【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)和設(shè)施。發(fā)電系統(tǒng)界面從光伏發(fā)電組件開始，到35kV開關(guān)站35kV出線斷路器為止，包含了光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、逆變系統(tǒng)等子系統(tǒng)以及與電網(wǎng)接入配套的保護設(shè)備等。研究的主要內(nèi)容包括建設(shè)場址的太陽能資源分析、光伏發(fā)電工程的建設(shè)條件、接入系統(tǒng)方案推薦、光伏發(fā)電系統(tǒng)配置方案設(shè)想、主設(shè)備選型和布置設(shè)想、節(jié)能和環(huán)保效益分析、項目投資估算和經(jīng)濟評價等。本項目太陽能光伏電站總規(guī)劃30MWp?？紤]電站的裝機容量（30MW）與接入點距離這兩個因素，初步擬定光伏發(fā)電接入附近35KV變電站，通過其并入山西省電網(wǎng)下屬的長治市電網(wǎng)。第四章 太陽能資源山西南北長約550km，東西寬約290km，屬于黃土高原的一部分，境內(nèi)海拔多在1000m左右。地形復(fù)雜，山區(qū)丘陵占全省總面積的86%，地處中緯度大陸性季風氣候區(qū)，日照時間長，總輻射量較多。山西省的光能資源十分豐富。從全國來看，除青藏高原和西北地區(qū)光能最豐富外，在華北地區(qū)是一個高值區(qū)。全省年日照數(shù)在2200～3000h之間，年日照百分率為5167%。其中絕大部分地區(qū)全年日照數(shù)在2600h以上，有約1/3的地區(qū)在2800h以上，屬于日照充足的地區(qū)。一年中，以6月份為最多，北部地區(qū)平均日照數(shù)達270～290小時，南部地區(qū)一般也達到230～260小時。11月份，山西大部分地區(qū)日照時數(shù)最少，一般都在200小時以內(nèi)。8月份正值雨季，云量最多，日照時間相對減少。全省年總輻射量介于502～611KJ/平方厘米以上。在每平方厘米面積上一年內(nèi)接受的太陽輻射能總量平均為130萬千卡，相當于186kg標準煤燃燒所發(fā)出的熱量。雖不及西藏、青海、新疆、甘肅等地，但高于同緯度的河北、北京、東北和山西以南各省市，是我國太陽能資源較豐富的地區(qū)之一。由于省內(nèi)地形復(fù)雜，年總輻射量的等值錢不規(guī)則，其分布特點是由南向北逐漸增加，總輻射最高的地方是北部的左權(quán)縣為613KJ/平方厘米南部的垣曲最低為484KJ/平方厘米。呂梁地區(qū)的方山縣以至左云、右玉一帶和五臺山及其西北部的繁峙、應(yīng)縣的部分地區(qū)，年總輻射量在586KJ/平方厘米以上。臨汾地區(qū)的晉城市沁源縣在502～544KJ/平方厘米之間。運城地區(qū)大部分在502KJ/平方厘米以下，是本省輻射的低值區(qū)。其余，約占全省60%的地區(qū)年總輻射量介于544～572KJ/平方厘米之間。由此說明山西開發(fā)利用太陽能有相當豐富的資源優(yōu)勢。屯留縣屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，四季分明，日照充足，晝夜溫差較小，光熱資源豐富，日照和太陽總輻射量屬于全國高值區(qū)，，年均氣溫9℃，℃，℃，年降水量411毫米，霜凍期10月上旬至次年4月中旬，無霜期160天，另外當?shù)仫L小，小于2m/%，綠化好空氣干凈灰塵少，適于建設(shè)大型太陽能光伏電站。光伏可研通常以美國宇航局（NASA）提供的衛(wèi)星觀測資料作為本階段設(shè)計的參考。NASA提供的屯留縣各月平均峰值日照時數(shù)（1983年7月～2005年6）見下表。通過美國NASA的氣象數(shù)據(jù)查詢，屯留縣的主要氣象參數(shù)如下表：屯留縣主要氣象參數(shù)月空氣溫度相對濕度大氣壓力風速0厘米地溫攝氏度%百帕米/秒攝氏度一月54二月58三月50四月48五月532六月59七月75八月78九月77十月66十一月61十二月55年平均數(shù)6113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。通過以上分析計算可以看出場址所在地區(qū)太陽能資源豐富，年平均太陽輻射量比較穩(wěn)定，能夠為光伏電站提供充足的光照資源，實現(xiàn)社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益。第五章 工程地質(zhì)長治市位于長治盆地東部，第四系覆蓋厚度總的趨勢東厚西薄，西部濁漳河南源厚180～200m，中部為240～275m，壺口一帶為276m，市區(qū)絕大部分建筑位于二級階地亞區(qū)（Ⅱ），其地表分布多為全新統(tǒng)堆積物及上更新統(tǒng)亞粘土、輕亞粘土，市區(qū)東部的山前斜坡亞區(qū)（Ⅱ）主要分布為上更新統(tǒng)黃褐色亞粘土， 局部有中更新統(tǒng)紅褐色亞粘土出露。西部濁漳河南源一級階地及河漫灘亞區(qū)（Ⅱ）多為全新統(tǒng)河流相沉積， 巖性主要為亞砂土、輕亞粘土及砂。濁漳河西岸骨堝村附近見有下更新統(tǒng)湖相地層出露， 巖性多為灰綠、灰黃等雜色粘土、亞粘土 第四系下伏地層， 西部為石炭一二疊系含煤地層，東部為奧陶系灰?guī)r。構(gòu)造剝蝕低中山區(qū)（I）出露地層為奧陶系灰?guī)r長治盆地屬新生界斷陷盆地。主要構(gòu)造為長治大斷層，也是長治盆地的東部邊界，長治大斷層為階梯狀斷層，主斷層線經(jīng)壺口、嶂頭，走向NE20～35176。，斷距280m；另有安城斷層， 經(jīng)市區(qū)東至4328廠，走向NE57176。，斷距40～70m 褶皺在市區(qū)主要表現(xiàn)為寬緩的背、向斜，兩翼傾角一般1～3176。，最大的45176。，走向多為近東西向及北東向?；鶐r頂面西高東低，坡角1176。左右， 而碳酸鹽巖總體傾向北西西，傾角1～2176。屯留縣位于長治盆地東南部邊緣。東與南部均系山地高原，占全縣面積三分之二左右，原面平整，海拔均在1200米以上，以老雄山為最高，海拔1419米。西北部為平川，是主要農(nóng)作區(qū)?？h內(nèi)水源較缺，主要河流濁漳河的支流淘清河和蔭城河遍布南部山地，出平川后沿西界北流入漳澤水庫。，屬我國第三類太陽能資源區(qū)域。屯留縣氣候干燥，交通運輸?shù)葪l件較好，并網(wǎng)接入條件優(yōu)越，適合建設(shè)大型太陽能光伏并網(wǎng)電站。第六章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計光伏發(fā)電系統(tǒng)按照應(yīng)用的基本形式可分為三類：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)”。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)三大部分組成。本項目30MWp光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)由30個1MWp光伏并網(wǎng)發(fā)電單元組成，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，其它設(shè)備均安裝在一個電氣室內(nèi)（以下稱分站房）。30個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，通過高壓電纜送到變電站35kV側(cè)母線送入電網(wǎng)。 主要設(shè)備選型 太陽能電池選型目前市場上成熟的太陽能電池產(chǎn)品主要是單晶硅、多晶硅和非晶硅三種類型。單晶硅電池由于制造過程中能耗較高，在市場中所占比例逐漸下降；多晶硅電池比非晶硅轉(zhuǎn)換效率高且性能穩(wěn)定，但是價格稍貴。本工程選用性價比較高的多晶硅電池組件，這也與國外的太陽能光伏電池使用情況的發(fā)展趨勢相符合。根據(jù)《日本太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)2004年度報告》中太陽電池的種類使用情況來看，2003年與2002年相比，%%；%%；非晶硅的比例沒變化；總的趨勢是從高價的變換效率高的單晶硅向低價的變換效率低的多晶硅方向變化。光伏電池組件的特點如下：（1）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風、冰凍及變形。 （3）新穎特殊的邊框設(shè)計進一步加強了玻璃與邊框的密封。 （4）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。 （5）高透光率的低鐵玻璃增強了抗沖擊力 （6）優(yōu)質(zhì)的EVA材料和背板材料 太陽能電池組件參數(shù)太陽電池種類多晶硅太陽能電池生產(chǎn)廠家CSI阿特斯太陽能電池組件生產(chǎn)廠家CSI阿特斯太陽能電池組件型號CS6P230PX組件效率%指標單位數(shù) 據(jù)峰值功率Wp230開路電壓（Voc）V短路電流（Isc）A工作電壓（Vmppt）V工作電流（Imppt）A尺寸mm164099245重量kg峰值功率溫度系數(shù)%/K%/℃開路電壓溫度系數(shù)%/K%/℃短路電流溫度系數(shù)%/K%/℃10年功率衰降%1025年功率衰降%20光伏并網(wǎng)逆變器是光伏電站的核心設(shè)備之一，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。逆變器的選型技術(shù)指標對于逆變器的選型，應(yīng)注意以下幾個方面的指標比較：（1）可靠性和恢復(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、順勢過載能力及各種保護功能，如：故障情況下，逆變器必須自動從主網(wǎng)解列；（2）逆變器輸出效率：大功率逆變器價在滿載時，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95%以上。在50W/m2的日照強度下，即可向電網(wǎng)供電，即使在逆變額定功率10%的情況下，也要保證90%（大功率逆變器）以上的轉(zhuǎn)換效率；（3）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，就必須使逆變器的輸出電壓波形、幅位及相位等于公共電網(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；（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。（5）最大功率點跟蹤：逆變器的輸入終端電阻應(yīng)自適應(yīng)于光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際運行特點，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)運行在最大功率點；（6）監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集：逆變器應(yīng)有多種通訊接口進行數(shù)據(jù)采集并發(fā)送到遠控室，其控制器還應(yīng)有模擬輸入端口與外部傳感器相連，測量日照和溫度等數(shù)據(jù)，便于整個電站數(shù)據(jù)處理分析。逆變器主要技術(shù)指標還有：低電壓穿透能力、額定容量、輸出功率因數(shù)、額定輸入電壓、電流、電壓調(diào)整率、負載調(diào)整率、諧波因數(shù)、總諧波畸變數(shù)、畸變因子、峰值子數(shù)等。逆變方案的選擇太陽電池的輸出為直流電能，需轉(zhuǎn)換為交流電能后才能對交流負載供電。逆變器就是將太陽電池方陣輸出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能的電力設(shè)備。因逆變器采用了電力電子技術(shù)，與發(fā)電機相比，無轉(zhuǎn)動部件，所以又稱為靜態(tài)變換器。目前世界上最主流的并網(wǎng)光伏逆變技術(shù)均以DSP作為處理器，采用IGBT橋式逆變電路，利用PWM（脈寬調(diào)制）技術(shù)實現(xiàn)“直流——交流”的逆變功能。（1）按拓撲結(jié)構(gòu)分類按并網(wǎng)逆變器主電路拓撲結(jié)構(gòu)的不同，可分為高頻變壓器、工頻變壓器和無變壓器三種。與同容量的帶高頻變壓器或工頻變壓器的逆變器相比，無變壓器的逆變器具有體積小、重量輕的優(yōu)點，其缺點表現(xiàn)在直流輸入和交流輸出之間無“電氣隔離”，太陽電池方陣的短路故障等可能會對電網(wǎng)造成不利影響，此外，注入電網(wǎng)的直流電流略大。（2）按輸出相數(shù)分類按并網(wǎng)逆變器的額定輸出功率、輸入光伏支路數(shù)量、輸出為三相或單相，無蓄電池的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的逆變方案可分為集中型逆變方案和支路型逆變方案兩種。①集中型逆變方案集中型逆變方案是指并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)通過集中型并網(wǎng)逆變器（Central Inverter）將太陽電池方陣輸出的直流電能轉(zhuǎn)換為與低壓電網(wǎng)在電壓上同頻、同相、幅值相同，且三相平衡的三相交流電能。集中型逆變器的單機容量一般由10千瓦至幾百千瓦不等。在采用集中型逆變方案的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，首先由多塊太陽電池串聯(lián)組成太陽電池支路來增加系統(tǒng)直流電壓，提高逆變效率；多路太陽電池支路在集中型光伏接線箱中經(jīng)熔斷器后并聯(lián)成一路直流輸出；多臺集中型光伏接線箱的直流輸出匯集到集中型逆變器的直流輸入端，再經(jīng)IGBT三相橋式逆變電路轉(zhuǎn)換為三相交流電能。集中型逆變器具有功率大、體積大、重量重、發(fā)熱量大、IP防護等級不高的特點，一般設(shè)計成標準電氣柜體或箱體，室內(nèi)安裝。②支路型逆變方案支路型逆變方案是指并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)通過支路型并網(wǎng)逆變器（String Inverter）將太陽電池方陣輸出的直流電能轉(zhuǎn)換為與低壓電網(wǎng)在電壓上同頻、同相、幅值相同的單相交流電能。支路型逆變器的單機容量一般由幾百瓦至10千瓦不等。在采用支路型逆變方案的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，首先由多塊太陽電池串聯(lián)組成太陽電池支路；幾條太陽電池支路（通常為1～3條）在支路型光伏接線箱中經(jīng)斷路器后送入支路型逆變器的直流輸入側(cè)，再經(jīng)IGBT單相橋式逆變電路轉(zhuǎn)換為單相交流電能；將組成并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的多臺支路型逆變器按輸出功率情況，組成基本平衡的三相交流，并入低壓電網(wǎng)。支路型逆變器具有功率小、體積小、重量輕的特點，按安裝條件的不同可分為IP防護等級高、室外安裝，或IP等級較低、室內(nèi)安裝兩種類型。③集中型與支路型逆變方案的比較集中型逆變方案接入的太陽電池支路數(shù)較多，適用于：太陽電池方陣由同一規(guī)格、型號的太陽電池組成；各太陽電池的安裝傾角、方位角，及受光情況均一致；控制室內(nèi)有足夠空間安裝集中型逆變器等應(yīng)用場合。單臺支路型逆變方案接入的太陽電池支路較少，通常為1～3條，適用于：太陽電池方陣由兩種以上型號、規(guī)格的太陽電池組成；太陽電池的受光情況略有差異（如部分太陽電池可能受到陰影遮蔽）；控制室面積有限、無法安裝集中型逆變器等應(yīng)用場合。集中型逆變方案的優(yōu)點還體現(xiàn)在逆變效率略高于支路型逆變器、單位額定功率的成本略低，非常適合于地面空曠的兆瓦級電站上。而支路型逆變方案的優(yōu)點體現(xiàn)在系統(tǒng)組成方式靈活、冗余性好（單臺支路型逆變器發(fā)生故障停機后，對整個并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量輸出影響很?。Ｄ孀兤鞯倪x型本工程系統(tǒng)容量為30MWp，從工程運行及維護考慮，若選用單臺容量小的逆變設(shè)備，則設(shè)備數(shù)量較多，會增加投資后期的維護工作量；在