【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 樣板居住小區(qū)建設(shè)，為大都市太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用做出示范。 XX市太陽(yáng)能資源可利用情況XX市位于湖南中南部，處于東經(jīng)112176。30’53”——112176。31’06”，北緯26176。55’92”—26176。56’84”，—，雖然處于我國(guó)太陽(yáng)能資源四類地區(qū)，但由于地處“衡韶干旱走廊”，太陽(yáng)能資源豐富，根據(jù)XX市氣象局近5年的統(tǒng)計(jì)資料，℃，日照充裕，日平均氣溫≥10℃℃，持續(xù)期達(dá)235天，，無(wú)霜期達(dá)293天。，適合建設(shè)太陽(yáng)能光伏電站。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的環(huán)保效果預(yù)測(cè)光伏發(fā)電屬于清潔可再生能源，無(wú)論從能源角度，還是從環(huán)境角度，都是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)，光伏并網(wǎng)發(fā)電的推廣應(yīng)用，無(wú)疑會(huì)帶來(lái)良好的環(huán)境效益?？梢源致杂?jì)算“環(huán)境效益”如下：①每KWh電耗煤：目前我國(guó)發(fā)電耗煤為平均390g標(biāo)煤/KWh(能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯編，國(guó)家計(jì)委能源所，p16)②每發(fā)1KWh電排放CO2C + O2 = CO212 32 4444/12180。390 =1430g CO2/KWh 187。 CO2/KWh=180。103TCO2/KWh③。④每瓦光伏組件平均每年相當(dāng)減排CO2噸數(shù)180。180。103噸CO2/KWh＝180。103T按照EPIA的估計(jì)。我國(guó)到2010年太陽(yáng)能電池的累計(jì)用量將達(dá)到600MWp，預(yù)計(jì)其中五分之一是并網(wǎng)發(fā)電，五分之四是獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，則相當(dāng)于減排二氧化碳135萬(wàn)噸；2020年光伏發(fā)電累計(jì)安裝30GWp，將減排6750萬(wàn)噸。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的社會(huì)效益預(yù)測(cè)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有利于增加就業(yè)機(jī)會(huì)，穩(wěn)定社會(huì)。就業(yè)人數(shù)估算如下：19992000年：我國(guó)光伏技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的就業(yè)總?cè)藬?shù)約3000人(包括研究開(kāi)發(fā),光伏產(chǎn)業(yè)，蓄電池部分生產(chǎn)人員，逆變器/控制器,系統(tǒng)集成,產(chǎn)品營(yíng)銷等),光伏產(chǎn)量約3MWp，平均1KWp/人；20052010年:②每發(fā)1KWh電排放CO2C + O2 = CO212 32 4444/12180。390 =1430g CO2/KWh 187。 CO2/KWh=180。103TCO2/KWh③。④每瓦光伏組件平均每年相當(dāng)減排CO2噸數(shù)180。180。103噸CO2/KWh＝180。103T按照EPIA的估計(jì)。我國(guó)到2010年太陽(yáng)能電池的累計(jì)用量將達(dá)到600MWp，預(yù)計(jì)其中五分之一是并網(wǎng)發(fā)電，五分之四是獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，則相當(dāng)于減排二氧化碳135萬(wàn)噸；2020年光伏發(fā)電累計(jì)安裝30GWp，將減排6750萬(wàn)噸。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的社會(huì)效益預(yù)測(cè)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有利于增加就業(yè)機(jī)會(huì)，穩(wěn)定社會(huì)。就業(yè)人數(shù)估算如下：19992000年：我國(guó)光伏技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的就業(yè)總?cè)藬?shù)約3000人(包括研究開(kāi)發(fā),光伏產(chǎn)業(yè)，蓄電池部分生產(chǎn)人員，逆變器/控制器,系統(tǒng)集成,產(chǎn)品營(yíng)銷等),光伏產(chǎn)量約3MWp，平均1KWp/人；20052010年:20102020年:平均3KWp/人我國(guó)到2010年如果能達(dá)到預(yù)期的年生產(chǎn)量180MWp太陽(yáng)能電池的發(fā)展目標(biāo)，則光伏工業(yè)所能提供的就業(yè)機(jī)會(huì)將達(dá)到45萬(wàn)人；，則所能提供的就業(yè)機(jī)會(huì)將達(dá)到2450萬(wàn)人。第四章 廠址選擇與建廠條件由于300MW并網(wǎng)光伏電站共有569600塊175Wp光伏電池組件，根據(jù)湖南省的地理環(huán)境及我省的太陽(yáng)能資源分布情況（太陽(yáng)高度角約22度，方位角約44度），包括安裝、維護(hù)通道、配電廠房在內(nèi)，每片1580*808mm、175Wp電池組件占地3平方米，選擇國(guó)有沙地或裸巖石礫地，可減低占地成本?！S址選擇選擇一 XX縣樟樹(shù)鄉(xiāng)羅洪村。建廠條件座落西渡（省級(jí)）經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，緊鄰樟樹(shù)11萬(wàn)伏變電站。位于省道S315線（高級(jí)瀝青路面）側(cè)旁，距XX市區(qū)6公里。成片紫色頁(yè)巖丘陵荒山面積約3190畝。氣候狀況我縣沿S315線是有名的衡邵干旱走廊，日照時(shí)間長(zhǎng)，陽(yáng)光很充足，年無(wú)霜期270320天，年降雨量：。年平均氣溫：選址二蒸湘區(qū)呆鷹嶺鎮(zhèn)高嶺村建廠條件高嶺村地域?qū)掗煟貏?shì)較平坦，山地面積占有率高，全村共有集體性質(zhì)的紫色頁(yè)巖山地3500余畝，可滿足本項(xiàng)目用地需求。同時(shí)，高嶺村東、西、南三面共有50萬(wàn)伏、22萬(wàn)伏、11萬(wàn)伏變電站四座，距離均在十公里內(nèi)，方便本項(xiàng)目發(fā)電并網(wǎng)。氣候狀況XX市地處衡邵盆地，有干旱走廊之稱。XX市蒸湘區(qū)呆鷹嶺鎮(zhèn)高嶺村地處XX市西郊，位于東經(jīng)112176。30’53”——112176。31’06”，北緯26176。55’92”—26176。56’84”，—，℃，日平均氣溫≥10℃℃，持續(xù)期達(dá)235天，，無(wú)霜期達(dá)293天。選址三珠暉區(qū)新田樓塘組、平田村五家組建廠條件新田樓塘組、平田村五家組距市中心15公里，距東外環(huán)線、衡棗高速公路4公里，距107國(guó)道2公里。北面1公里有220KV東陽(yáng)變電站，該地段范圍內(nèi)主要以山地為主，僅有少量荒地，土地利用無(wú)政策障礙。土地面積3000余畝，平均落差在10米左右，未來(lái)項(xiàng)目的二期工程建設(shè)可在尾沙壩退役后可直接利用尾沙壩土地，也可向南任意擴(kuò)展，便于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。氣候狀況新田村、平田村位于東經(jīng)112176。41′，北緯26176。48′。根據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)夏秋兩季經(jīng)常出現(xiàn)連旱天氣?！?；日平均氣溫≥10℃℃，持續(xù)期為260天；；無(wú)霜期達(dá)318天。第五章 太陽(yáng)能并網(wǎng)光伏發(fā)電站技術(shù)方案 300MW晶體硅太陽(yáng)能并網(wǎng)光伏發(fā)電站運(yùn)行原理 太陽(yáng)光發(fā)電是指無(wú)需通過(guò)熱過(guò)程直接將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式。光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能電池這種半導(dǎo)體電子器件有效地吸收太陽(yáng)光輻射能，并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式，是當(dāng)今太陽(yáng)光發(fā)電的主流,通常所說(shuō)太陽(yáng)光發(fā)電就是指太陽(yáng)能光伏發(fā)電。太陽(yáng)能并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，就是利用以光生伏打效應(yīng)原理制成的太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能的，這種發(fā)電系統(tǒng)就叫做太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的功率流原理如下圖：它由太陽(yáng)能電池方陣、光伏陣列防雷匯流箱、直流防雷配電柜、光伏并網(wǎng)逆變器、交流升壓配電系統(tǒng)等部分組成，其系統(tǒng)組成如框圖所示。由太陽(yáng)能電池片組成的太陽(yáng)能光伏電池組件方陣在太陽(yáng)光的照射下，產(chǎn)生一定的直流電壓和電流，經(jīng)過(guò)防雷匯流箱和直流防雷配電柜匯聚到并網(wǎng)逆變器直流輸入端，逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成AC380V、頻率50Hz低壓交流電，升壓配電系統(tǒng)將380V交流電轉(zhuǎn)換成35KV交流電并接入電網(wǎng)。 主要硬件設(shè)施選擇 太陽(yáng)能電池組件選擇太陽(yáng)能電池組件工作原理太陽(yáng)能電池組件方陣是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)將光能轉(zhuǎn)換成電能的核心部件，太陽(yáng)能電池片就是這些核心部件里的關(guān)鍵器件；太陽(yáng)能是一種輻射能，它必須借助于能量轉(zhuǎn)換器才能轉(zhuǎn)換成為電能。這種把光能轉(zhuǎn)換成電能的能量轉(zhuǎn)換器，就是太陽(yáng)能電池片。太陽(yáng)能硅電池原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)。就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng)。當(dāng)太陽(yáng)光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時(shí)，就會(huì)在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓．叫做光生電壓這種現(xiàn)象，就是著名的光生伏打效應(yīng)，使PN結(jié)短路，就會(huì)產(chǎn)生電流。眾所周知，物質(zhì)的原子是原子核和電子組成的，原子核帶正電．電子帶負(fù)電。電子就像行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣．按照一定的軌道圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)。單晶硅的原子是按照一定的規(guī)律排列的，硅原了的最外電子殼層帶有4個(gè)電子，如圖所示，每個(gè)原子的外層電子都有固定的位置，并受原子核的約束。它們?cè)谕鈦?lái)能量的激發(fā)下，如受到太陽(yáng)光輻射時(shí)，就會(huì)擺脫原子核的束縛而成為自由電子，同時(shí)在它原來(lái)的地方留出一個(gè)空位，即半導(dǎo)體物理學(xué)中所謂的“空穴”。由于電子帶負(fù)電，空穴就表現(xiàn)為帶正電。電子和空穴就是單晶硅中可以運(yùn)動(dòng)的電荷。在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的。如果在硅晶體中摻人能夠俘獲電子的硼、鋁、鎵、銦等雜質(zhì)元素，那么就構(gòu)成了空穴型半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱P型半導(dǎo)體。如果在硅晶體中摻入能夠釋放電子的磷、砷或銻等雜質(zhì)元素．那么就構(gòu)成了電子型的半導(dǎo)體，簡(jiǎn)稱N型半導(dǎo)體。若把這兩種半導(dǎo)體結(jié)合在一起，由于電子和空穴的擴(kuò)散，在交界面處便會(huì)形成PN結(jié)，并在結(jié)的兩邊形成內(nèi)建電場(chǎng)，又稱勢(shì)壘電場(chǎng)。由于此處的電阻特別高，所以也稱為阻擋層。當(dāng)太陽(yáng)光照射PN結(jié)時(shí)，在半導(dǎo)體內(nèi)的原子由于獲得了光能而釋放電子，同時(shí)相應(yīng)地便產(chǎn)生了電子空穴對(duì)．并在勢(shì)壘電場(chǎng)的作用下，電子被驅(qū)向N型區(qū)，空穴被驅(qū)向P型區(qū)，從而使N型區(qū)有過(guò)剩的電子．P型區(qū)有過(guò)剩的空穴。于是，就在PN結(jié)的附近形成了與勢(shì)壘電場(chǎng)力方向相反的光生電場(chǎng)，如圖所示。光生電場(chǎng)的一部分抵消勢(shì)壘電場(chǎng)，其余部分使P型區(qū)帶正電。 　　　　　　　　 太陽(yáng)能電池能級(jí)圖N型區(qū)帶負(fù)電；于是，就使得在N型區(qū)與P型區(qū)之問(wèn)的薄層產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，即光生伏打電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)接通外電路時(shí)便有電能輸出。這就是PN結(jié)接觸型單晶硅太陽(yáng)能電池發(fā)電的基本原理。若把幾十個(gè)、數(shù)百個(gè)太陽(yáng)能電池單體串聯(lián)、并聯(lián)起來(lái)，便可獲得幾十瓦到兩百多瓦的輸出功率，從而組成太陽(yáng)能電池組件，太陽(yáng)能電池組件再經(jīng)過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)組成太陽(yáng)能電池方陣，如圖11所示，電池方陣能夠輸出足夠功率供負(fù)載使用。圖11 太陽(yáng)能電池的單體、組件、組件方陣 300MW的太陽(yáng)能發(fā)電站電池組件的選擇在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，特別是大型光伏電站，普遍選用具有較大功率的光伏電池組件，本系統(tǒng)選用單塊175Wp（35V）單晶硅光伏電池組件，其工作電壓約為35V，開(kāi)路電壓約為44V。對(duì)于接到同一臺(tái)并網(wǎng)逆變器的光伏電池組件，為了使光伏電池組件工作在最大功率點(diǎn)，要求使用同類型的光伏電池組件，且朝向保持一致。 一般情況下，光伏電池組件的參數(shù)指標(biāo)是在標(biāo)準(zhǔn)情況下(STC)測(cè)得的，環(huán)境溫度為25℃。但環(huán)境溫度的變化會(huì)影響光伏電池組件開(kāi)路電壓的變化，兩者之間的關(guān)系為3mV/℃左右，所以在設(shè)計(jì)光伏電池組件串聯(lián)數(shù)量時(shí)，一定要考慮溫度的變化范圍。根據(jù)250K3并網(wǎng)逆變器的MPPT電壓范圍：480Vdc～820Vdc，輸入的最大開(kāi)路電壓為880V，最佳直流電壓工作點(diǎn)為：560Vdc。 經(jīng)過(guò)計(jì)算：560V/35V＝16,得出：每個(gè)電池串列可采用16塊電池組件串聯(lián)，光伏電池串列的峰值工作電壓：560V，開(kāi)路電壓：720V，滿足250K3逆變器的工作電壓范圍。每個(gè)250KW的并網(wǎng)單元配置89個(gè)電池串列，共1424塊175Wp光伏電池組件；1MWp并網(wǎng)發(fā)電單元需配置356個(gè)電池串列，共5696塊175Wp光伏電池組件；300MWp并網(wǎng)發(fā)電單元需配置35600個(gè)電池串列，共569600塊175Wp光伏電池組件。 逆變控制設(shè)備的選?。?） 光伏陣列防雷匯流箱系統(tǒng)使用的匯流箱工作模式采用6進(jìn)1出，即把相同規(guī)格的6路電池串列輸入經(jīng)匯流后輸出1路直流。 匯流箱具有以下特點(diǎn)：1）防護(hù)等級(jí)IP65，防水、防灰、防銹、防曬、防鹽霧，滿足室外安裝的要求；2）同時(shí)接入6路電池串列，每路電池串列的允許最大電流10A；3）每路接入電池串列的開(kāi)路電壓值可達(dá)900V；4）每路電池串列的正負(fù)極都配有光伏專用中壓直流熔絲進(jìn)行保護(hù)，其耐壓值為DC1000V；5）直流輸出母線的正極對(duì)地、負(fù)極對(duì)地、正負(fù)極之間配有光伏專用中壓防雷器，其額定電流≥15KA，最大電流≥30KA；6）直流輸出母線端配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲鳎?）光伏陣列防雷匯流箱選取技術(shù)參數(shù)如下： 直流輸入路數(shù)6路（6路正極、6路負(fù)極） 直流輸出路數(shù) 1路正極，1路負(fù)極直流輸入的正負(fù)極線徑 4mm2 直流輸出的正負(fù)極線徑 25mm2 （2）直流防雷配電柜光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)配置的直流防雷配電柜，安裝在室內(nèi)，主要是將匯流箱輸出的直流電纜接入后進(jìn)行匯流，再與并網(wǎng)逆變器連接，方便操作和維護(hù)。 選取時(shí)參考主要性能特點(diǎn)如下：1）一個(gè)250KW并網(wǎng)單元配置1臺(tái)直流防雷配電柜；2）一個(gè)直流防雷配電柜具有15路直流輸入接口，可接15臺(tái)匯流箱；3）每路直流輸入側(cè)都配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲骱头婪炊O管；4）直流母線輸出側(cè)都配置光伏專用防雷器，其額定電流≥15KA，最大電流≥30KA；5）直流母線輸出側(cè)配置1000V直流電壓顯示表；直流防雷配電柜按照250KW的直流配電單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，直流輸入接15路匯流箱，直流輸出接250K3并網(wǎng)逆變器，300MWp并網(wǎng)單元需配置