光伏發電工程設計概算影響因素研究

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北京卓建國際建筑設計有限公司，北京 100089）

0 引言

光伏發電主要是以太陽能光伏發電系統為主的發電項目，其主要原理是通過半導體設備所產生的光伏反應，將太陽輻射能轉化為電能的一種發電系統。光伏發電系統的能量來源于太陽能，是一種清潔、安全和可再生的能源太陽到達地球的輻射蘊含能量巨大，是目前人類活動能源消耗的10000倍。如用于發電，假設各種光電轉換平均效率為10%，則太陽能的發電量相當于前全球能源消耗量的1000倍。假設局限在占地球四分之一的陸地表面上，太陽能光電也能提供當前全球消耗250倍的能源。隨著我國“碳達峰、碳中和”的提出，各項政策不斷跟進，應用場景不斷擴大。光伏發電技術項目通過綠色能源的極致利用和高效管控，創新應用新技術，優化能源結構，降低企業用電成本；促進節能減排，為實現碳中和貢獻力量。文章對比義縣和凌源兩項目是同一時間、同一省份、在人工、材料等方面的價格基本相同的情況下，對組件、支架形式、送出線路電壓等級、基礎形式等方面進行對比，分析對項目造價的影響。

1 設計概算概述及其重要性

1.1 設計概算概述

設計概算是設計單位根據造價管理部門發布的設計圖紙、說明、計價依據等資料，為建設項目從編制到竣工交付使用而編制的文件。設計概算是控制項目建設投資和編制項目計劃的依據。也是確定項目最大投資限額和分期付款分配的依據。設計概算文件應包括建設工程總概算、單位工程概算和其他工程造價概算。設計單位在提交設計圖紙時，還應提交相應類型的設計概算。經審查批準的設計預算，不僅是編制建設項目投資計劃、確定和控制建設項目投資的依據，也是簽訂建設合同和貸款合同的重要依據，也是建設項目最大投資額的依據。

1.2 設計概算的重要性

一個工程在確定好設計概算之后如何更好的控制與實施設計概算這是貫穿于整個項目建設的。設計概算是控制工程建設投資、編制工程計劃的依據，也是確定工程投資最高限額和投資資金計劃的依據。設計單位在報送設計圖紙時，需合理的計算工程費用概算。因此，設計概算是衡量設計方案技術經濟合理性和選擇最佳設計方案的依據。通過設計概算與竣工決算對比，可以分析和考核投資效果的好壞，同時還可以驗證設計概算的準確性，有利于加強設計概算管理和建設項目的造價管理工作?？梢?，概預算的合理編制對于工程設計、施工方案中綜合考慮技術與經濟指標能起到事半功倍的效果。

2 項目概況

2.1 遼寧義縣高臺子鎮20MWp光伏農業大棚發電項目

本工程的主要任務是探索高效率低成本的新能源發電模式（農業大棚太陽能光伏發電模式），為將來在遼寧地區大棚頂部空間進行大規模光伏并網發電積累經驗和數據，同時本項目也為錦州市乃至遼寧省的太陽能資源大規模開發利用做準備。高臺子鎮光伏農業大棚發電項目建設規模為20MWp一次建成。場內新建一座升壓站電壓等級66kV本期安裝一臺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導線線路長度2.5km。工程靜態投資19715.58萬元，其中：施工輔助工程：46.47萬元，設備及安裝工程12310.85萬元，建筑工程3409.98萬元，其他費用3657.60萬元。建設期貸款利息257.5萬元，動態投資19973.08萬元，流動資金66萬元，工程總投資20038.5萬元。單位千瓦靜態投資8961.63元/kW，單位千瓦動態投資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20MW農業大棚光伏發電項目

本項目利用農業田基地上建設溫室大棚，棚頂用太陽能電池板代替了傳統的玻璃和塑料，給農作物提供理想生長環境的同時創造能源和發電，將農業大棚溫室技術、現代化農業種植技術、高效太陽能發電技術三大技術的有效結合，在開發利用太陽能資源的同時節省了土地資源。根據光伏電站的區域面積、太陽能資源特征、安裝條件、交通運輸條件、地形條件，結合凌源氣象站的相關資料等，同時考慮光伏電站的經濟性、可行性，初步規劃出分布式光伏發電和農業綜合項目。建設蔬菜大棚，棚頂全部覆蓋多晶硅光伏發電設備，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。根據規劃建設蔬菜大棚，本項目占地約834畝。建設光伏發電站。利用大棚棚頂建設光伏電站，根據大棚數量及棚頂利用情況電站的建設容量，估算裝機容量約20MWp。本工程主體建設內容包括：利用蔬菜大棚棚頂建設光伏發電站。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，裝機容量約20MWp。本項目配套建設10kV開關站一座，光伏箱式升壓變經4回匯集線路接至10kV母線，再通過2回10kV線路送至3公里外的朝陽66kV八間房輸變電站的10kV母線側。朝陽66kV八間房輸變電站目前正在建設中，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20MVA變壓器，66kV出線2回，10kV出線12回，每臺主變10kV側安裝1組3.6兆乏并聯電容器。

3 義縣和凌源兩光伏農業大棚發電項目工程設計概算對比

3.1 義縣和凌源兩光伏農業大棚發電項目工程總概算對比

遼寧義縣高臺子鎮20MWp光伏農業大棚發電項目與遼寧凌源小城子鎮20MW農業大棚光伏發電項目分析光伏發電項目兩項目是同一時間、同一省份、在人工、材料等方面的價格基本相同的情況下，對組件、支架形式、送出線路電壓等級、基礎形式等方面進行對比參看表1-表2，分析對項目造價的影響。

表1 遼寧義縣高臺子鎮20MWp光伏農業大棚發電項目總概算表

表2 遼寧凌源小城子鎮20MW農業大棚光伏發電項目總概算表

對比兩項目總概算表得知兩個項目在建設過程中施工輔助工程、設備及安裝工程、建筑工程、其他費用、基本預備費等各部分費用在整體的占比差異不大，但是仍有一定差異，遼寧義縣高臺子鎮20MWp光伏農業大棚發電項目設備及安裝工程費用合計12310.85萬元 占總費用的62.44%，而遼寧凌源小城子鎮20MW農業大棚光伏發電項目設備及安裝工程費用合計12145.4332萬元占總費用的56.12%，可以看出還是有一定差別的。

3.2 材料費用對比

3.2.1 光伏組件選型對比

組件在整個工程中的占比較大，組件的價格影響該項目投資和回收期、電價等關鍵因素。

遼寧義縣高臺子鎮20MWp光伏農業大棚發電項目考慮到本項目為光伏農業大棚項目，為了方便安裝，將采用尺寸相對較小、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，性價比較好，265Wp及以上功率組件目前產量相對較小。由于本階段組件尚未招標，因此按260Wp多晶硅組件進行布置。

遼寧凌源小城子鎮20MW農業大棚光伏發電項目目前隨著構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。目前國內的主流水平為255Wp、260Wp、265Wp，因本項目的場區面積較為緊張，為盡可能的提升光伏電站的安裝容量，本報告按265Wp多晶硅組件進行布置。

3.2.2 送出線路電壓等級的選擇

遼寧義縣高臺子鎮20MWp光伏農業大棚發電項目總規劃容量為20MWp，一次建成。在光伏場內新建一座66kV升壓站，以1回66kV出線接入李金變電站66kV側，采用LGJ-120導線，線路長度2.5km。光伏場區共分21個發電單元，其中單排（柱）大棚分為20個發電單元，每個單元安裝4200塊260Wp多晶硅太陽能電池組件、14臺直流匯流箱、1套集裝箱式逆變單元（含82臺500kW逆變器）和1臺1000kVA雙分裂箱式變壓器；聯排大棚分為1個發電單元，安裝630塊260Wp多晶硅太陽能電池組件6臺28kW組串式逆變器和1臺200kVA箱式變壓器。光伏場集電線路電壓采用10kV，每條集電線路連接5~6個發電單元，共建4回集電線路接入升壓站10kV母線。10kV系統采用單母線接線形式，然后每段經由1臺20MVA主變壓器升壓后接入66kV母線，66kV系統為變壓器—線路組接線方式。光伏逆變升壓區域的低壓系統由本系統交流低壓側引接的小容量變壓器供電，升壓站的站用電系統由升壓站內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20MW農業大棚光伏發電項目主體建設內容包括：利用蔬菜大棚棚頂建設光伏發電站。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，裝機容量約20MWp。本項目配套建設10kV開關站一座，光伏箱式升壓變經4回匯集線路接至10kV母線，再通過2回10kV線路送至3公里外的朝陽66kV八間房輸變電站的10kV母線側。義縣是6kV，凌源市10kV，除去變電站設備造價，可對比每公里造價判斷二者的經濟適用性。

3.2.3 支架形式的選擇

遼寧義縣高臺子鎮20MWp光伏農業大棚發電項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，規格為1650mm×990mm×35mm，大棚結構采用Q235B鋼結構，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置檁條，用于支撐安裝光伏組件所用的導水槽，側面采用檁條與立柱相連接。遼寧凌源小城子鎮20MW農業大棚光伏發電項目農業大棚數量共55個，采用聯棟大棚形式，結構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，為五聯棟雙坡輕鋼框架結構，鋼材材質為Q235B，熱浸鍍鋅，采用鋼筋混凝土獨立基礎，基礎埋深約-1.5m，基礎持力層為第3層細砂層。義縣是單排棚、凌源是聯排棚，兩種結構形式的用鋼量相差較多，通過二者支架形式的選擇進行造價對比，說明單排大棚經濟型更好。

3.2.4 項目基礎形式對比

義縣項目基礎形式是樁店礎，凌源項目基礎形式是獨立基礎，樁基礎施工較快，對比混凝土量，鋼筋量，進而可對比下兩種形式店礎造價。

表3 遼寧義縣高臺子鎮20MWp光伏農業大棚發電項目建筑工程概算

表4 遼寧凌源小城子鎮20MW農業大棚光伏發電項目建筑工程概算

對比遼寧義縣高臺子鎮20MWp光伏農業大棚發電項目建筑工程與遼寧凌源小城子鎮20MW農業大棚光伏發電項目建筑工程混凝土量，鋼筋量，進而可對比下兩種形式店礎造價可以看出不管是混凝土還是鋼筋的用量，凌源小城子鎮項目經濟性更高一籌。

4 工程設計概算應注意的問題

4.1 重視概算編制，準確提供概算編制依據

為提高工程設計概算編制的準確性，必須加強投資估算人員和預算編制人員的專業技能培訓和職業道德教育，真正提高他們對概算編制的重視程度，使其不能單純為編制目的而編制，是否為估算。人員或預算編制人員必須深入項目現場，對施工環境、工藝技術等因素進行實地調查，以便根據最新的標準化指標進行編制，避免經驗主義，毫不猶豫地直接應用現成的指標。同時，預算編制者應注意在現有標準化預算指標的基礎上，積累其他所需的經濟指標，并在此基礎上建立系統化、智能化的成本數據檢索數據庫，以便進行投資估算和設計概算的編制。質量識別，對超標項目實施預警，從而提高預算編制的準確性和項目的完整性。

4.2 深入現場搜集資料，透徹理解設計圖

為了使編制的概算準確、完整地反映建設項目的實際情況，滿足設計文件的內容和要求，編制人員不應完全依賴設計人員提供的資料，而應到現場收集工程測量報告、地形測量圖、，工程建設的第一手資料，如初步設計圖紙、各種標準地圖集和各種價格信息。以便及時發現工程設計中的不足之處，避免設計遺漏，最大限度地減少設計變更，有效防止高估的發生。

5 結束語

太陽到達地球的輻射蘊含能量巨大，是目前人類活動能源消耗的10000倍。如用于發電，假設各種光電轉換平均效率為10%，則太陽能的發電量相當于前全球能源消耗量的1000倍。假設局限在占地球四分之一的陸地表面上，太陽能光電也能提供當前全球消耗250倍的能源。也就是說人類原則上可以用地表0.4%的面積，利用太陽能光電解決當前能源供應與環境矛盾問題。發展光伏發電，可為國家的能源保障分擔一部分壓力，屬于民族發展戰略。分布式光伏系統，自建自用，余電上網，大有可為。本工程將是一個環保、低能耗、節約型的太陽能光伏項目。在全球氣候變暖及化石能源日益枯竭的背景之下，可再生能源的開發和利用成為世界各國的首要發展目標，太陽能光伏發電技術作為綠色能源之一，由于具有低成本、地理條件要求低和應用場景多等優點，近些年來成為全球主要發電方式之一，在清潔能源、碳中和等政策推動之下，未來光伏發電產業有望迎來重大利好。