【文章內(nèi)容簡介】 射量分別為每平方米5800MJ和6400MJ；隴南地區(qū)相對(duì)較低，年太陽總輻射量僅4800～5200MJ；其余地區(qū)為52005800MJ。除隴南地區(qū)外，某省年太陽總輻射量比同緯度的華北、東北地區(qū)都大。某省以夏季太陽總輻射最多，冬季最少，春季大于秋季。7月各地太陽總輻射量為每平方米560～740MJ；1月為260～380MJ；4月為480～630MJ；10月為300～480MJ。太陽總輻射冬季南北差異小，春季南北差異大。某省各地年日照時(shí)數(shù)在17003320小時(shí)之間，自西北向東南逐漸減少。河西走廊西部年日照時(shí)數(shù)，在3200小時(shí)以上；隴南南部，在1800小時(shí)以下；其余地區(qū)在2000～3000小時(shí)之間。某市太陽能資源由某氣象局(國家基準(zhǔn)氣候站)提供的某地區(qū)各月氣象資料見下表:表6某地區(qū)氣象資料信息表月份月輻射量MJ/M2月均日照時(shí)間日出時(shí)(北京時(shí))日落時(shí)(北京時(shí))夜間最低溫度（℃）晝最高溫度（℃）平均降雨量（MM）12345678910111217合計(jì)3362表7 某地區(qū)太陽輻射數(shù)據(jù)表月份月輻射總量(MJ/㎡)(MJ/㎡ )月輻射總量(KWH/㎡)日平均輻射量(KWH/㎡)白天最高溫度(℃)夜間最低溫度(℃)12345678910111210合計(jì)圖2某市日均輻射量和最高、最低溫度27甘肅匯能新能源技術(shù)設(shè)計(jì)所某地區(qū)平均10年氣象資料供給表（1990－2000年）表8某地區(qū)平均10年氣象資料供給表月份項(xiàng)目123456789101112全年太陽總輻射（MJ/m2）日照時(shí)數(shù)（H）3362晴天日數(shù)(天)113陰天日數(shù)（天）6平均最高氣溫（℃）平均最低氣溫（℃）1029平均降雨量（mm）其他氣象數(shù)據(jù)表9某地區(qū)其他氣象數(shù)據(jù)表平均風(fēng)速 m/s最大風(fēng)速 m/s連續(xù)大風(fēng)天數(shù)最長連續(xù)無日照天數(shù)發(fā)生月份惡劣天氣一年中發(fā)生的次數(shù)及月份雷6次/年發(fā)生月份6強(qiáng)風(fēng)4次/年發(fā)生月份7沙塵7次/年發(fā)生月份6暴風(fēng)雨發(fā)生月份暴雪發(fā)生月份（二）場址條件場址地理位置：場址位于某市七里鎮(zhèn)西南，距市區(qū)13km。東經(jīng)92176。30′，北緯40176。04′。平均海拔1200m，距國道215線1 km。距110KV、容量為51500KVA的楊家橋變電站11 km。㎡，日照小時(shí)數(shù)3362h，最大陣風(fēng)風(fēng)速14m/s，沙塵天數(shù)7d/y。℃，場地開闊、平坦，周圍無高大建筑和遮擋物，土質(zhì)為砂礫戈壁灘，地下水水位35m。站點(diǎn)處于某—黨河—玉門關(guān)—雅丹地貌旅游線路必經(jīng)之地。見附件。場址建設(shè)條件：（1）富集的太陽光照資源，保證很高的發(fā)電量；（2）靠近主干電網(wǎng)，以減少新增輸電線路的投資；（3）主干電網(wǎng)的線徑具有足夠的承載能力，在基本不改造的情況下有能力輸送光伏電站的電力；（4）離用電負(fù)荷中心市區(qū)13km，以減少輸電損失；（5）便利的交通、運(yùn)輸條件和生活條件；（6）場地開闊、平坦，擴(kuò)容空間大；（7）能產(chǎn)生附加的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益，有助于抵消部分電價(jià)成本；（8）良好的示范條件，讓公眾認(rèn)識(shí)和接受光伏發(fā)電技術(shù)，具有一定的國際影響力。地理地貌：某以黨河水庫下游位沖積扇平原。沙棗墩以東原為黨河原左河道，原黨河經(jīng)過多年沖刷改道，形成現(xiàn)在的永久性固定渠道。在河道以北形成了廣闊的砂礫石戈壁和沙址地帶。地質(zhì)狀況：該地段屬?zèng)_積扇平原頂部，海拔在1050－1400米之間，屬永久固定性砂礫石戈壁，無洪水侵?jǐn)_，地域開闊，經(jīng)水文地址部門鉆探砂礫層厚度為10－12米，12－25米為沙質(zhì)土層，25－40米為細(xì)砂礫土層。凍土深度：凍土與地溫度的變化有密切的關(guān)系。當(dāng)?shù)販亟档?℃以下時(shí)，土壤開始凍結(jié)。一般10月就出現(xiàn)夜凍日消現(xiàn)象，11月下旬進(jìn)入穩(wěn)定凍結(jié)期。隨著氣溫的降低，凍土厚度逐漸加深。最大凍土深度發(fā)生在2月下旬或3月上旬。從3月上旬凍土的上下限開始解凍，直到4月凍土化通，大約有一個(gè)月的凍土化期。場地結(jié)論：場地地形平坦，地表水排泄通暢，地下水位埋藏很深，巖土體含水量很小，鹽漬土主要分布于鼻標(biāo)的含碎石粉砂層，場址區(qū)未發(fā)生大面積的鹽漬化，地基土仍保持原狀土層較高的物理力學(xué)性質(zhì)，不會(huì)對(duì)建筑物基礎(chǔ)構(gòu)成較大影響，建議在下一步的工作中進(jìn)一步查明鹽漬土在場地區(qū)內(nèi)平面上和垂直方向上的分布規(guī)律。為了防止生產(chǎn)、生活用水可能對(duì)建筑物周圍的巖土產(chǎn)生次生鹽漬化和對(duì)混凝土及鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性，對(duì)土壤特性進(jìn)行化驗(yàn)分析，必要時(shí)在土建設(shè)計(jì)施工時(shí)，采用抗酸水泥，并切實(shí)做好生產(chǎn)生活用水管理和廢水的有序排放，防止對(duì)建筑物地基產(chǎn)生不良影響。光電場集控中心及升壓變電所和光伏陣列、箱變位置應(yīng)盡量避開沖溝，并考慮采取相應(yīng)的防洪工程措施。五、太陽能光伏電站預(yù)選方案設(shè)計(jì)某市10MWp的太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，推薦采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案，將系統(tǒng)分成10個(gè)1MWp的光伏并網(wǎng)發(fā)電單元，最終實(shí)現(xiàn)將整個(gè)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)接入35KV中壓交流電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電的方案。本系統(tǒng)按照10個(gè)1MWp的光伏并網(wǎng)發(fā)電單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且每個(gè)1MW發(fā)電單元采用4臺(tái)250KW并網(wǎng)逆變器的方案。每個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電單元的電池組件采用串并聯(lián)的方式組成多個(gè)太陽能電池陣列，太陽能電池陣列輸入光伏方陣防雷匯流箱后接入直流配電柜。（一）太陽能電池陣列設(shè)計(jì)太陽能光伏組件選型（1）單晶硅光伏組件與多晶硅光伏組件的比較單晶硅太陽能光伏組件具有電池轉(zhuǎn)換效率高，商業(yè)化電池的轉(zhuǎn)換效率在15%左右，其穩(wěn)定性好，同等容量太陽能電池組件所占面積小，但是成本較高，每瓦售價(jià)約3640元。多晶硅太陽能光伏組件生產(chǎn)效率高，轉(zhuǎn)換效率略低于單晶硅，商業(yè)化電池的轉(zhuǎn)換效率在13%15%，在壽命期內(nèi)有一定的效率衰減，但成本較低，每瓦售價(jià)約3436元。兩種組件使用壽命均能達(dá)到25年，其功率衰減均小于15％。（2）根據(jù)性價(jià)比本方案推薦采用165WP太陽能光伏組件，全部為國內(nèi)封裝組件，其主要技術(shù)參數(shù)見下表： 表12太陽能電池組件性能參數(shù)表峰值功率 （Wp）165短路電流 （Isc）177。開路電壓 （Voc）29177。峰值電壓 (Vmp)177。峰值電流 (Imp)177。額定工作溫度 (℃)43177。2抗風(fēng)力或表面壓力2400Pa,130km/h絕緣強(qiáng)度DC3500V,1min, 漏電電流≤50沖擊強(qiáng)度227g鋼球1m自由落體,表面無損外形尺寸 (mm)131699246重量 (kg)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)效率計(jì)算并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率由光伏陣列的效率、逆變器效率、交流并網(wǎng)等三部分組成。（1）光伏陣列效率η1：光伏陣列在1000W/m2太陽輻射強(qiáng)度下,實(shí)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)換過程中的損失包括：組件的匹配損失、表面塵埃遮擋損失、不可利用的太陽輻射損失、溫度影響、最大功率點(diǎn)跟蹤精度、及直流線路損失等，取效率85%計(jì)算。(2)逆變器轉(zhuǎn)換效率η2：逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比，取逆變器效率95%計(jì)算。（3）交流并網(wǎng)效率η3：從逆變器輸出至高壓電網(wǎng)的傳輸效率，其中主要是升壓變壓器的效率，取變壓器效率95%計(jì)算。（4）系統(tǒng)總效率為：η總＝η1η2η3＝85%95%95%=77%傾斜面光伏陣列表面的太陽能輻射量計(jì)算從氣象站得到的資料，均為水平面上的太陽能輻射量，需要換算成光伏陣列傾斜面的輻射量才能進(jìn)行發(fā)電量的計(jì)算。對(duì)于某一傾角固定安裝的光伏陣列，所接受的太陽輻射能與傾角有關(guān)，較簡便的輻射量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式為：Rβ＝S[sin(α+β)/sinα]+D式中：Rβ——傾斜光伏陣列面上的太陽能總輻射量S ——水平面上太陽直接輻射量D ——散射輻射量α——中午時(shí)分的太陽高度角β——光伏陣列傾角 根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶痔峁┑奶柲茌椛鋽?shù)據(jù)，按上述公式計(jì)算某市不同傾斜面的太陽輻射量，具體數(shù)據(jù)見下表：表10某市不同傾斜面各月的太陽輻射量（KWH/m2）傾角β30176。34176。36176。38176。40176。42176。44176。46176。50176。1月1441472月3月1964月5月2396月7月8月9月19810月19211月12月全年227022702268226322572239從上表的計(jì)算可以看出，176。,傾角等于40176。時(shí)全年接受到的太陽能輻射能量最大,%。確定太陽能光伏陣列安裝傾角為40176。太陽能光伏組件串并聯(lián)方案250KW并網(wǎng)逆變器的直流工作電壓范圍為：450Vdc～880Vdc，最佳直流電壓工作點(diǎn)為：560Vdc。太陽能光伏組件串聯(lián)的組件數(shù)量Ns=560/177。=24（塊），這里考慮溫度變化系數(shù),取太陽能電池組件18塊串聯(lián),單列串聯(lián)功率P= 18165Wp=2970Wp；單臺(tái)250KW逆變器需要配置太陽能電池組件串聯(lián)的數(shù)量Np=250000247。2970≈85列， 1MWP太陽能光伏電伏陣列單元設(shè)計(jì)為340列支路并聯(lián)，共計(jì)6120塊太陽能電池組件。整個(gè)10MWp系統(tǒng)所需165Wp電池組件的數(shù)量M1=106120=61200（塊）。該工程光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)需要165Wp的多晶硅太陽能電池組件61200塊,18塊串聯(lián),3400列支路并聯(lián)的陣列。太陽能光伏陣列的布置（1）光伏電池組件陣列間距設(shè)計(jì)為了避免陣列之間遮陰,光伏電池組件陣列間距應(yīng)不小于D:D=〔arcsin()〕式中Φ為當(dāng)?shù)氐乩砭暥?在北半球?yàn)檎?，南半球?yàn)樨?fù))，H為陣列前排最高點(diǎn)與后排組件最低位置的高度差）。根據(jù)上式計(jì)算，求得：D=5025㎜。 （2）太陽能光伏組件陣列單列排列面布置見下圖：（3）10MWP太陽能光伏組件陣列布置見下圖： 4）總占地面積計(jì)算：10MWp太陽能光發(fā)電場由1700個(gè)單列太陽能光伏陣列構(gòu)成。占地面積=935472 =。土建設(shè)計(jì) （1）10MWp光電場總占地面積 =935米472米= 441400平方米 （2）光伏陣列占地約316000㎡，電站房屋建筑面積約3600平方米。其中：辦公室、展廳、食宿樓：40m20m2=1600㎡；機(jī)房、控制室：80m20m10=1600㎡；工作間、庫房及其它： 20m20m=400㎡；（3），圍欄總長度：(935+472)2=2814m；（4）方陣支架基礎(chǔ)用鋼筋混凝土現(xiàn)澆，預(yù)埋安裝地腳螺栓?？傆?jì)5100個(gè)基礎(chǔ)，單體基礎(chǔ) 。10004002000（二）太陽能光伏方陣直流防雷匯流箱設(shè)計(jì) 如上圖所示，光伏陣列防雷匯流箱具有以下特點(diǎn)：（1） 滿足室外安裝的使用要求；（2） 同時(shí)可接入6路太陽電池串列，每路電流最大可達(dá)10A；（3） 接入最大光伏串列的開路電壓值可達(dá)DC900V；（4） 熔斷器的耐壓值不小于DC1000V；（5） 每路光伏串列具有二極管防反保護(hù)功能；（6） 配有光伏專用高壓防雷器，正極負(fù)極都具備防雷功能；（7） 采用正負(fù)極分別串聯(lián)的四極斷路器提高直流耐壓值，可承受的直流電壓值不小于DC1000V。按照每6個(gè)太陽電池串列單元需要配置1臺(tái)光伏方陣防雷匯流箱，250KW并網(wǎng)逆變器需配置10個(gè)匯流箱，本工程10MWp光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)共需配置400臺(tái)光伏方陣防雷匯流箱。（三）直流配電柜設(shè)計(jì)12345611234562123456101234569器1單元每臺(tái)直流配電柜按照250KWp的直流配電單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，1MWp光伏并網(wǎng)單元需要4臺(tái)直流配電柜。每個(gè)直流配電單元可接入10路光伏方陣防雷匯流箱，10MWp光伏并網(wǎng)系統(tǒng)共需配置