【文章內(nèi)容簡介】 截至 2022 年底，寧夏全口徑發(fā)電總裝機(jī)容量為 萬千瓦，其中火電 萬千瓦；水電 萬千瓦；風(fēng)電 萬千瓦。火電、水電、風(fēng)電比重分別為 %、 %、%，電網(wǎng)以火電為主?；痣娧b機(jī)比重過大，每年耗用大量燃煤，COSO2 等排放量造成生態(tài)環(huán)境的破壞和嚴(yán)重的環(huán)境污染。寧夏回族自治區(qū)的再生能源中，水能資源的開發(fā)利用程度已較高。除水電外，相對于其他再生能源，風(fēng)電開發(fā)已日趨成熟，寧夏發(fā)電集團(tuán)在寧夏回族自治區(qū)已建成多個風(fēng)力發(fā)電場。但相對寧夏所具有的豐富的太陽能資源卻遠(yuǎn)未得到利用，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和社會效益等因素，積極推進(jìn)“農(nóng)村屋頂光伏發(fā)電工程” 、大力研究太陽能并網(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?。與這種技術(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。基于這種認(rèn)識，寧夏發(fā)電集團(tuán)在 2022 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） 2022 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 2022 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 2022 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 2022年底增長 ％，其中火電 6912MW，占 %；水電 ，占%；風(fēng)電 ，占 %。2022 年寧夏電網(wǎng)全年全社會用電量達(dá)到 億 ，同比增長%，2022 年全網(wǎng)累計統(tǒng)調(diào)用電量 億 ，同比增長 %。2022 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 2022 年底，寧東供電局電網(wǎng)最高運(yùn)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?80MVA，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。2022 年寧東供電局全年共完成售電量約 億 ，2022 年售電量達(dá)到 億 。2022 年新投產(chǎn)銀川東 ~鹽池變 330kV 輸變電工程，主變?nèi)萘?240 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。 “十一五 ”期間，農(nóng)電負(fù)荷將保持每年增長 10—15%的水平，2022 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 2022 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 2022kWh/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) 19612022 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(dú)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 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。按 1kW/m2 照度折算，年日照時數(shù)為 2044h。 計算全年上網(wǎng)電量時應(yīng)考慮以下因素? 光伏電站占地面積大，直流側(cè)電壓低，電流大，導(dǎo)線有一定的損耗，因此考慮系統(tǒng)中線纜損耗，取值 1%。? 太陽能電池板之間存在一定的特性差異，取一致性 97%。? 光伏并網(wǎng)逆變器的效率約為 92%～95% （歐洲效率） ，且晚上不發(fā)電時還存在空載損耗，故本項目逆變器的效率都按最小效率值即逆變器效率92%考慮（考慮了夜晚的空載損耗） 。另外考慮隔離變壓器效率 97%? 考慮大氣清潔度、灰塵覆蓋等對日照的影響，取系統(tǒng)效率為 98% 上網(wǎng)電量估算裝機(jī)容量為 。全年發(fā)電量約等于： 2044h＝。綜合考慮上述因素，全年上網(wǎng)電量約等于：99%97%92%97%98%＝日平均上網(wǎng)電量約等于： /365 天＝237kWh按照實際裝機(jī)容量 計算的上網(wǎng)年等效利用小時數(shù)為：247。= 小時 并網(wǎng)逆變器選型與系統(tǒng)設(shè)計方案每個子系統(tǒng)采用一個 20KW 并網(wǎng)逆變器。整個系統(tǒng)將采用 3 臺并網(wǎng)逆變器。整套屋頂光伏系統(tǒng)的運(yùn)行控制都依靠并網(wǎng)逆變器承擔(dān)。 并網(wǎng)逆變器特點：（1）并網(wǎng)逆變器可以將光伏電池發(fā)出的直流電能逆變成交流 380V、50Hz的正弦波電流，一方面向本地用電設(shè)備供電，另一方面又可將剩余電能輸送到電網(wǎng)；（2）每棟建筑即是電能的消耗者又是獨(dú)立的發(fā)電個體；（3）系統(tǒng)平時全自動運(yùn)行，無需用戶干預(yù)。白天隨著太陽升起，系統(tǒng)自動將太陽能所發(fā)電能接入電網(wǎng)，與市電一起共同為本建筑物中負(fù)載供電；傍晚日落西山或連續(xù)陰雨天，太陽能發(fā)電低于逆變器輸入電壓時，逆變器自動將太陽能作離網(wǎng)處理，并時刻監(jiān)測市電狀況。（4）具有直流電壓工作范圍寬的特點，可以更充分有效地利用太陽能；（5）產(chǎn)品