóng)作物提供理想生長(zhǎng)環(huán)境的同時(shí)創(chuàng)造能源和發(fā)電，將農(nóng)業(yè)大棚溫室技術(shù)、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)種植技術(shù)、高效太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)三大技術(shù)的有效結(jié)合，在開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能資源的同時(shí)節(jié)省了土地資源。根據(jù)光伏電站的區(qū)域面積、太陽(yáng)能資源特征、安裝條件、交通運(yùn)輸條件、地形條件，結(jié)合凌源氣象站的相關(guān)資料等，同時(shí)考慮光伏電站的經(jīng)濟(jì)性、可行性，初步規(guī)劃出分布式光伏發(fā)電和農(nóng)業(yè)綜合項(xiàng)目。建設(shè)蔬菜大棚，棚頂全部覆蓋多晶硅光伏發(fā)電設(shè)備，以種植食用菌為主兼顧高附加值的中藥材，核心為香菇、杏鮑菇、白玉菇、黑木耳。根據(jù)規(guī)劃建設(shè)蔬菜大棚，本項(xiàng)目占地約834畝。建設(shè)光伏發(fā)電站。利用大棚棚頂建設(shè)光伏電站，根據(jù)大棚數(shù)量及棚頂利用情況電站的建設(shè)容量，估算裝機(jī)容量約20MWp。本工程主體建設(shè)內(nèi)容包括：利用蔬菜大棚棚頂建設(shè)光伏發(fā)電站。利用多晶硅電池組件方式布置，共布置76000塊265Wp多晶硅電池組件，裝機(jī)容量約20MWp。本項(xiàng)目配套建設(shè)10kV開(kāi)關(guān)站一座，光伏箱式升壓變經(jīng)4回匯集線路接至10kV母線，再通過(guò)2回10kV線路送至3公里外的朝陽(yáng)66kV八間房輸變電站的10kV母線側(cè)。朝陽(yáng)66kV八間房輸變電站目前正在建設(shè)中，變電站占地面積0.1836公頃，全站總建筑面積584.04平方米。安裝2臺(tái)20MVA變壓器，66kV出線2回，10kV出線12回，每臺(tái)主變10kV側(cè)安裝1組3.6兆乏并聯(lián)電容器。

3 義縣和凌源兩光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)概算對(duì)比

3.1 義縣和凌源兩光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目工程總概算對(duì)比

遼寧義縣高臺(tái)子鎮(zhèn)20MWp光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目與遼寧凌源小城子鎮(zhèn)20MW農(nóng)業(yè)大棚光伏發(fā)電項(xiàng)目分析光伏發(fā)電項(xiàng)目?jī)身?xiàng)目是同一時(shí)間、同一省份、在人工、材料等方面的價(jià)格基本相同的情況下，對(duì)組件、支架形式、送出線路電壓等級(jí)、基礎(chǔ)形式等方面進(jìn)行對(duì)比參看表1-表2，分析對(duì)項(xiàng)目造價(jià)的影響。

表1 遼寧義縣高臺(tái)子鎮(zhèn)20MWp光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目總概算表

表2 遼寧凌源小城子鎮(zhèn)20MW農(nóng)業(yè)大棚光伏發(fā)電項(xiàng)目總概算表

對(duì)比兩項(xiàng)目總概算表得知兩個(gè)項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中施工輔助工程、設(shè)備及安裝工程、建筑工程、其他費(fèi)用、基本預(yù)備費(fèi)等各部分費(fèi)用在整體的占比差異不大，但是仍有一定差異，遼寧義縣高臺(tái)子鎮(zhèn)20MWp光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目設(shè)備及安裝工程費(fèi)用合計(jì)12310.85萬(wàn)元 占總費(fèi)用的62.44%，而遼寧凌源小城子鎮(zhèn)20MW農(nóng)業(yè)大棚光伏發(fā)電項(xiàng)目設(shè)備及安裝工程費(fèi)用合計(jì)12145.4332萬(wàn)元占總費(fèi)用的56.12%，可以看出還是有一定差別的。

3.2 材料費(fèi)用對(duì)比

3.2.1 光伏組件選型對(duì)比

組件在整個(gè)工程中的占比較大，組件的價(jià)格影響該項(xiàng)目投資和回收期、電價(jià)等關(guān)鍵因素。

遼寧義縣高臺(tái)子鎮(zhèn)20MWp光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目考慮到本項(xiàng)目為光伏農(nóng)業(yè)大棚項(xiàng)目，為了方便安裝，將采用尺寸相對(duì)較小、重量較輕的60片裝組件，且260Wp組件供貨量充足，同等尺寸光伏組件功率較大，性價(jià)比較好，265Wp及以上功率組件目前產(chǎn)量相對(duì)較小。由于本階段組件尚未招標(biāo)，因此按260Wp多晶硅組件進(jìn)行布置。

遼寧凌源小城子鎮(zhèn)20MW農(nóng)業(yè)大棚光伏發(fā)電項(xiàng)目目前隨著構(gòu)成晶體硅光伏組件的單體電池功率，組件功率密度、效率逐漸增大。目前國(guó)內(nèi)的主流水平為255Wp、260Wp、265Wp，因本項(xiàng)目的場(chǎng)區(qū)面積較為緊張，為盡可能的提升光伏電站的安裝容量，本報(bào)告按265Wp多晶硅組件進(jìn)行布置。

3.2.2 送出線路電壓等級(jí)的選擇

遼寧義縣高臺(tái)子鎮(zhèn)20MWp光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目總規(guī)劃容量為20MWp，一次建成。在光伏場(chǎng)內(nèi)新建一座66kV升壓站，以1回66kV出線接入李金變電站66kV側(cè)，采用LGJ-120導(dǎo)線，線路長(zhǎng)度2.5km。光伏場(chǎng)區(qū)共分21個(gè)發(fā)電單元，其中單排（柱）大棚分為20個(gè)發(fā)電單元，每個(gè)單元安裝4200塊260Wp多晶硅太陽(yáng)能電池組件、14臺(tái)直流匯流箱、1套集裝箱式逆變單元（含82臺(tái)500kW逆變器）和1臺(tái)1000kVA雙分裂箱式變壓器；聯(lián)排大棚分為1個(gè)發(fā)電單元，安裝630塊260Wp多晶硅太陽(yáng)能電池組件6臺(tái)28kW組串式逆變器和1臺(tái)200kVA箱式變壓器。光伏場(chǎng)集電線路電壓采用10kV，每條集電線路連接5~6個(gè)發(fā)電單元，共建4回集電線路接入升壓站10kV母線。10kV系統(tǒng)采用單母線接線形式，然后每段經(jīng)由1臺(tái)20MVA主變壓器升壓后接入66kV母線，66kV系統(tǒng)為變壓器—線路組接線方式。光伏逆變升壓區(qū)域的低壓系統(tǒng)由本系統(tǒng)交流低壓側(cè)引接的小容量變壓器供電，升壓站的站用電系統(tǒng)由升壓站內(nèi)接地變兼站用變供電，備用電源由站外電源供電。遼寧凌源小城子鎮(zhèn)20MW農(nóng)業(yè)大棚光伏發(fā)電項(xiàng)目主體建設(shè)內(nèi)容包括：利用蔬菜大棚棚頂建設(shè)光伏發(fā)電站。利用多晶硅電池組件方式布置，共布置76000塊265Wp多晶硅電池組件，裝機(jī)容量約20MWp。本項(xiàng)目配套建設(shè)10kV開(kāi)關(guān)站一座，光伏箱式升壓變經(jīng)4回匯集線路接至10kV母線，再通過(guò)2回10kV線路送至3公里外的朝陽(yáng)66kV八間房輸變電站的10kV母線側(cè)。義縣是6kV，凌源市10kV，除去變電站設(shè)備造價(jià)，可對(duì)比每公里造價(jià)判斷二者的經(jīng)濟(jì)適用性。

3.2.3 支架形式的選擇

遼寧義縣高臺(tái)子鎮(zhèn)20MWp光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目采用單排大棚采用固定傾角式支架，組件傾角為27°，電池組件采用多晶硅，規(guī)格為1650mm×990mm×35mm，大棚結(jié)構(gòu)采用Q235B鋼結(jié)構(gòu)，光伏板組件支架采用橫向支架布置、縱向檁條布置方案，支架由立柱、斜梁、檁條及斜撐組成，在斜梁之間，按照電池組件的安裝寬度設(shè)置檁條，用于支撐安裝光伏組件所用的導(dǎo)水槽，側(cè)面采用檁條與立柱相連接。遼寧凌源小城子鎮(zhèn)20MW農(nóng)業(yè)大棚光伏發(fā)電項(xiàng)目農(nóng)業(yè)大棚數(shù)量共55個(gè)，采用聯(lián)棟大棚形式，結(jié)構(gòu)尺寸受地形影響較大，平面軸線尺寸大小各不相同。其中，較為典型的大棚軸線尺寸為128m×40m，層高2.5m，為五聯(lián)棟雙坡輕鋼框架結(jié)構(gòu)，鋼材材質(zhì)為Q235B，熱浸鍍鋅，采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約-1.5m，基礎(chǔ)持力層為第3層細(xì)砂層。義縣是單排棚、凌源是聯(lián)排棚，兩種結(jié)構(gòu)形式的用鋼量相差較多，通過(guò)二者支架形式的選擇進(jìn)行造價(jià)對(duì)比，說(shuō)明單排大棚經(jīng)濟(jì)型更好。

3.2.4 項(xiàng)目基礎(chǔ)形式對(duì)比

義縣項(xiàng)目基礎(chǔ)形式是樁店礎(chǔ)，凌源項(xiàng)目基礎(chǔ)形式是獨(dú)立基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)施工較快，對(duì)比混凝土量，鋼筋量，進(jìn)而可對(duì)比下兩種形式店礎(chǔ)造價(jià)。

表3 遼寧義縣高臺(tái)子鎮(zhèn)20MWp光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目建筑工程概算

表4 遼寧凌源小城子鎮(zhèn)20MW農(nóng)業(yè)大棚光伏發(fā)電項(xiàng)目建筑工程概算

對(duì)比遼寧義縣高臺(tái)子鎮(zhèn)20MWp光伏農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電項(xiàng)目建筑工程與遼寧凌源小城子鎮(zhèn)20MW農(nóng)業(yè)大棚光伏發(fā)電項(xiàng)目建筑工程混凝土量，鋼筋量，進(jìn)而可對(duì)比下兩種形式店礎(chǔ)造價(jià)可以看出不管是混凝土還是鋼筋的用量，凌源小城子鎮(zhèn)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性更高一籌。

4 工程設(shè)計(jì)概算應(yīng)注意的問(wèn)題

4.1 重視概算編制，準(zhǔn)確提供概算編制依據(jù)

為提高工程設(shè)計(jì)概算編制的準(zhǔn)確性，必須加強(qiáng)投資估算人員和預(yù)算編制人員的專業(yè)技能培訓(xùn)和職業(yè)道德教育，真正提高他們對(duì)概算編制的重視程度，使其不能單純?yōu)榫幹颇康亩幹疲欠駷楣浪恪Ｈ藛T或預(yù)算編制人員必須深入項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)施工環(huán)境、工藝技術(shù)等因素進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，以便根據(jù)最新的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)進(jìn)行編制，避免經(jīng)驗(yàn)主義，毫不猶豫地直接應(yīng)用現(xiàn)成的指標(biāo)。同時(shí)，預(yù)算編制者應(yīng)注意在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)算指標(biāo)的基礎(chǔ)上，積累其他所需的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)化、智能化的成本數(shù)據(jù)檢索數(shù)據(jù)庫(kù)，以便進(jìn)行投資估算和設(shè)計(jì)概算的編制。質(zhì)量識(shí)別，對(duì)超標(biāo)項(xiàng)目實(shí)施預(yù)警，從而提高預(yù)算編制的準(zhǔn)確性和項(xiàng)目的完整性。

4.2 深入現(xiàn)場(chǎng)搜集資料，透徹理解設(shè)計(jì)圖

為了使編制的概算準(zhǔn)確、完整地反映建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際情況，滿足設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容和要求，編制人員不應(yīng)完全依賴設(shè)計(jì)人員提供的資料，而應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)收集工程測(cè)量報(bào)告、地形測(cè)量圖、，工程建設(shè)的第一手資料，如初步設(shè)計(jì)圖紙、各種標(biāo)準(zhǔn)地圖集和各種價(jià)格信息。以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)中的不足之處，避免設(shè)計(jì)遺漏，最大限度地減少設(shè)計(jì)變更，有效防止高估的發(fā)生。

5 結(jié)束語(yǔ)

太陽(yáng)到達(dá)地球的輻射蘊(yùn)含能量巨大，是目前人類活動(dòng)能源消耗的10000倍。如用于發(fā)電，假設(shè)各種光電轉(zhuǎn)換平均效率為10%，則太陽(yáng)能的發(fā)電量相當(dāng)于前全球能源消耗量的1000倍。假設(shè)局限在占地球四分之一的陸地表面上，太陽(yáng)能光電也能提供當(dāng)前全球消耗250倍的能源。也就是說(shuō)人類原則上可以用地表0.4%的面積，利用太陽(yáng)能光電解決當(dāng)前能源供應(yīng)與環(huán)境矛盾問(wèn)題。發(fā)展光伏發(fā)電，可為國(guó)家的能源保障分擔(dān)一部分壓力，屬于民族發(fā)展戰(zhàn)略。分布式光伏系統(tǒng)，自建自用，余電上網(wǎng)，大有可為。本工程將是一個(gè)環(huán)保、低能耗、節(jié)約型的太陽(yáng)能光伏項(xiàng)目。在全球氣候變暖及化石能源日益枯竭的背景之下，可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用成為世界各國(guó)的首要發(fā)展目標(biāo)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)作為綠色能源之一，由于具有低成本、地理?xiàng)l件要求低和應(yīng)用場(chǎng)景多等優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)成為全球主要發(fā)電方式之一，在清潔能源、碳中和等政策推動(dòng)之下，未來(lái)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)有望迎來(lái)重大利好。