xx哈密東南山口50mw光伏電站設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目 新疆哈密東南山口</p><p>　　50Mwp光伏電站設(shè)計</p><p>　　專 業(yè) 電力 </p><p>　　班 級 </p>&l

2、t;p>　　學(xué) 生 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　2015 年</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著日趨緊張的能源形勢以及城市空氣污

3、染等問題的凸顯，清潔能源發(fā)電越來越多的得到了社會的重視。而光伏發(fā)電以其污染物零排放、能源儲量豐富、市場前景廣闊等特點在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界得到了越來越多的關(guān)注。</p><p>　　本論文針對并網(wǎng)光伏電站工程概況，對光伏電站的發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了研究和設(shè)計，主要工作內(nèi)容如下：</p><p>　　根據(jù)光伏電站的工程概況、裝機容量，考慮光伏電站初期投資和后期維護(hù)成本問題，對光伏電站電氣一次側(cè)進(jìn)行主

4、接線設(shè)計、光伏陣列 -- 變壓器組合方式設(shè)計以及光伏電站升壓方式設(shè)計，并進(jìn)行了電氣一次側(cè)主要設(shè)備的選型工作，在此基礎(chǔ)之上從電站的調(diào)度管理與運行方式和光伏電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)兩個方面進(jìn)行了電氣二次設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；并網(wǎng)；逆變器；電氣主接線</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Cle

5、an energy has got more attention from the society with the nervous energy situation,as well as the pollution of urban air.Grid-connected PV has got more concern in the of academia and industry at home and abroad lately.&

6、lt;/p><p>　　This paper focuses on the design of power generation systems of grid-connected photo-voltaic power plant according to the project overview.The main contents are as follow:</p><p>　　Desi

7、gn the main electrical wiring,PV array-transformer combinations,</p><p>　　boots mode of photo-voltaic power plants and select the major equipment of primary side according to the project overview,installed c

8、apacity and select the initial investment and maintenance cost.On this basis,design secondary side from the two sides of management and operation,and computer monitoring system.</p><p>　　KEY WORDS :photo-vol

9、taic power generation ,grid ,invert ,electrical main wiring</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的介紹- 2 -</p><p>　　1.1太陽能光伏系統(tǒng)的簡介- 1 -</p><p>　　1.2太陽能光伏發(fā)

10、電系統(tǒng)的類型- 1 -</p><p>　　1.3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)- 2 -</p><p>　　1.3.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理- 2 -</p><p>　　1.3.2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成- 3 -</p><p>　　2、我國以及哈密地區(qū)光能資源分布狀況- 4 -</p><p>　　2.1、

11、我國太陽能資源分布- 4 -</p><p>　　2.3、哈密地區(qū)太陽能資源- 5 -</p><p>　　2.4、項目任務(wù)及規(guī)模- 7 -</p><p>　　3、 光伏發(fā)電系統(tǒng)總體方案設(shè)計及發(fā)電量計算- 8 -</p><p>　　3.1、光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成- 8 -</p><p>　　3.2、光伏組件選

12、型- 8 -</p><p>　　3.3、光伏陣列運行方式的設(shè)計- 13 -</p><p>　　3.3.1、陣列安裝方式選擇- 13 -</p><p>　　3.3.2、光伏陣列最佳傾角的計算- 17 -</p><p>　　3.3.3、光伏陣列間距設(shè)計- 17 -</p><p>　　3.4支架系統(tǒng)的設(shè)計

13、- 18 -</p><p>　　3.4.1場地基本資料- 18 -</p><p>　　3.5、逆變器的選擇- 21 -</p><p>　　3.6、光伏陣列設(shè)計及布置方案- 25 -</p><p>　　3.6.1、太陽能電池組件的串、并聯(lián)設(shè)計- 25 -</p><p>　　3.6.2、單元光伏陣列排布

14、設(shè)計- 26 -</p><p>　　3.6.3、方陣布置設(shè)計- 26 -</p><p>　　3.7、年上網(wǎng)電量估算- 28 -</p><p>　　3.7.1、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率- 28 -</p><p>　　3.7.2、光伏電站發(fā)電量的測算- 28 -</p><p>　　4、電氣設(shè)計- 29

15、 -</p><p>　　4.1、電氣一次- 29 -</p><p>　　4.1.1、電氣設(shè)備選型及布置- 29 -</p><p>　　4.1.3、一次電氣設(shè)備布置- 35 -</p><p>　　4.1.4、照明和檢修- 36 -</p><p>　　4.1.5、過電壓保護(hù)及接地- 36 -</p

16、><p>　　4.1.6、電纜敷設(shè)及電纜防火- 36 -</p><p>　　4.2、電氣二次- 37 -</p><p>　　4.2.1、電場監(jiān)控系統(tǒng)- 37 -</p><p>　　4.2.2、計量及同期- 37 -</p><p>　　4.2.3、元件保護(hù)- 38 -</p><p>

17、;　　4.2.4、直流系統(tǒng)- 38 -</p><p>　　5、施工組織設(shè)計- 38 -</p><p>　　5.1、施工條件- 38 -</p><p>　　5.1.1、交通運輸錯誤!未定義書簽。</p><p>　　5.1.2、施工用水- 38 -</p><p>　　5.1.3、施工電源和建材- 38

18、 -</p><p>　　5.2、施工總布置- 38 -</p><p>　　5.3、主要工程項目的施工方案- 39 -</p><p>　　5.3.1箱變基礎(chǔ)工程施工- 39 -</p><p>　　5.3.2太陽能光伏電池組件方陣的安裝- 40 -</p><p>　　5.3.3 升壓站施工- 41 -&

19、lt;/p><p>　　5.4、施工綜合進(jìn)度- 43 -</p><p>　　5.4.1、編制原則- 43 -</p><p>　　5.4.2、分項施工進(jìn)度安排- 43 -</p><p>　　5.4.3、施工控制進(jìn)度- 44 -</p><p>　　6、環(huán)境影響評價- 44 -</p><p

20、>　　6.1、評價依據(jù)- 44 -</p><p>　　6.2、評價標(biāo)準(zhǔn)- 45 -</p><p>　　6.3、環(huán)境影響分析及治理措施- 45 -</p><p>　　6.3.1、工程施工期對環(huán)境的影響及防治- 45 -</p><p>　　6.3.2、運行期的環(huán)境影響- 46 -</p><p>　

21、　6.3.3、光污染及防治措施- 47 -</p><p>　　6.4 環(huán)境保護(hù)措施- 47 -</p><p>　　6.5、節(jié)能及減排效益分析- 48 -</p><p>　　6.6、綜合評價- 48 -</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的介紹</p><p>　　1.1太陽能光伏系統(tǒng)簡介</p&

22、gt;<p>　　太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對的安全性、相對的廣泛性、確實的長壽命和免維護(hù)性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點，在長期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。我們對太陽能的利用大致可以分為光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，其中，光電利用（光伏發(fā)電）是近些年來發(fā)展最快，也是最具經(jīng)濟(jì)潛力的能源開發(fā)領(lǐng)域。太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，包括硅系太陽電池（單晶硅、多晶硅、非晶硅電池）和非硅系太

23、陽能電池等。在晶體硅太陽能電池的產(chǎn)業(yè)鏈上分布著晶硅制備、硅片生產(chǎn)、電池制造、組件封裝四個環(huán)節(jié)。</p><p>　　光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器構(gòu)成。光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)：獨立太陽能光伏發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)電不與電網(wǎng)連接的發(fā)電方式，典型特征為需要蓄電池來存儲能量，在民用范圍內(nèi)主要用于邊遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，如家庭系統(tǒng)、村級太陽能光伏電站；在工業(yè)范圍內(nèi)主要用于

24、電訊、衛(wèi)星廣播電視、太陽能水泵，在具備風(fēng)力發(fā)電和小水電的地區(qū)還可以組成混合發(fā)電系統(tǒng)等。并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)電連接到國家電網(wǎng)的發(fā)電的方式，成為電網(wǎng)的補充。</p><p>　　1.2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)類型</p><p>　　光伏發(fā)電系統(tǒng)按照應(yīng)用的基本形式可分為三大類： 獨立發(fā)電系統(tǒng)、 微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。未與公共電網(wǎng)連接的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為獨立發(fā)電系統(tǒng)；與偏遠(yuǎn)地區(qū)

25、獨立運行的電網(wǎng)相連接的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；與公共電網(wǎng)相連接的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。</p><p>　　并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)按照系統(tǒng)功能又可以分為兩類： 不含蓄電池環(huán)節(jié)的“不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)”和含有蓄電池組的“可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)”。</p><p>　　（1）離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng) 這是一種常見的太陽能應(yīng)用方式。在國內(nèi)外應(yīng)用已有若干年。系統(tǒng)比較簡單，而且

26、適應(yīng)性廣。只因其一系列種類蓄電池的體積偏大和維護(hù)困難而限制了使用范圍?！　?</p><p>　　（2）光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 當(dāng)用電負(fù)荷較大時，太陽能電力不足就向市電購電。而負(fù)荷較小時，或用不完電力時，就可將多余的電力賣給市電。在背靠電網(wǎng)的前提下，該系統(tǒng)省掉了蓄電池，從而擴張了使用的范圍和靈活性，并降低了造價?！?lt;/p><p>　　圖1.1光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)圖</p><

27、p>　?。?）A, B兩者混合系統(tǒng) 這是介于上述兩個方之間的系統(tǒng)。該方案有較強的適應(yīng)性，例如可以根據(jù)電網(wǎng)的峰谷電價來調(diào)整自身的發(fā)電策略。但是其造價和運行成本較上述兩種方案高?！　?lt;/p><p>　　1.3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　1.3.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理 </p><p>　　光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)

28、變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電系統(tǒng)裝置。光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點是較少受地域限制，因為陽光普照大地;光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)同期短的優(yōu)點。光伏發(fā)電系統(tǒng)的模擬原理電路圖2.3.1：</p><p>　　圖1.3.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的模擬原理電

29、路圖</p><p>　　1.3.2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或 110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為： </p><p>　　（1）太陽能電池板 太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能

30、，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。</p><p>　　圖1.3.2.1太陽能電池板</p><p>　　（2）太陽能控制器 太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補償?shù)墓δ堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項。

31、 </p><p>　　（3）蓄電池 一般為鉛酸電池，一般有12V和24V這兩種，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。 </p><p>　?。?）逆變器 在很多場合，都需要提供AC220V、AC110V的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。為能向AC220V的電

32、器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負(fù)載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能（注意，不是簡單的降壓）。</p><p><b>　　圖1.3.2.2</b></p><p>　　2.我國以及哈密地區(qū)光能資源分布狀況</p><p

33、>　　2.1、我國太陽能資源分布</p><p>　　我國地處北半球歐亞大陸的東部，主要處于溫帶和亞熱帶，具有比較豐富的太陽能資源。根據(jù)全國700多個氣象臺站長期觀測積累的資料表明，中國各地的太陽輻射年總量大致在3.35×103～8.40×103MJ/m2之間，其平均值約為5.86×103MJ/m2。</p><p>　　圖2.1我國太陽能資源分布圖&l

34、t;/p><p>　　按接受太陽能輻射量的大小，全國大致上可分為五類地區(qū)：</p><p>　　一類地區(qū)：全年日照時數(shù)為3200～3300h，年輻射量在6700～8370MJ/m2。相當(dāng)于228～285kgce(標(biāo)準(zhǔn)煤)燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部等地。這是我國太陽能資源最豐富的地區(qū)。</p><p>　　二類地區(qū)：全年日照時數(shù)為30

35、00～3200h ，年輻射量在5860～6700 MJ/m2，相當(dāng)于200～228kgce燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。此區(qū)為我國太陽能資源較豐富區(qū)。</p><p>　　三類地區(qū)：全年日照時數(shù)為2200～3000h，年輻射量在5020～5860MJ /m2，相當(dāng)于171～200kgce燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括山東、河南、河北

36、東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部和安徽北部等地。</p><p>　　四類地區(qū)：全年日照時數(shù)為1400～2200h，年輻射量在4190～5020MJ/m2。相當(dāng)于142～171kgce 燃燒所發(fā)出的熱量。主要是長江中下游、福建、浙江和廣東的一部分地區(qū)，春夏多陰雨，秋冬季太陽能資源還可以，屬于太陽能資源可利用地區(qū)。</p><p&g

37、t;　　五類地區(qū)：全年日照時數(shù)約1000～1400h ，年輻射量在3350～4190MJ/m2。相當(dāng)于114～142kgce燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括四川、貴州兩省。此區(qū)是我國太陽能資源最少的地區(qū)。</p><p>　　二、三類地區(qū)，年日照時數(shù)大于2000h，年輻射總量高于 5860MJ/m2，是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區(qū)，面積較大，約占全國總面積的2/3以上，具有利用太陽能的良好條件。四、五類地區(qū)雖然太陽

38、能資源條件較差，但仍有一定的利用價值。</p><p>　　2.2新疆地區(qū)太陽能資源</p><p>　　新疆太陽能資源主要分布在天山南麓、天山北麓、東疆東部、北疆中部、北疆北部五大區(qū)域。</p><p>　　由于新疆具有西高東低、南高北低的地理特性，水平表面年總輻照度的區(qū)域分布大致是由東南向西北不均勻遞減。新疆水平表面太陽輻射總量為5000～6500MJ/，年總輻

39、射量比同緯度地區(qū)高10%～15%，比長江中下游高15%～25%.</p><p>　　新疆的直射輻射年總量變化規(guī)律為北疆、東疆地區(qū)高于南疆，這是由于南疆塵暴較多，大氣透明度低的緣故。直射輻射峰值點一般分布在哈密一帶。新疆的直射輻射年總量在2400～4400。</p><p>　　2.3、哈密地區(qū)太陽能資源</p><p>　　哈密地處亞歐大陸腹地，屬典型的溫帶大陸性

40、氣候，干燥少雨，晴天多，年平均降水量不足40毫米，光照豐富，年、日溫差大。春季多風(fēng)、冷暖多變，夏季酷熱、蒸發(fā)強，秋季晴朗、降溫迅速，冬季寒冷、低空氣層穩(wěn)定。極端最高氣溫43℃，極端最低氣溫-32℃，無霜期平均182天。這里空氣干燥，大氣透明度好，云量遮蔽少，光能資源豐富，為全國光能資源優(yōu)越地區(qū)之一，日照充足，年平均太陽總輻射量為6273.71兆焦/平方米,全年日照時數(shù)為3300至3500小時，為全國日照時數(shù)最多的地區(qū)之一?！?lt;/p

41、><p>　　哈密市東南部、星星峽等區(qū)域全年日照時數(shù)達(dá)3500小時，比俗稱“日光城”的拉薩還多350小時。根據(jù)我國太陽能資源區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)，該區(qū)屬“較豐富帶”，比較適合建設(shè)大型光伏電站。</p><p>　　哈密基本氣候情況（據(jù)1971-2011年資料統(tǒng)計）</p><p><b>　　表2.3.1</b></p><p>　　本

42、光伏電站代表年各標(biāo)準(zhǔn)月太陽輻射數(shù)據(jù)統(tǒng)計表</p><p><b>　　表2.3.2</b></p><p>　　從氣象部門獲得的太陽能總輻射量是水平面上的，實際光伏電池組件在安裝時通常會有一定的傾角以盡可能多的捕捉太陽能。通過以上數(shù)據(jù)分析，水平面平均年輻照量為1742.70（6273.71），屬于太陽能資源比較豐富地區(qū)，比較適合建設(shè)大型光伏電站。</p>

43、<p>　　2.4、項目任務(wù)及規(guī)模</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電站的建設(shè)有利于促進(jìn)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的電源結(jié)構(gòu)調(diào)整，優(yōu)化資源的合理配置，可以對地區(qū)局部氣候環(huán)境的改善起到一定的促進(jìn)作用，同時還可以與周邊旅游景點結(jié)合起來，成為新的旅游景點。</p><p>　　開發(fā)利用可再生能源是國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。哈密市年平均日照時間在3285.1小時左右，開發(fā)利用太陽能資源具有較好的條

44、件和前景，符合國家產(chǎn)業(yè)政策。</p><p>　　根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓饽苜Y源以及初步開發(fā)規(guī)劃，本項目建設(shè)規(guī)模為50MW，初步推薦安裝50套單機容量為1MW太陽能光伏方陣（電池組件及并網(wǎng)逆變器）?？偼顿Y約為5.675億元，占地面積1800畝，年發(fā)電量7300萬千瓦時。</p><p>　　3、光伏發(fā)電系統(tǒng)總體方案設(shè)計及發(fā)電量計算</p><p>　　3.1、光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成&

45、lt;/p><p>　　根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏Ψ植嫉那闆r，本工程選擇為不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。太陽光通過太陽能電池組件轉(zhuǎn)換成直流電，經(jīng)過三相逆變器（DC-AC）轉(zhuǎn)換成三相交流電，再通過升壓變壓器轉(zhuǎn)換成符合公共電網(wǎng)要求的交流電，直接接入公共電網(wǎng)。</p><p>　　本工程光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池（光伏組件）、逆變器及升壓系統(tǒng)三大部分組成。</p><p>　　本項目50M

46、Wp光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)分成若干個1MWp 光伏并網(wǎng)發(fā)電單元。每個1MWp 發(fā)電單元由1MWp光伏方陣、2臺500kW光伏并網(wǎng)逆變器、1臺1000kVA升壓變壓器以及相應(yīng)的配電監(jiān)控單元等相關(guān)設(shè)備組成，除光伏方陣外，其他設(shè)備均安裝在一個就地配電室內(nèi)。每個就地配電室1MWp太陽能產(chǎn)生的直流電經(jīng)光伏并網(wǎng)逆變器逆變成交流電后就地升壓成35kV，通過高壓電纜送到主控室35kV母線，經(jīng)升壓站主變壓器升壓后接入并網(wǎng)點。</p><

47、p>　　3.2、光伏組件選型</p><p>　　3.2.1光伏組件種類的確定</p><p>　　商用的太陽能電池主要有以下幾種類型：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、碲化鎘電池、銅銦鎵硒電池等。上述各類型電池主要性能參數(shù)。具體參數(shù)如下表:</p><p><b>　　表3.2.1</b></p>&l

48、t;p>　　而目前國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的且工藝比較成熟的太陽能電池有：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池。</p><p>　?。?)單晶硅太陽能電池</p><p>　　單晶硅太陽能電池是最早發(fā)展起來的，技術(shù)也最為成熟，主要用單晶硅片來制造。單晶硅材料的晶體完整，光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)性能均勻一致，純度較高，載流子遷移率高，串聯(lián)電阻小，與其它太陽能電池相比，性能

49、穩(wěn)定，光電轉(zhuǎn)換效率高，其商業(yè)化的電池效率為16%～18%。單晶硅太陽能電池曾長期占領(lǐng)最大的市場份額，只是在1998年后才退居多晶硅電池之后，位于第二位，但其現(xiàn)在仍在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位。今后，單晶太陽能電池將繼續(xù)向超薄、高效發(fā)展。受到材料價格及相應(yīng)復(fù)雜的電池工藝影響，單晶硅成本居高不下，與此同時在加工過程中還伴隨著高耗能、高污染的不利影響。</p><p>　?。?)多晶硅太陽能電池</p&

50、gt;<p>　　隨著鑄造多晶硅技術(shù)的發(fā)展和成本優(yōu)勢， 多晶硅太陽能電池逐漸搶占了市場份額。從多晶硅電池表面很容易辨認(rèn)，多晶硅片是由大量不同大小、不同取向的晶粒構(gòu)成，在這些結(jié)晶區(qū)域（晶粒）里的光電轉(zhuǎn)換機制完全等同于單晶硅電池。由于硅片由多個不同大小、不同取向的晶粒組成，而在晶粒界面（晶界）光電轉(zhuǎn)換容易受到干擾，因而多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率相對單晶硅略低，其商業(yè)化的電池效率為 14%～17%。同時多晶硅的光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)性能的一

51、致性也不如單晶硅。隨著技術(shù)的發(fā)展，多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率也逐漸提高，尤其做成組件后，和單晶硅組件的效率已相差無幾。</p><p>　?。?)非晶硅薄膜太陽能電池</p><p>　　自1976年第一個非晶硅薄膜太陽能電池被研制出，1980 年非晶硅太陽能電池實現(xiàn)商品化，直到今天，非晶硅太陽能電池以其工藝簡單，成本低廉，便于大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢，取得了長足的進(jìn)展，被稱為第二代太陽能電池。非晶硅

52、薄膜太陽能電池具有弱光性好，受溫度影響小等優(yōu)點，但非晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率相對較低，商業(yè)化的電池效率也只有 6%左右，而且非晶硅薄膜太陽能電池在長時間的光照下會出現(xiàn)衰減現(xiàn)象（S-W 效應(yīng)），組件的穩(wěn)定性和可靠性相對晶體硅組件較差。</p><p>　　圖3.2.1各種太陽能電池市場份額</p><p>　?。ㄙY料來源《2007年中國光伏發(fā)展報告》 ）年中國光伏發(fā)展報告》</p>

53、<p>　　圖中顯示了各類光伏組件的市場占有份額，市場占有率情況反映了產(chǎn)品的成熟度和其性能的穩(wěn)定性，可見單晶硅和多晶硅太陽能電池仍占據(jù)光伏發(fā)電市場的主流，而同等的穩(wěn)定性和發(fā)電量情況下，多晶硅組件價格更有優(yōu)勢。</p><p>　　綜上所述，各種太陽能組件都有其優(yōu)勢和弊端，但隨著技術(shù)的發(fā)展及同類產(chǎn)品的競爭，單晶硅、多晶硅組件的價格也在逐漸降低，目前光伏發(fā)電還是晶體硅組件占主導(dǎo)地位，所以本項目采用CSI

54、阿特斯生產(chǎn)多晶硅電池組件CS6P-245P。</p><p>　　該組件系列產(chǎn)品既經(jīng)濟(jì)又可靠，保質(zhì)期可達(dá)20-25年?？梢员粡V泛應(yīng)用于各種環(huán)保工程領(lǐng)域，從大型長期太陽能項目到中小型獨立及并網(wǎng)系統(tǒng)太陽能電站。它已經(jīng)獲得IEC 61215第二版的證書，TUV 二級安全認(rèn)證和北美UL 1703安全認(rèn)證，同時也是嚴(yán)格按照CE，ISO9001及ISO16949等質(zhì)量認(rèn)證體系加工生產(chǎn)。</p><p>

55、;<b>　　太陽能光伏組件</b></p><p>　　CS6P-245P光伏電池組件的特點如下：</p><p>　?。?）60片高效的多晶電池片組成。 </p><p>　?。?）優(yōu)質(zhì)牢固的鋁合金邊框可以抵御強風(fēng)、冰凍及變形。 </p><p>　?。?）新穎特殊的邊框設(shè)計進(jìn)一步加強了玻璃與邊框的密封。 </

56、p><p>　?。?）鋁合金邊框的長短邊都備有安裝孔，滿足各種安裝方式的要求。 </p><p>　?。?）高透光率的低鐵玻璃增強了抗沖擊力 </p><p>　　（6）優(yōu)質(zhì)的EVA材料和背板材料</p><p>　　通過綜合比較，光伏電站中擬選用多晶硅光伏組件。</p><p>　　3.2.2電池組件型號的確定</

57、p><p>　　目前國內(nèi)生產(chǎn)的各種太陽能電池組件的種類、參數(shù)十分齊全，對GW級的光伏電站，組件用量大、占地面積廣，所以應(yīng)優(yōu)先選用單位面積容量比較大的電池組件。經(jīng)調(diào)查，目前技術(shù)較成熟的大容量電池組件規(guī)格中，初選的電池組容量在180Wp, 210Wp, 245Wp之間選擇，其技術(shù)參數(shù)見下表 。</p><p><b>　　表3.2.2.1</b></p><

58、;p>　　初選電池組件組成的50MWp光伏電站組件數(shù)量比較</p><p><b>　　表3.2.2.2</b></p><p>　　通過表表3.2.2.1和表表3.2.2.2具體參數(shù)的對比分析，可知：</p><p>　?。?）245Wp組件的最佳工作電流、最佳工作電壓、短路電流、開路電壓的綜合指標(biāo)較高。</p><

59、p>　?。?）采用245Wp組件組成1MWp光伏電站所使用的組件數(shù)量最少，組件數(shù)量少意味著組件間連接點少，故障幾率減少，接觸電阻小，線纜用量少，系統(tǒng)整體損耗也會降低。</p><p>　　(3)擬選用GSP60-P-245多晶硅電池組件，在工程實施時，應(yīng)就電池板的抗風(fēng)沙能力對供貨廠商提出具體要求。CSP6P-245P電池組件各項性能指標(biāo)如下:</p><p>　　太陽電池組件技術(shù)參數(shù)

60、</p><p>　　組件測試條件：輻射度1000，組件溫度25℃，AM=1.5</p><p>　　表3.2.2.3 電池組件具體參數(shù)</p><p>　　3.3、光伏陣列運行方式的設(shè)計</p><p>　　3.3.1、陣列安裝方式選擇</p><p>　　對于光伏組件，不同的安裝角度接受的太陽光輻射量是不同的，發(fā)出

61、的電量也就不同。 安裝支架不但要起到支撐和固定光伏組件的作用，還要使光伏組件最大限度的利用太陽光發(fā)電。安裝方式主要有：固定式、單軸跟蹤和雙軸跟蹤等。</p><p><b>　?。?)固定式</b></p><p>　　光伏組件的安裝，考慮其經(jīng)濟(jì)性和安全性，目前技術(shù)最為成熟、成本相對最低、應(yīng)用最廣泛的方式為固定式安裝。由于太陽在北半球正午時分相對于地面的傾角在春分和

62、秋分時等于當(dāng)?shù)氐木暥?，在冬至等于?dāng)?shù)鼐暥葴p去太陽赤緯角，夏至?xí)r等于當(dāng)?shù)鼐暥燃由咸柍嗑暯恰?如果條件允許，可以采取全年兩次調(diào)節(jié)傾角的方式，也就是說在春分-夏至-秋分采用較小的傾角，在秋分—冬至—春分采用較大的傾角。</p><p>　　圖3.3.1.1固定式安裝</p><p><b>　?。?)單軸跟蹤</b></p><p>　　單軸自動

63、跟蹤器用于承載傳統(tǒng)平板光伏組件，可將日均發(fā)電量提高20～35%。如果單軸的轉(zhuǎn)軸與地面所成角度為0度，則為水平單軸跟蹤；如果單軸的轉(zhuǎn)軸與地面成一定傾角，光伏組件的方位角不為0，則稱為極軸單軸跟蹤。對于北緯30～40 度的地區(qū)，采用水平單軸跟蹤可提高發(fā)電量約20%，采用極軸單軸跟蹤可提高發(fā)電量約35%。但與水平單軸跟蹤相比，極軸單軸跟蹤的支架成本較高，抗風(fēng)性相對較差，一般單軸跟蹤系統(tǒng)多采用水平單軸跟蹤的方式。</p><

64、p>　　圖3.3.1.2水平單軸跟蹤</p><p>　　圖3.3.1.3極軸單軸跟蹤</p><p><b>　?。?)雙軸跟蹤</b></p><p>　　雙軸跟蹤是方位角和傾角兩個方向都可以運動的跟蹤方式，雙軸跟蹤系統(tǒng)可以最大限度的提高太陽能電池對太陽光的利用率。雙軸跟蹤系統(tǒng)在不同的地方、不同的天氣條件下， 提高太陽能電池發(fā)電量的

65、程度也是不同的：在非常多云而且很多霧氣的地方，采用雙軸跟蹤可提高發(fā)電量 20～25%；在比較晴朗的地方，采用雙軸跟蹤系統(tǒng)，可提高發(fā)電量 35%～45%。</p><p>　　圖3.3.1.4雙軸跟蹤</p><p>　　對于跟蹤式系統(tǒng)，其傾斜面上能最大程度的接收的太陽總輻射量，從而增加了發(fā)電量，但考慮：</p><p>　　（1)跟蹤系統(tǒng)自動化程度高，但目前技術(shù)尚

66、不成熟，尤其是在沙塵天氣時，其傳動部件會發(fā)生沙塵顆粒侵入，增加了故障率，加大運營維護(hù)成本，使用壽命非常短，不及固定支架壽命的 1/4；</p><p>　?。?)跟蹤系統(tǒng)裝置復(fù)雜，國內(nèi)成熟的且有應(yīng)用驗證的產(chǎn)品很少，并且其初始成本較固定式安裝高很多，發(fā)電量的提高比例低于成本的增加比例，性價比較差。</p><p>　?。?）不同安裝方式的經(jīng)濟(jì)比較如下：</p><p&g

67、t;<b>　　表3.3.1</b></p><p>　　據(jù)以上三點因素綜合分析，因此本工程光伏組件方陣推薦采用：固定式安裝。</p><p>　　3.3.2、光伏陣列最佳傾角的計算</p><p>　　光伏陣列的安裝傾角對光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率影響較大，對于固定式安裝的光伏陣列最佳傾角即光伏系統(tǒng)全年發(fā)電量最大時的傾角。</p>&l

68、t;p>　　方陣安裝傾角的最佳選擇取決于諸多因素，如地理位置、全年太陽輻射分布、直接輻射與散射輻射比例、負(fù)載供電要求和特定的場地條件等。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)方陣的最佳安裝傾角可采用專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計來確定，它應(yīng)是系統(tǒng)全年發(fā)電量最大時的傾角。</p><p>　　通過軟件計算，當(dāng)傾角等于 42°，全年所接收到的太陽輻射能最大，約為1990kWh/m2。傾角在35～45°間時，全年太陽

69、輻射量差別不大。 太陽能電池組件安裝傾角暫定為 42°朝正南方向。</p><p>　　具體參數(shù)如下表所示：</p><p><b>　　表3.3.2</b></p><p>　　3.3.3、光伏陣列間距設(shè)計</p><p>　　光伏陣列必

70、須考慮前、后排的遮擋陰影問題，如圖3.3.3所示。計算確定光伏陣列間距的一般原則:冬至日當(dāng)天早晨9:00至下午3 : 00的時間段內(nèi)，光伏陣列不應(yīng)被該檔。計算公式如式3.3.3: </p><p>　　圖3.3.3 光伏陣列前、后排的遮擋陰影計算示意圖</p&

71、gt;<p><b>　?。?.3.3）</b></p><p>　　式中：D為光伏陣列間距m；</p><p>　　L為光伏陣列斜面長度m；</p><p>　　為光伏陣列傾角deg；</p><p><b>　　為當(dāng)?shù)鼐暥萪eg；</b></p><p>　

72、　為太陽方位角deg；</p><p>　　為太陽赤緯角deg；</p><p><b>　　為太陽時角deg。</b></p><p>　　其中L=3912mm，，，，計算的D=6.42m，考慮實際安裝方便，光伏陣列間距確定為6.5m。光伏陣列排列方式：20件光伏組件為一串，兩串并列固定在一組支架上。</p><p>

73、　　3.4支架系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　3.4.1場地基本資料</p><p>　?。?）工程地質(zhì)與水文地質(zhì)</p><p>　　場址地貌屬山前沖洪積平原地面高程1016.0～1038.0 m，場址東北高，西南地，地形坡度小于1°。根據(jù)勘探資料，場址區(qū)地層以第四系松散堆積物為主，主要由全新統(tǒng)沖洪積角礫層和上更新統(tǒng)沖洪積角礫層。</p>

74、<p>　　場址區(qū)地下水多為孔隙型潛水，一般水位埋深大于20m，地下水徑流方向基本由北向南，蒸發(fā)量大，含鹽量大。</p><p><b>　?。?）不良地質(zhì)現(xiàn)象</b></p><p>　　場址地質(zhì)平坦，基本無滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。但場址區(qū)寬淺沖溝發(fā)育，應(yīng)考慮季節(jié)性流水對基礎(chǔ)的影響。場址區(qū)存在季節(jié)性凍土，其標(biāo)準(zhǔn)凍深線深度為地面以下1.65m。</

75、p><p><b>　?。?）場址地震效應(yīng)</b></p><p>　　場址區(qū)50a超越概率10%地震動峰值加速度為0.10g，設(shè)計地震分組為第二組，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40s，相對應(yīng)的地震基本烈度為VII度，場址區(qū)屬構(gòu)造基本穩(wěn)定區(qū)。</p><p><b>　?。?）地基土腐蝕性</b></p><

76、p>　　場地地基土為硫酸鹽漬土、亞硫酸鹽漬土，屬中鹽漬土。地基土體中硫酸鹽對混凝土結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性，氯離子對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具中等腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性，應(yīng)采取必要的防腐措施。</p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計時，本工程重要性等級為二級，地基等級為二級（中等復(fù)雜地基），場地基本地震烈度為VII度，場地等級為二級場地（中等復(fù)雜場地），場地環(huán)境類別為III類。</p><p>　　

77、支架系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)如下表：</p><p><b>　　表3.4.1</b></p><p><b>　　3.4.2負(fù)載組合</b></p><p>　　由于電池組件自重很小，支架設(shè)計時風(fēng)荷載起控制作用，因此最不利荷載組合中不考慮地震荷載。荷載考慮下列兩種組合：</p><p>　?。?）自重荷載

78、+正風(fēng)荷載+雪荷載；</p><p>　?。?）自重荷載+逆風(fēng)荷載</p><p>　　電池組件陣列支架設(shè)計</p><p>　　在各種荷載組合下，支架應(yīng)滿足規(guī)范對強度剛度穩(wěn)定等各項指標(biāo)要求。設(shè)計時采用50年一遇10min平均最大風(fēng)速作為設(shè)計依據(jù)，確保支架系統(tǒng)安全穩(wěn)定。</p><p>　　電池組件陣列支架結(jié)構(gòu)布置如下：</p>

79、<p>　　本工程采用245Wp多晶硅電池組件，每個組串單元由40塊多晶硅電池組件組成，橫向20列，豎向兩行。電池組件固定支架結(jié)合電池組件排列方式布置，支架傾斜角度42°，采用縱向檀條，橫向支架布置方案，一個結(jié)構(gòu)單元內(nèi)有四個支架，支架由立柱、橫梁及斜撐（或拉梁）組成，支架系統(tǒng)的材料采用薄壁型鋼。</p><p>　　在支架的橫梁上，按照電池組建的安裝寬度布置檀條，用于直接承受電池組件的重量。

80、檀條固定于支架橫梁上。組件2條長邊各有兩個點與檀條連接，一塊電池組件共有4個點與檀條固定。</p><p>　　綜上所述，電池組件與檀條的連接采用螺栓連接，配加雙面墊圈。</p><p>　　3.4.3支架基礎(chǔ)設(shè)計</p><p><b>　?。?）基礎(chǔ)的選型</b></p><p>　　電池組件支架基礎(chǔ)可選用獨立基礎(chǔ)、

81、條形基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)等形式，制作方式有預(yù)定和現(xiàn)澆2種。</p><p>　　若采用獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋置較深，開挖量及回填量較大；鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)混凝土和鋼筋用量少，開挖量小，并且對原有植被破壞小，施工快捷，既能滿足穩(wěn)定的要求又經(jīng)濟(jì)實用，為目前光伏電站支架基礎(chǔ)的首選形式。本工程場地為卵礫石層，如采用預(yù)制樁會造成入樁困難。</p><p>　　綜上所述，本工程支架基礎(chǔ)采用混凝土鉆孔灌注樁。</

82、p><p><b>　　基礎(chǔ)設(shè)計</b></p><p>　　電池組件支架基礎(chǔ)上作用的荷載主要是風(fēng)荷載所引起的支架對基礎(chǔ)的作用力，因此基礎(chǔ)設(shè)計時應(yīng)保證風(fēng)荷載作用下基礎(chǔ)的穩(wěn)定，樁基礎(chǔ)不出拔起、斷裂等破壞現(xiàn)象。</p><p>　　基礎(chǔ)穩(wěn)定驗算包含承載力抗拔、抗剪驗算，荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合作為基礎(chǔ)設(shè)計依據(jù)。</p>

83、;<p>　　經(jīng)計算樁基礎(chǔ)埋深不小于1.50m，樁直徑0.25m，長度1.8m，高出地面0.3m。1MWp多晶硅固定支架基礎(chǔ)主材用量：C25混凝土約200，鋼筋用量約11.5噸。</p><p>　　由于上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載相對較小，經(jīng)計算固定支架鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的絕對沉降量小于5mm，而沉降差小于2.5mm。</p><p><b>　　連接設(shè)計</b>&

84、lt;/p><p>　　支架桿件間的連接采用螺栓連接。螺栓連接對結(jié)構(gòu)變形有較強的適應(yīng)能力，施工安裝速度快、便捷，所以本工程采用螺栓連接。</p><p>　　支架與基礎(chǔ)的連接也采用螺栓連接，螺栓連接又分為預(yù)埋螺栓連接和后瞄固螺栓。后瞄固螺栓施工方便一般需從專業(yè)生產(chǎn)廠家采購。</p><p>　　故本工程推薦后瞄固螺栓連接。</p><p>　　3

85、.5、逆變器的選擇</p><p>　　光伏并網(wǎng)逆變器是光伏電站的核心設(shè)備之一，其基本功能是將光伏電池組件輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。</p><p><b>　　逆變器的技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　?。?)可靠性和可恢復(fù)性：逆變器應(yīng)具有一定的抗干擾能力、環(huán)境適應(yīng)能力、瞬時過載能力及各種保護(hù)功能，如：故障情況下，逆變器必須自動從主網(wǎng)解列。

86、</p><p>　?。?)逆變器輸出效率： 大功率逆變器在滿載時， 效率必須在90%或 95%以上。中小功率的逆變器在滿載時，效率必須在85%或 90%以上。在 50W/的日照強度下， 即可向電網(wǎng)供電， 即使在逆變器額定功率10%的情況下， 也要保證90%(大功率逆變器)以上的轉(zhuǎn)換效率。</p><p>　?。?)逆變器輸出波形：為使光伏陣列所產(chǎn)生的直流電源逆變后向公共電網(wǎng)并網(wǎng)供電，就必

87、須使逆變器的輸出電壓波形、幅值及相位與公共電網(wǎng)一致，實現(xiàn)無擾動平滑電網(wǎng)供電。輸出電流波形良好，波形畸變以及頻率波動低于門檻值。</p><p>　　（4)逆變器輸入直流電壓的范圍：要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍，由于太陽能光伏電池的端電壓隨負(fù)載和日照強度的變化范圍比較大。 就要求逆變器在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)正常工作， 并保證交流輸出電壓穩(wěn)定。 輸出電流同步跟隨系統(tǒng)電壓。</p><p&g

88、t;　　不同類型逆變器的特性對比如下表：</p><p><b>　　表3.5.1</b></p><p>　　我國光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術(shù)研究起步比較晚，對于核心器件并網(wǎng)逆變器的研究相對國外某些產(chǎn)品有一定的差距，但近幾年國內(nèi)也有多家生產(chǎn)并網(wǎng)逆變器的廠家也生產(chǎn)出了大功率，較為先進(jìn)的并網(wǎng)逆變器。目前國內(nèi)逆變器市場，比較成熟的逆變器產(chǎn)品單臺容量已可做到1000kVA。

89、</p><p>　　本項目系統(tǒng)總?cè)萘繛?50MWp，從工程運行及維護(hù)考慮:</p><p>　　(1)若選用單臺容量小的逆變設(shè)備，則設(shè)備臺數(shù)較多，會增加后期建設(shè)的維護(hù)工作量，在投資系統(tǒng)的條件下，應(yīng)盡量選用容量較大的逆變設(shè)備，在一定程度上也能降低投資，并提高系統(tǒng)的可靠性；</p><p>　　(2)但單臺逆變器容量過大，則會導(dǎo)致一臺逆變器故障時，發(fā)電量損失過大，因此

90、本工程擬選用容量為 500kW 的逆變器。</p><p>　　此外，集中型逆變器需滿足如下性能：</p><p>　?。?）采用MPPT技術(shù)，跟蹤電壓范圍要寬、最大直流電壓要高；</p><p>　?。?）提供人機界面及監(jiān)控系統(tǒng)；</p><p>　?。?）具有極性反接保護(hù)、短路保護(hù)、孤島效應(yīng)保護(hù)、交流過流及直流過流保護(hù)、直流 母線過電壓保

91、護(hù)、電網(wǎng)斷電、電網(wǎng)過欠壓、電網(wǎng)過欠頻、光伏陣列及逆變器本身的接地檢測及保護(hù)功率(對地電阻監(jiān)測和報警功能)等，并相應(yīng)給出各保護(hù)功能動作的條件和工況(即時保護(hù)動作、保護(hù)時間、自成恢復(fù)時間等)。</p><p>　?。?）交直流均具有防浪涌保護(hù)功能；</p><p>　?。?）完全滿足《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定(試行)》的要求，具有低電壓穿越功能，可調(diào)有功功率，交流電流諧波不超過允許

92、值。</p><p>　　下面是各個廠家500KW逆變器的主要技術(shù)的對比：</p><p><b>　　表3.5.2</b></p><p>　　由表3.5.2可以看出，國內(nèi)的廠家在MPPT工作電壓范圍內(nèi)要比國外廠家的要小，效率所有廠家基本相同，陽光能源廠家的逆變器工作的溫度范圍要比其他廠家的大，價格方面陽光能源的價格比較適中，選擇陽光能源的S

93、G500KTL為所用逆變器。本課題要求設(shè)計50MW的太陽能發(fā)電站，所需要100臺SG500KTL逆變器。</p><p>　　表3.5.3為SG500KTL的詳細(xì)參數(shù)。</p><p><b>　　表3.5.3</b></p><p><b>　　外形如圖所示：</b></p><p>　　圖3.5

94、逆變器外形圖</p><p>　　3.6、光伏陣列設(shè)計及布置方案</p><p>　　3.6.1、太陽能電池組件的串、并聯(lián)設(shè)計</p><p>　?。?)太陽能電池組件串聯(lián)的數(shù)量由逆變器的最高輸入電壓和最低工作電壓、以及太陽能電池組件允許的最大系統(tǒng)電壓所確定。太陽能電池組串的并聯(lián)數(shù)量由逆變器的額定容量確定。</p><p>　?。?)本項

95、目所選 500kW 逆變器的最高允許輸入電壓為880V，輸入電壓 MPPT工作范圍為450～820V。245Wp 多晶硅太陽能電池組件的開路電壓Voc為37.1V，最佳工作點電壓Vmp為30.0v，開路電壓溫度系數(shù)為－0.34%/℃。</p><p>　?。?)電池組件串聯(lián)數(shù)量計算</p><p><b>　　計算公式：</b></p><p&g

96、t;　　INT(Vdcmin/Vmp)≤N≤INT(Vdcmax/Voc)</p><p>　　式中：Vdcmax——逆變器輸入直流側(cè)最大電壓；</p><p>　　Vdcmin——逆變器輸入直流側(cè)最小電壓；</p><p>　　Voc——電池組件開路電壓；</p><p>　　Vmp——電池組件最佳工作電壓；</p><

97、p>　　N——電池組件串聯(lián)數(shù)。</p><p>　　帶入數(shù)據(jù)：INT(450/30.0)≤N≤INT(820/37.1)</p><p>　　經(jīng)計算：得出串聯(lián)多晶硅太陽能電池數(shù)量 N 為：15≤N≤22。</p><p>　　（4)太陽能電池組件輸出可能的最低電壓條件</p><p>　?、偬栞椛鋸姸茸钚?，這種情況一般發(fā)生在日出、日落

98、陰天、大氣透明度低時。</p><p>　?、诮M件工作溫度最高。</p><p>　?。?)太陽能電池組件輸出可能的最高電壓條件</p><p>　　①太陽輻射強度最大；</p><p>　?、诮M件工作溫度最低，這種情況一般發(fā)生在冬季中午至下午時段。</p><p>　　綜上所述，根據(jù)逆變器最佳輸入電壓以及電池板工作環(huán)

99、境等因素進(jìn)行修正后，最終確定太陽能電池組件的串聯(lián)組數(shù)為N=20（串）。</p><p>　　每一路組件串聯(lián)的額定功率容量= 245Wp×20=4900Wp。對應(yīng)于所選 500kW 逆變器的額定功率計算，需要并聯(lián)的路數(shù) N = 500/4.90 = 102.04 路，取 103 路，1MWp 需 206 路， 4120塊組件。</p><p>　　本工程項目50MWp光伏并網(wǎng)發(fā)電系

100、統(tǒng)，需要245Wp 的多晶硅光伏組件206000 塊，20塊為一個串聯(lián)支路，16 組太陽能電池串聯(lián)支路匯入一個匯流箱，總共大約需匯流箱700組。</p><p>　　3.6.2、單元光伏陣列排布設(shè)計</p><p>　　將一個或幾個光伏組件串聯(lián)支路固定在一個支架單元上稱為光伏陣列單元。一個陣列單元中光伏組件的排列方式有多種，主要的排列方式分為如下兩種，分別為:</p><

101、;p>　　(1)先將20塊組件分成1排20列，每塊橫向放置，再4排20列組件橫向疊加放置(方案一)。</p><p>　　(2)先將20塊組件分成1排20列，每塊縱向放置，再將2排20列組件縱向疊加放置(方案二)。</p><p>　　但是為了接線簡單方便，電纜用量少，施工復(fù)雜程度低，綜合比較后，確定光伏組件的最佳安裝方式為方案二，2排20列縱向放置。</p><

102、p>　　圖3.6.2單支架方陣面組件排列</p><p>　　3.6.3、方陣布置設(shè)計</p><p>　　太陽能電站光伏陣列單元由太陽能電池板、陣列單元支架組成。陣列單元按平板固定傾角式方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較分析。以優(yōu)化陣列單元間布置間距，降低大風(fēng)影響，減少占地面積，提高發(fā)電量為布置原則。</p><p>　　本項目每2個500KWp光伏發(fā)電單元系統(tǒng)組成1個1

103、MWp光伏發(fā)電分系統(tǒng)，以此形成一個1MWp光伏發(fā)電分系統(tǒng)方陣，設(shè)一間逆變升壓配電室。為了減少至逆變器直流電纜數(shù)量、盡量少占土地及布置的規(guī)整性。即每1MWp方陣有206個組串，每列布置14個支架，每行布置8個支架。</p><p>　　同時為了最大限度節(jié)約直流電纜和減少線損，應(yīng)將兩臺逆變器放在每1MWp分系統(tǒng)的正中央位置。同時應(yīng)考慮逆變器今后的檢修通道。</p><p>　　3.6.3.1

104、 1MWp太陽能方陣布置示意圖3.6.3.2 1MW多晶硅光伏系統(tǒng)原理圖</p><p>　　3.7、年上網(wǎng)電量估算</p><p>　　3.7.1、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率</p><p>　　進(jìn)行發(fā)電量的估算首先要算出并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率由光伏陣列的效率、逆變器的效率、交流并網(wǎng)效率三部分組成。</p><p

105、>　?。?）光伏陣列效率：光伏陣列在1000 W/m2太陽輻射強度下，實際的直流輸出功率與標(biāo)稱功率之比。光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換與傳輸過程中的損失包括：組件匹配損失、表面塵埃遮擋損失、不可利用的太陽輻射損失、溫度的影響以及直流線路損失等。一般在85%～90%。綜合各項以上各因素，取=88.6%</p><p>　?。?）逆變器的轉(zhuǎn)換效率：逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比。包括逆變器轉(zhuǎn)換的損失、最大功率點跟

106、蹤（MPPT）精度損失等。一般在94%～96%。對于大型并網(wǎng)逆變器，取=95％。</p><p>　　（3）交流并網(wǎng)效率：即從逆變器輸出至高壓電網(wǎng)的傳輸效率，其中最主要的是升壓變壓器的效率和交流電氣連接的線路損耗。一般情況下取=94～96%，本次測算采用95%。</p><p>　　系統(tǒng)的總效率等于上述各部分效率的乘積，即：</p><p>　　η=η1×

107、η2×η3=88.6%×95%×95%=80%</p><p>　　3.7.2、光伏電站發(fā)電量的測算</p><p>　　通過技術(shù)與經(jīng)濟(jì)綜合比較，電池組件選用245Wp多晶硅電池組件，電站安裝206000塊電池板，光伏電站總?cè)萘繛?0.47MWp。安裝方式為全固定式支架安裝，支架傾角42°，方位角0°。逆變器選用500kW逆變器，共計100

108、臺。50MWp由50個獨立的1MWp系統(tǒng)組成，每20個電池板一串，每16串接入1個匯流箱，每7個匯流箱接入一組500kW逆變器。 </p><p>　　根據(jù)太陽輻射量、系統(tǒng)組件總功率、系統(tǒng)總效率等數(shù)據(jù)，太陽電池組件采用42°固定傾角，估算50MWp并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的年總發(fā)電量和各月的發(fā)電量。</p><p>　　計算軟件采用聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）和加拿大自然資源部聯(lián)合編寫的

109、可再生能源技術(shù)規(guī)劃設(shè)計軟件RETScreen。RETScreen與許多政府機構(gòu)和多邊組織共同合作，由來自工業(yè)界、政府部門和學(xué)術(shù)界的大型專家網(wǎng)絡(luò)提供技術(shù)支持，進(jìn)行開發(fā)工作。經(jīng)計算50MWp并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的第一年發(fā)電量為7944.75萬kWh/年。</p><p>　　考慮到晶體硅光伏組件在光照及常規(guī)大氣環(huán)境中使用會有衰減，按系統(tǒng)25年輸出每年衰減0.8%計算，至25年末，衰減率為20％。在光伏系統(tǒng)壽命期內(nèi)各年發(fā)電

110、量如下表所示。</p><p>　　25年各年發(fā)電量測算表（單位：萬kWh/年）</p><p>　　50MWp并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的25年總發(fā)電量為180671.09萬kWh。年均發(fā)電量約為7226.84萬kWh/年。</p><p><b>　　4、電氣部分</b></p><p><b>　　4.1、電氣一次

111、</b></p><p>　　4.1.1、電氣設(shè)備選型及布置</p><p>　　（1）升壓變的容量和型號的選擇：</p><p>　　1）發(fā)電單元與升壓變接線方式</p><p>　　發(fā)電單元與升壓變的接線，主要指的是逆變器與變壓器的接線，是光伏電站與電網(wǎng)銜接的第一步，也是最關(guān)鍵的一環(huán)。目前，光伏逆變技術(shù)已臻成熟，市場上大型逆變

112、器單機最常用機型為500KW型，由此而知，大型光伏電站中500KW為最小發(fā)電單元，其與升壓變的連接方式有如下三種形式：</p><p>　　1.500KW發(fā)電單元與1臺500KVA雙繞組升壓變組成發(fā)電機-雙繞組變壓器單元接線：</p><p>　　兩個500KW發(fā)電單元與一臺1000KVA雙繞組升壓變組成發(fā)電機-雙繞組變壓器擴大單元接線。</p><p>　　兩個5

113、00KW發(fā)電單元與一臺1000KVA雙分裂三繞組升壓變組成發(fā)電機-雙分裂變壓器擴大單元接線</p><p>　　2）1兆瓦電氣接線方案比較</p><p><b>　　表4.1.2.1</b></p><p>　　方案1接線簡單、結(jié)構(gòu)清晰、可靠性高，每臺升壓變故障僅影響與其相連的500KW光伏組件的出力，但這種接線方式資源浪費比較大，每臺逆變器

114、需要單獨配套一套升壓、配電單元，成本較高，適用于場地較分散，光伏組件分片布置，多點并網(wǎng)的情況，采用小單元就地升壓的方式，減小線路損耗，不適合大型集中式光伏系統(tǒng)。</p><p>　　方案2與方案3，都比較適合大型集中式光伏電站，每兆瓦在電纜及附件、開關(guān)柜、設(shè)備安裝等方面投資成本基本一致，相同容量的雙分裂變壓器比雙繞組變壓器的價格稍高，但是雙分裂變壓器實現(xiàn)了兩臺逆變器之間的電氣隔離，不但減小了相互之間的電磁干擾及環(huán)