【文章內(nèi)容簡介】 究太陽能并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)，是推動太陽能發(fā)電實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，改善寧夏的能源結(jié)構(gòu)，增加再生能源的比例的一項措施，具有擴(kuò)內(nèi)需、調(diào)結(jié)構(gòu)、保增長的長遠(yuǎn)意義。 推動寧夏太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要； 太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的是多晶硅原料的生產(chǎn)，多晶硅原料成本約占太陽能電池最終價格的 56%，是影響太陽能電池價格的主要因素。作為太陽能光伏電池的主要原料，我國 95%的高純多晶硅材料依賴進(jìn)口，而且技術(shù)基本上被國外壟斷，目前世界上掌握多晶硅材料技術(shù)的只有不到 10 個國家，并且核心技術(shù)也一直都 掌握在幾家公司手中，具有相當(dāng)?shù)膲艛嘈浴Ｅc這種技術(shù)瓶頸很不相稱的是，我國是石英砂礦的出產(chǎn)大國，在世界冶金級硅的產(chǎn)量中我國就占了三分之一，而這些原始的硅材料卻大部分低價出口到了國外。 多晶硅原料提純技術(shù)是整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈中最核心的技術(shù)，如果能夠解決此技術(shù)問題，則將極大地降低光伏發(fā)電的成本，推動光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時為多晶硅生產(chǎn)者創(chuàng)造巨大的利潤空間?；谶@種認(rèn)識，寧夏發(fā)電集團(tuán)在 2020 年決定進(jìn)入多晶硅原料生產(chǎn)行業(yè)，經(jīng)過二年的試驗，目前生產(chǎn)的多晶硅原料純度正在穩(wěn)步提升，多晶硅純度已達(dá)到太陽能級的要求，并應(yīng)用該材料建設(shè)和 330KW 太陽能并網(wǎng)電站。 為落實自治區(qū)太陽能發(fā)展戰(zhàn)略及節(jié)能減排指標(biāo)，寧夏發(fā)電集團(tuán)在太陽能產(chǎn)業(yè)方面，計劃： （ 1）多晶硅生產(chǎn)能力達(dá)到 3000 噸 /年的生產(chǎn)能力； （ 2）單晶硅達(dá)到每年 500 噸以上的生產(chǎn)能力； （ 3） 2020 年在其上游太陽能級多晶硅形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模后，建設(shè)太陽能光伏電池組件生產(chǎn)線，達(dá)到年產(chǎn) 40MWp 的生產(chǎn)能力； （ 4）計劃在 “十一五 ”末建成 10MWp 并網(wǎng)光伏示范電站。 （ 5）計劃在 “十一五 ”末建成多個 50kWp 與建筑結(jié)合的并網(wǎng)光伏示范項目。 （ 6）計劃建成 1 萬個農(nóng)村屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)。 3 電力 系統(tǒng) 電力系統(tǒng)現(xiàn)狀 寧夏電網(wǎng)已覆蓋寧夏全區(qū)。寧夏電力公司下設(shè)銀川、銀南、石嘴山、固原、中衛(wèi)、寧東供電局。 截至 2020 年底，寧夏電網(wǎng)擁有 330kV 變電站 8 座，擁有 220kV 公用變電站 24 座， 擁有 110kV 變電站 95 座。 寧夏電網(wǎng)主要以火電為主，截至 2020 年底，寧夏全口徑發(fā)電總裝機(jī)容量為 ，其中火電 7431MW，占 %；水電 ，占 %；風(fēng)電 ，占 %。電網(wǎng)口徑發(fā)電總裝機(jī)容量為 ，其中火電7031MW，占 %； 水電 ，占 %；風(fēng)電 ，占 %。統(tǒng)調(diào)口徑發(fā)電總裝機(jī)容量為 ，較 2020 年底增長 ％，其中火電6912MW，占 %；水電 ，占 %；風(fēng)電 ，占 %。 2020年寧夏電網(wǎng)全年全社會用電量達(dá)到 ，同比增長 %，2020 年全網(wǎng)累計統(tǒng)調(diào)用電量 億 ，同比增長 %。 2020 年寧夏電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)最大用電負(fù)荷 6020MW，較上年提高 660MW，同比增長 %；最大峰 谷差 940MW。 寧東地區(qū)位于寧夏東部，是寧夏重要的能源基地，寧東電網(wǎng)供電區(qū)域包括鹽池縣及靈武市部分地區(qū)，截至 2020 年底，寧東供電局電網(wǎng)最高運行電壓為330kV，擁有 330kV 變電站 2 座，主變 2 臺，總?cè)萘繛?480MVA,線路 6 條，總長 公里； 220kV 變電所 1 座，主變壓器 2 臺，總?cè)萘繛?180MVA， 220kV線路 3 條，總長 公里； 110kV 變電所 8 座，主變壓器 15 臺，總變電容量為 ， 110kV 線路 17 條，總長 公里。 2020 年寧東供電局全年共完成售電量約 億 ， 2020 年售電量達(dá)到 億 。 2020 年新投產(chǎn)銀川東 ~鹽池變 330kV 輸變電工程，主變?nèi)萘?40 MVA； 110kV 雙廟變 63 MVA。 電站與系統(tǒng)連接方案設(shè)想 “寧夏發(fā)電集團(tuán)光伏發(fā)電扶貧工程 ”裝機(jī)容量 。計劃 一年內(nèi) 建成。 本報告先提出 寧夏發(fā)電集團(tuán)光伏發(fā)電扶貧工程 中的發(fā)電系統(tǒng) 接入設(shè)計 設(shè)想 ，便于 系統(tǒng) 進(jìn)行總布置，下階段接入系統(tǒng)設(shè)計及審查批準(zhǔn)后，以批準(zhǔn)的接入系統(tǒng)方案為準(zhǔn)。 接入系統(tǒng)設(shè)想：由于單套系統(tǒng)建于 學(xué)校 屋頂 或靠近村配電柜的建筑屋頂 上，且并網(wǎng)逆變電壓為交流 380V 或 220V，因此根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量，宜接入 村配電柜中并網(wǎng)。 設(shè)置雙計量表，便于核算用電量與售電量。 花蘆村 用電負(fù)荷現(xiàn)狀與未來預(yù)測 根據(jù)調(diào)查，目前農(nóng)村戶平均生活用電 500kWh/年左右 。 寧夏 第十一個五年規(guī)劃綱要中 指出 經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重點和任務(wù) 是 高度重視能源和電網(wǎng)建設(shè)。 要求 進(jìn)一步加快農(nóng)村、城市電網(wǎng)建設(shè)和改造步伐。根據(jù)農(nóng)村負(fù)荷發(fā)展需要，規(guī)劃布局合理的電源保障，在加強(qiáng)配電網(wǎng)絡(luò)的同時，提高配電網(wǎng)的電纜化率，提供更高的供電質(zhì)量和供電可靠性，滿足用戶對電能的高質(zhì)量需求?！笆晃?”期間，農(nóng)電負(fù)荷將保持每年增長 10—15%的水平， 2020 年總用電負(fù)荷 萬 KW，年用電量 億 kWh。改造部分農(nóng)村電網(wǎng) 10KV 線路，形成新的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。規(guī)劃新增 1—2 個變電站，變電站總數(shù)達(dá) 4—5 個，新的變電站設(shè)在開發(fā)區(qū)農(nóng)村東部和中部，使各變電站的供電半徑更合理。 由此可見隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電負(fù)荷也將有較大的增長。居民生活用電也是近年來地區(qū)用的電重要增長點，比重也在逐年增加。預(yù)計到 2020 年，農(nóng)村戶平均生活用電有望達(dá)到 1000kWh/年，到 2020 年，有望達(dá)到 2020kWh/年，為此電力生產(chǎn)行業(yè)有較大潛力。 4. 寧夏光 能資源 區(qū)域光資源概況 寧夏太陽輻射總量及時空分布 寧夏太陽能資源豐富，是我國太陽輻射的高能區(qū)之一。據(jù) 19612020 年寧夏太陽輻射資料統(tǒng)計表明 ,全區(qū)平均 5781MJ/ （見圖 311） ,其空間分布特征是北部多于南部，南北相差約 1000MJ/，靈武、同心最大，達(dá) 6100 MJ/ 以上。且太陽輻射能直接輻射多、散射輻射少，對于太陽能利用十分有利。全年平均總云量低于 5 成，晴天多，陰天少，日照時數(shù)多達(dá) 2835h，年日照百分率達(dá)64%，北部石嘴山地區(qū)年日照時數(shù)高達(dá) 3100 h。在全國 31 個省會城市太陽能可利用狀況綜合排序中，銀川太陽能可利用狀況在全國排序占第三位，僅次于拉薩和呼和浩特，固原排序占第十二位。表明寧夏太陽能資源豐富，有著得天獨厚的優(yōu)越條件，太陽能開發(fā)利用潛力巨大。 寧夏太陽能隨季節(jié)變化較大，以夏季最多，春秋兩季次之，冬季最少。其地理分布特點與年總量的分布特點一致，各季節(jié)都是北多南少，各季節(jié)都是南部變化幅度大，中北部分布較均勻。 年內(nèi)各月太陽輻射量的變化，取決于太陽高度角的升降變化。每年春季隨著太陽高度角的抬升，太陽輻射也隨之增大。到夏至日（ 6 月 21日），北半球太 陽高度角最高，銀川地區(qū)中午太陽高度角為 75 度，是一年太陽高度的最高點，因而 6 月份也是寧夏各地月總輻射的最大月份，為 620～ 729 MJ/ 。 6 月份之后，太陽高度角逐漸降低，月太陽輻射量也隨之減少，到冬至日（ 12 月 23 日），太陽高度角達(dá)最低，銀川中午太陽高度角僅有 28 度，所以 12 月份是全區(qū)月輻射量最少的月份，僅有 274～～ 314 MJ/ ，是 6 月份的 40%左右。 圖 411 寧夏太陽輻射年總量分布圖 圖 412 寧夏 6 月太陽能分布圖 圖 413 寧夏 12月太陽能分布圖 寧夏太陽能日照時數(shù)分布 寧夏年日照時數(shù)在空間分布上呈現(xiàn)南少北多的趨勢，從南部的 2270h增加到北部的 3112h，同心、鹽池以北地區(qū)在 2900h 以上，固原以南地區(qū)少于 2500h。 寧夏日照時數(shù)隨季節(jié)變化也較大，以夏季最多，春秋兩季次之，冬季最少。其地理分布特點與年日照時數(shù)的分布特點一致，各季節(jié)都是北多南少，其中，夏季的日照時數(shù)分布呈現(xiàn)南北兩端變化幅度較大、中部分布均勻的形式，其余各季節(jié)都是南部變化幅度大，中北部分布較均勻。 花蘆村 光資源 資料 花蘆村 日照強(qiáng)度數(shù)據(jù) 面向赤道的傾斜表面 月平均輻射量 (kWh/m2/day) Lat Lon Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec 年平均值 水平面 漫射 直射 Tilt 0 Tilt 22 Tilt 37 Tilt 52 Tilt 90 最佳值 最佳角 資料來源是由美國 NASA 地球科學(xué)項目公布的 22 年期衛(wèi)星氣象數(shù)據(jù)的月平均值 。 光伏電站光資源計算及評價 花蘆村 年 水平面 平均日輻照量 kWh/m2/day，相當(dāng)于 MJ/m2。年平均最佳傾角為 度，最佳年平均日輻照量為 kWh/m2/day。平均年輻照量為 2044 kWh/m2/year。 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(jì)效益。 5 裝機(jī)容量的確定、光伏太陽能板陣選擇及發(fā)電量估算 裝機(jī)容量及光伏太陽能板選擇 裝機(jī)容量 寧夏發(fā)電集團(tuán)光伏發(fā)電扶貧工程 裝機(jī)容量 為 屋頂光伏發(fā)電 系統(tǒng)。分成 3 個自然村安裝。 光伏太陽能板選擇 為了拉動寧夏自治區(qū)內(nèi)需，配合寧夏自治區(qū)政府實施 “太陽能屋頂 工程 ”， 晶體硅太陽能組件選擇寧夏發(fā)電集團(tuán)生產(chǎn)的產(chǎn)品 。 晶體硅太陽能板具有長期物理特性 、電氣性能穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率高的特點，適合各類規(guī)模并網(wǎng)項目使用。在單塊太陽能組件功率的選擇上，以大功率單組件如160Wp 以上的太陽能組件為首選，目的是減少組件間連接電纜的損耗，減少組件邊框占用面積，增大電池板的有效面積，提高發(fā)電效率。 光伏發(fā)電系統(tǒng)通過將大量的同規(guī)格、同特性的太陽能電池組件，經(jīng)過若干電池組件串聯(lián)成一串以達(dá)到逆變器額定輸入電壓，再將這樣的若干串電池板并聯(lián)達(dá)到系統(tǒng)預(yù)定的額定功率。為了避免它們之間的相互遮擋，須按一定的間距進(jìn)行布置，構(gòu)成一個方陣，這個方陣稱之為光伏發(fā)電方陣。其中由同規(guī)格、同特性的若干太 陽能電池組件串聯(lián)構(gòu)成的一個回路是一個基本陣列單元。 參考 太陽能組件 產(chǎn)品為 175 太陽能組件。 電池組件參數(shù)如下：額定功率： 175W； 額定輸出電壓： ； 開路電壓： ； 短路電流： ； 峰值電流： ； 外形： 1580808mm； 重量： kg。 項目具體實施中，可根據(jù) 實際提供的 太陽能板規(guī)格 再進(jìn)行設(shè)計。 太陽能光伏方陣單元型式的確定 寧夏發(fā)電集團(tuán)光伏發(fā)電扶貧工程 中每套系統(tǒng)安裝地點為 建筑 屋頂，考慮太陽能組件固定安裝方式，且應(yīng)與建筑物相結(jié)合。根據(jù) 花蘆村 緯度，并網(wǎng)太陽能系 統(tǒng)的太陽能板傾角按 度考慮； 裝機(jī)容量為 ， 分成 3 個子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)采用 96 塊 175Wp太陽能板，共 ， 16 塊串聯(lián) X6 組并聯(lián)；選用 20KW 的并網(wǎng)逆變器。 系統(tǒng)需占屋頂面積為： 13 米 X9 米 = 117 米 2。 系統(tǒng)占屋頂總面積為 351米 2。 上網(wǎng)電量估算 日照時數(shù) 花蘆村 水平年平均日輻照量 kWh/m2/day，相當(dāng)于 MJ/m2。年平均最佳傾角為