【正文】 電池）和非硅系 太陽能 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)。 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)主要用于電訊、衛(wèi)星廣播電視、 太陽能 水泵，在具備風力發(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。 光伏 發(fā)電 系統(tǒng) 類型 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)；與偏遠地區(qū)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)。 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)”。 （ 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，而且適應(yīng)性廣。只因其 一系列種類蓄電池的體積偏大和維護困難而限制了使用范圍。 新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計 西安理工大學 2 （ 2）光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 當用電負荷較大時，太陽能電力不足就向市電購電。而負荷較小時，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。 圖 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)圖 （ 3） 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。 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng) 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理 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)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)后進行封裝保護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 ： D CA CUdIdio 1uouR E F+RLuFuo 1濾波器控 制 電 路n1n2n3USRS+Tio 圖 光伏發(fā)電系統(tǒng)的模擬原理電路圖 新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計 西安理工大學 3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 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： （ 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，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。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。 圖 太陽能電池板 （ 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、過放電保護的作用。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?。其他附加功能如光控開關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當是控制器的可選項。 （ 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。 （ 4） 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 DCAC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負載時，也要用到 DCDC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）。 新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計 西安理工大學 4 圖 、我國太陽能資源分布 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 103～ 103MJ/m2 之間，其平均值約為 103MJ/m2。 圖 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)： 一類地區(qū)：全年日照時數(shù)為 3200～ 3300h，年輻射量在 6700～ 8370MJ/m2。新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計 西安理工大學 5 相當于 228～ 285kgce(標準煤 )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)。 二類地區(qū)：全年日照時數(shù)為 3000～ 3200h ，年輻射量在 5860～ 6700 MJ/m2，相當于 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)。 三類地區(qū)：全年日照時數(shù)為 2200～ 3000h，年輻射量在 5020～ 5860MJ /m2，相當于 171～ 200kgce 燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括山東、河南、河北東南部、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。 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)。 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)。 一、 二、三類地區(qū)，年日照時數(shù)大于 2021h，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)雖然太陽能資源條件較差，但仍有一定的利用價值。 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。 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/ 2m ，年總輻射 量比同緯度地區(qū)高 10%～ 15%，比長江中下游高 15%～ 25%. 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 2/mMJ 。 、 哈密地區(qū) 太陽能資源 哈密地處亞歐大陸腹地， 屬典型的溫帶大陸性氣候 ，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、冷暖多變，新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計 西安理工大學 6 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 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。 哈密市東南部、星星峽等區(qū)域 全年日照時數(shù)達 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)劃標準，該區(qū)屬“較豐富帶”，比較適合建設(shè)大型光伏電站。 哈密基本氣候情況（據(jù) 19712021 年資料統(tǒng)計 ） 哈密地區(qū) 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10月 11月 12月 平均溫度（℃） 10.4 20.2 26.5 18.2 平均最高溫度（℃） 3.1 12.3 28.0 34.2 27.6 極端最高溫度（℃） 25.9 38.8 43.2 37.5 20.2 平均最低溫度（℃） 15.9 10.6 2.7 11.9 18.6 10.5 5.3 12.7 極端最低溫度（℃） 27.7 25.8 15.2 11.7 1.5 21.6 28.6 平均降水量（毫米） 降水 新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計 西安理工大學 7 天數(shù)（日） 平均風速（米/秒 ） 表 本光伏電站代表年各標準月太陽輻射數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 月份 標準月輻射量 /（ 2??mMJ ） 標準月日照時數(shù) /h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 表 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 2/mKWh （ 2??mMJ ） ，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。 、項目任務(wù)及規(guī)模 太陽能光伏發(fā)電站的建設(shè)有利于促進當?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作用，同時還可以新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計 西安理工大學 8 與周邊旅游景點結(jié)合起來，成為新的旅游景點。 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 小時左右， 開發(fā)利用太陽能資源具有較好的條件和前景，符合國家產(chǎn)業(yè)政策。 根據(jù)當?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）。 總投資約為 億元，占地面積 1800 畝，年發(fā)電量 7300 萬千瓦時。 光伏發(fā)電系統(tǒng)總體方案設(shè)計及發(fā)電量計算 、光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 根據(jù)當?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（ DCAC）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)。 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