【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 分組成。 本項(xiàng)目 50MWp 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)分成若干個(gè) 1MWp 光伏并網(wǎng)發(fā)電單元。每個(gè) 1MWp 發(fā)電單元由 1MWp 光伏方陣、 2臺(tái) 500kW 光伏并網(wǎng)逆變器、 1 臺(tái) 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(gè)就地配電室內(nèi)。每個(gè)就地配電室 1MWp 太陽(yáng)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(guò)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(diǎn)。 、光伏組件選型 光伏組件種 類的確定 商用的太陽(yáng)能電池主要有以下幾種類型：?jiǎn)尉Ч杼?yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池、非晶硅太陽(yáng)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 : 電池 原料 轉(zhuǎn)換 效率 制造 能耗 成本 資源 可靠性 公害 技術(shù) 壁壘 新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計(jì) 西安理工大學(xué) 9 單晶硅 1320% 高 高 中 高 小 中 多晶硅 1018% 中 中 中 中 小 高 非晶硅 812% 低 低 豐富 中低 小 高 表 而目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的且工藝比較成熟的太陽(yáng)能電池有：?jiǎn)尉Ч杼?yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池和非晶 硅薄膜太陽(yáng)能電池。 （ 1) 單晶硅太陽(yáng)能電池 單晶硅太陽(yáng)能電池是最早發(fā)展起來(lái)的，技術(shù)也最為成熟，主要用單晶硅片來(lái)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(yáng)能電池相比，性能穩(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(yáng)能電池曾長(zhǎng)期占領(lǐng)最大的市場(chǎng)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(yáng)能電池將繼續(xù)向超薄、高效發(fā)展。受到材料價(jià)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(shí)在加工過(guò)程中還伴隨著高耗能、高污染的不利影響。 （ 2) 多晶硅太陽(yáng)能電池 隨著鑄造多晶硅技術(shù)的發(fā)展和成本優(yōu)勢(shì)， 多晶硅太陽(yáng)能電池逐漸搶占了市場(chǎng)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(jī)制完全等同于單晶硅電池。由于硅片由多個(gè)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(duì)單晶硅略低，其商業(yè)化的電池效率為 14%～ 17%。同時(shí)多晶硅的光學(xué)、電學(xué)和力學(xué) 性能的一致性也不如單晶硅。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(wú)幾。 （ 3) 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 自 1976 年第一個(gè)非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池被研制出， 1980 年非晶硅太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)商品化，直到今天，非晶硅太陽(yáng)能電池以其工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，便于大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，被稱為第二代太陽(yáng)能電池。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池具有弱光性好，受溫度影響小等優(yōu)點(diǎn)，但非晶硅太陽(yáng)能電池 轉(zhuǎn) 換效率相對(duì)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(yáng)能電池在長(zhǎng)時(shí)間的 光照下會(huì)出現(xiàn)衰減現(xiàn)象（ SW 效應(yīng)），組件的穩(wěn)定性和可靠性相對(duì)晶體硅組件較差。 新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計(jì) 西安理工大學(xué) 10 圖 各種太陽(yáng)能電池市場(chǎng)份額 （資料來(lái)源《 2021 年中國(guó)光伏發(fā)展報(bào)告》 ）年中國(guó)光伏發(fā)展報(bào)告》 圖中顯示了各類光伏組件的市場(chǎng)占有份額，市場(chǎng)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(jiàn)單晶硅和多晶硅太陽(yáng)能電池仍占據(jù)光伏發(fā)電市場(chǎng)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(jià)格更有優(yōu)勢(shì)。 綜上所述，各種太陽(yáng)能組件都有其優(yōu)勢(shì)和弊端，但隨著技術(shù)的發(fā)展及同類產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)，單晶硅、多晶硅組件的價(jià)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(xiàng)目采用 CSI 阿特斯生產(chǎn)多晶硅電池組件 CS6P245P。 該組件系列產(chǎn)品既經(jīng)濟(jì)又可靠，保質(zhì)期可達(dá) 2025 年?？梢员粡V泛應(yīng)用于各種環(huán)保工程領(lǐng)域，從大型長(zhǎng)期太陽(yáng)能項(xiàng)目到中小型獨(dú)立及并網(wǎng)系統(tǒng)太陽(yáng)能電站。它已經(jīng)獲得 IEC 61215 第二版的證書(shū)， TUV 二級(jí)安全認(rèn)證和北美 UL 1703 安全認(rèn)證，同時(shí)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)。 新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計(jì) 西安理工大學(xué) 11 太陽(yáng)能光伏組件 CS6P245P 光伏電池組件的特點(diǎn)如下： （ 1） 60片高效的多晶電池片組 成。 （ 2） 優(yōu)質(zhì)牢固的鋁合金邊框可以抵御強(qiáng)風(fēng)、冰凍及變形。 （ 3） 新穎特殊的邊框設(shè)計(jì)進(jìn)一步加強(qiáng)了玻璃與邊框的密封。 （ 4） 鋁合金邊框的長(zhǎng)短邊都備有安裝孔，滿足各種安裝方式的要求。 （ 5） 高透光率的低鐵玻璃增強(qiáng)了抗沖擊力 （ 6） 優(yōu)質(zhì)的 EVA 材料和背板材料 通過(guò)綜合比較，光伏電站中擬選用多晶硅光伏組件。 電池組件型號(hào)的確定 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的各種太陽(yáng)能電池組件的種類、參數(shù)十分齊全，對(duì) GW 級(jí)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(jiàn)下表 。 電池組件型號(hào)規(guī)格 CSP6P180p CSP6P210p CSP6P245p 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下峰值功率 (Wp) 180 210 245 最佳工作電流（ A） 新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計(jì) 西安理工大學(xué) 12 最佳工作電壓（ V） 25 短路電流（ A） 開(kāi)路電壓（ V） 最大系統(tǒng)電壓（ V） 1000 1000 1000 組件效率 % % % 填充因子 短路電流溫度系數(shù) %/K %/K %/K 開(kāi)路電壓溫度系數(shù) %%/K %/K %/K 峰值功率溫度系數(shù) %/K %/K %/K 輸出功率公差 %3? %3? %3? 組件尺寸（ mm） 1482?992?35 1650?990?50 1938?982?40 重量（ kg） 20 表 初選電池組件組成的 50MWp 光伏電站組件數(shù)量比較 參數(shù) 方案一 方案二 方案三 組件型號(hào) CSP6P180P CSP6P210P CSP6P245P 串聯(lián)數(shù)量（塊） 22 21 20 1MWp 子方針并聯(lián)數(shù)量（路） 254 228 206 1MWp 子方針組件數(shù)量（塊） 5588 4788 4120 50MWp 方針組件數(shù)量（塊） 279400 239400 206000 電站實(shí)際安裝容量（ MWp） 表 通過(guò)表表 和表表 具體參數(shù)的對(duì)比分析，可知： （ 1） 245Wp 組件的最佳工作電流、最佳工作電壓、短路電流、開(kāi)路電壓的綜合指標(biāo)較高。 （ 2） 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(diǎn)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(huì)降低。 (3)擬選用 GSP60P245 多晶硅電池組件，在工程實(shí)施時(shí)，應(yīng)就電池板的新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計(jì) 西安理工大學(xué) 13 抗風(fēng)沙能力對(duì)供貨廠商提出具體要求。 CSP6P245P 電池組件各項(xiàng)性能指標(biāo)如下 : 太陽(yáng)電池組件技術(shù)參數(shù) 組件測(cè)試條件：輻射度 1000 2/mw ， 組件溫度 25℃， AM= 太陽(yáng)電池組件型號(hào) CSP6P245P 組件效率 % 指標(biāo) 單位 峰值功率 245Wp 開(kāi)路電壓（ Voc） 短路電流（ Isc） 工作電壓（ Vmppt） 工作電流（ Imppt） 尺寸 1638x982x40mm 重量 20kg 峰值功率溫度系數(shù) %/℃ 開(kāi)路電壓溫度系數(shù) %/℃ 短路電流溫度系數(shù) +%/℃ 表 電池組件具體參數(shù) 、光伏陣列運(yùn)行方式的設(shè)計(jì) 、陣列安裝方式選擇 對(duì)于光伏組件，不同的安裝角度接受的太陽(yáng)光輻射量是不同的，發(fā)出的電量也就不同。 安裝支架不但要起到支撐和固定光伏組件的作用，還要使光伏組件新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計(jì) 西安理工大學(xué) 14 最大限度的利用太陽(yáng)光發(fā)電。安裝方式主要有 ：固定式、單軸跟蹤和雙軸跟蹤等。 （ 1) 固定式 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(duì)最低、應(yīng)用最廣泛的方式為固定式安裝。由于太陽(yáng)在北半球正午時(shí)分相對(duì)于地面的傾角在春分和秋分時(shí)等于當(dāng)?shù)氐木暥?，在冬至等于?dāng)?shù)鼐暥葴p去太陽(yáng)赤緯角，夏至?xí)r等于當(dāng)?shù)鼐暥燃由咸?yáng)赤緯角。 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(shuō)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。 圖 固定式安裝 （ 2) 單軸跟蹤 單軸自動(dòng)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(duì)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(duì)較差，一般單軸跟蹤系統(tǒng)多采用水平單軸跟蹤的方式。 新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計(jì) 西安理工大學(xué) 15 圖 水平單軸跟蹤 圖 極軸單軸跟蹤 （ 3) 雙軸跟蹤 雙軸跟蹤是方位角和傾角兩個(gè)方向都可以運(yùn)動(dòng)的跟蹤 方式，雙軸跟蹤系統(tǒng)可以最大限度的提高太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)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(yáng)能電池發(fā)電量的程度也是不同的：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%。 新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計(jì) 西安理工大學(xué) 16 圖 雙軸跟蹤 對(duì)于跟蹤式系統(tǒng)，其傾斜面上能最大程度的接收的太陽(yáng)總輻射量，從而增加了發(fā)電量，但考慮： （ 1) 跟蹤系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，但目前技術(shù)尚不成熟，尤其是在沙塵天氣時(shí)，其傳動(dòng)部件會(huì)發(fā)生沙塵顆粒侵入，增加了故障 率，加大運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，使用壽命非常短，不及固定支架壽命的 1/4； （ 2) 跟蹤系統(tǒng)裝置復(fù)雜，國(guó)內(nèi)成熟的且有應(yīng)用驗(yàn)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(jià)比較差。 （ 3） 不同安裝方式的經(jīng)濟(jì)比較如下： 項(xiàng)目 固定式 斜單軸跟蹤方式 雙軸跟蹤方式 發(fā)電量（ %） 100 131 占地面積（萬(wàn) 2m ） 支架造價(jià) /Wp 元 /Wp 元 /Wp 支架費(fèi)用（萬(wàn)元） 70 310 440 估算電纜費(fèi)用（萬(wàn)元） 65 135 145 直接投資增加的百分比（ %） 0 41 運(yùn)行維護(hù) 工作量小 有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，工作量較大 有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，工作量更大 新疆哈密東南山口 50MW 光伏電站 設(shè)計(jì) 西安理工大學(xué) 17 板面清洗 布置集中，清洗方便 布置分散，需逐個(gè)清