【文章內容簡介】 5美分/度以下；到2050年，太陽能光伏發(fā)電將達到世界總發(fā)電量的10－20％，成為人類的基礎能源之一。光伏發(fā)電的應用形式包括：邊遠無電農牧區(qū)的離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、通信和工業(yè)應用、太陽能應用產品、與建筑結合的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)以及大型并網(wǎng)電站。國際能源機構（IEA）特別將超大規(guī)模光伏發(fā)電（VLSPV）列為其第8項任務（Task8），主要研究、追蹤超大規(guī)模光伏發(fā)電的技術和信息，并在此領域開展國際間的交流和合作。光伏電站正在從小規(guī)模（100kW以下）、中規(guī)模（100kW～1MW）向大規(guī)模（1MW～20MW）和超大規(guī)模（20MW以上）發(fā)展。在20世紀80年代美國就首先安裝了大型光伏電站。發(fā)展至今，已有數(shù)十座大型光伏電站在全世界應運而生。德國是世界上發(fā)展大型光伏電站最領先的國家，迄今已經建成了14座大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，2004年7月份建成5MW并網(wǎng)光伏電站。在希臘克里特島計劃建造的太陽能電站規(guī)模達到50MW。澳大利亞計劃在其沙漠中先期建設一座 10MW的高壓并網(wǎng)光伏電站，并以此為基礎建設GW級光伏電站。葡萄牙最近公布了一 項建造世界最大太陽能電站的計劃，用四到五年的時間，在一個廢棄的鐵礦附近建造 116MW的太陽能光伏電站。以色列計劃在內蓋夫沙漠建設占地面積達400公頃的太陽能光伏電站，該電站在5年內的發(fā)電能力將達100MW，在10年內整個工程全部完工，發(fā)電能力將達到500MW。預計該電站的發(fā)電量將占以色列電力生產量的5%。世界光伏產業(yè)的技術發(fā)展：技術進步是降低光伏發(fā)電成本、促進光伏產業(yè)和市場發(fā)展的重要因素。幾十年來圍繞著降低成本的各種研究開發(fā)項工作取得了顯著成就，表現(xiàn)在電池效率不斷提高、硅片厚度持續(xù)降低、產業(yè)化技術不斷改進等方面，對降低光伏發(fā)電成本起到了決定性的作用。(1)商業(yè)化電池效率不斷提高先進技術不斷向產業(yè)注入，使商業(yè)化電池技術不斷得到提升。目前商業(yè)化晶硅電池的效率達到15％～20％(單晶硅電池16％～20％，多晶硅15％～18％)；商業(yè)化單結非晶硅電池效率5％～7％，雙結非晶硅電池效率6％～8％，非晶硅/微晶硅的迭層電池效率8％～10％，而且穩(wěn)定性不斷提高。電池效率的提高是光伏發(fā)電成本下降的重要因素之一。(2)產業(yè)化規(guī)模不斷擴大生產規(guī)模不斷擴大和自動化程度持續(xù)提高是太陽電池生產成本降低的重要因素。太陽電池單廠生產規(guī)模已經從上世紀80年代的1~5MW/年發(fā)展到90年代的5~30MW/年，2006年25~500MW/年，2007年25~1000MW/年。生產規(guī)模與成本降低的關系體現(xiàn)在學習曲線率LR(LearningCurveRate，即生產規(guī)模擴大1倍，生產成本降低的百分比)上。對于太陽電池 來說，30年統(tǒng)計的結果，LR20％(含技術進步在內)，是所有可再生能源發(fā)電技術中最大的，是現(xiàn)代集約代經濟的最佳體現(xiàn)者之一。 吉林通榆縣位于吉林省西北部，地處東經122度20分~123度30分，北緯44度12分~452度16分，面積8468KM，人口367000人，長白，科鐵公路；嫩通高速橫貫境內。京齊鐵路縱貫東西。年光照均日數(shù)為2900h，相對濕度低，有建成的蓄電站和500kv輸變站。經濟概況吉林通榆社會治安穩(wěn)定，經濟政策趨于務實完善，投資環(huán)境不斷優(yōu)化，基礎設施建設力 度加大，宏觀經濟保護穩(wěn)定增長態(tài)勢，為保宏觀經濟快速穩(wěn)定發(fā)展奠定了堅實基礎。國 民經濟整體保持持續(xù)快速增長，財政收支持續(xù)盈余，銀行運營良好，財政收支保持在合理范 圍內。近年來，吉林通榆經濟持續(xù)快速增長，投資政策和環(huán)境日趨優(yōu)化。吉林通榆與中國南方相比，經濟基礎仍較落后，創(chuàng)新能力較低，但仍具有經濟增速較快，企業(yè)所得稅、個人所得稅、人均工資低等方面優(yōu)勢。 在吉林通榆建設太陽能光伏電站的必要性、可行性和光伏產業(yè)概況 由于能量短缺程度的不斷加深，2010年中國總發(fā)電量為41413億KWH，缺6000萬KWH，電力嚴重緊缺。中國光伏發(fā)展迅猛，中國政府準備在國內開展可再生資源開發(fā)的項目。這項計劃預見到了可替代能源和可再生資源在中國的燃料和能源需求中不斷增長的比例，將給光伏產業(yè)帶來近七萬億的市場需求。中國出臺了鼓勵利用可再生資源生產能源產品的政策，通過制定一系列激勵政策鼓勵新能原生產，標桿電價定為1元/KWH（），電站補貼為9元/W，稅收及資金支持也作出明確的優(yōu)惠。2 站址選擇和氣象條件 基本情況 站址概況（一）位置。30。，吉林省通榆縣，地處東經12220123，北緯44176。1245’16（二）地形與地貌 吉林省通榆縣地處松遼平原西部，地勢平坦，起伏不大，略呈西高東低，海拔約 148米，該場地坐北朝南，地勢西北偏高而東南偏低，落差較緩，現(xiàn)狀是草地（權屬為村集體所有）。（三）氣候 通榆縣新華鎮(zhèn)海拔約 148 米，屬中溫帶干旱大陸性季風氣候。春季干旱多風，夏季雨熱同期，秋季涼爽少雨，冬季寒冷干燥。氣溫平均在6℃。, 太陽能輻射量高達6200MJ。（四）礦產資源 該場址無任何礦藏資源（五）交通 公路：長白公路，科鐵公路，嫩通高速橫貫境內，交通非常方便。鐵路：京齊鐵路通榆站 航空：距烏蘭浩特機場100km 太陽能資源 通榆的太陽能資源 吉林省通榆縣光照平均光照小時數(shù)為2900h。 廠址地區(qū)的太陽能資源及光伏發(fā)電量預測 建立在開闊地的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)基本沒有朝向損失，總體運行綜合效率大約 ％。第一年可利用小時數(shù)為：日照峰值小時數(shù)綜合效率 氣象資料顯示界面 PV3C 日照條件可以看到，太陽輻射量（傾斜表面），表示太陽對電站的輸入能量2900KWh/m2，一個標準太陽強度為 1000W/mm 等效于全年輸入的日照峰值小時數(shù) 2900h，太陽能資源極為豐富。目前大型并網(wǎng)光伏發(fā)電項目系統(tǒng)設計效率約為80%，上述日照峰值小時數(shù)與光伏發(fā)電系統(tǒng)效率相乘，得到光伏發(fā)電系統(tǒng)的首年可利用小時數(shù)為：2900%=，本項目擬采用的光伏電池組件的光電轉換效率衰減速率為10年衰減不超過 10%，25 年衰減不超過 20%。如項目運營期為25 年，25 年運營期內發(fā)電量逐年遞減小時數(shù)為 20%247。25≈19h。25 年運營期中平均年發(fā)電小時數(shù)為 2415h 該50MW并網(wǎng)光伏發(fā)電項目年發(fā)電量為：2415h50MW=12075萬kWh 50MW 光伏發(fā)電項目年可利用小時數(shù)、發(fā)電量預測（KWh）序號年份年可利用小時數(shù)單位發(fā)電量單位 1 第一年2415小時12075萬KWh 2 第二年2396小時11980萬KWh 3 第三年2377小時11885萬KWh 4 第四年2358小時11790萬KWh 5 第五年2339小時11695萬KWh 6 第六年2320小時11600萬KWh 7 第七年2301小時11505萬KWh 8 第八年2282小時11410萬KWh 9 第九年2263小時11315萬KWh 10 第十年2244小時11220萬KWh 11 第十一年2225小時11125萬KWh 12 第十二年2206小時11030萬KWh 13 第十三年2187小時10935萬KWh 14 第十四年2168小時10840萬KWh 15 第十五年2149小時10745萬KWh 16 第十六年2130小時10650萬KWh 17 第十七年2111小時10555萬KWh 18 第十八年2092小時10460萬KWh 19 第十九年2073小時10365萬KWh 20 第二十年2054小時10270萬KWh 21 第二十一年2035小時10175萬KWh 22 第二十二年2016小時10080萬KWh 23 第二十三年1997小時9985萬KWh 24 第二十四年1978小時9890萬KWh 25 第二十五年1959小時9795萬KWh 二十五年共發(fā)電：273375萬KWh 3 電站接入系統(tǒng) 本工程裝機容量為50MW（一期10MW,二期20MW，三期20MW），地址位于吉林省通榆縣。一期工程擬設置 2 臺變壓器，以T 接方式接入20 kV 線路。該電站場址離20KV 線路 僅 200m，而且通訊方便。4 建設規(guī)模和總體方案 通榆有著極為豐富的太陽能資源和適合的土地資源，有條件建設大規(guī)模的太陽能電站。本項目擬在通榆新華建設50MW 并網(wǎng)光伏電站，系統(tǒng)設有儲能裝置，太陽電池將日光轉換成直流電，通過逆變器變換成交流電，通過升壓變壓器升壓并將電力輸送到電網(wǎng)。有陽光時，光伏系統(tǒng)將所發(fā)出的電輸入電網(wǎng)，沒有陽光時不發(fā)電。當電網(wǎng)發(fā)生故障或變電站由于檢修臨時停電時，光伏電站也會自動停機不發(fā)電；當電網(wǎng)恢復后，光伏電站會檢測到電網(wǎng)的恢復，而自動恢復并網(wǎng)發(fā)電。5 光伏電站框圖和設備選型 光伏組件及其陣列設計 根據(jù)通榆項目當?shù)氐木暥群筒煌瑑A角方陣面全年所接受的日照輻射量分布情況，本工程光伏組件采取最佳傾角固定安裝方式。整個50MW光伏發(fā)電系統(tǒng)在并入電網(wǎng)之前分成不同的子系統(tǒng)，即獨立模塊，每個模塊根據(jù)自身安裝功率選擇相應的逆變器或逆變器組合將光伏組件所輸出直流電逆變?yōu)榻涣麟姡⒆罱K通過升壓變壓器升壓，接入當?shù)毓搽娋W(wǎng)。 太陽電池選型 為對比不同材料光伏組件的各項性能指標，本50MW并網(wǎng)光伏發(fā)電工程擬采用（）標準測試條件（STC）為標準條件下：、1000W/㎡的輻照度、25℃的電池溫度： TFSMT2 標準條件下穩(wěn)定功率 Wp＝46W177。5% 額定工作電壓 Vm＝60V177。5% 額定工作電流 Im＝177。5% 開路電壓 Voc ＝79V177。5% 短路電流 Isc ＝177。5% 溫度系數(shù) Pm＝％/℃ 旁路二極管 10A 1000V 最大系統(tǒng)電壓 1000V 橫向結構 激光式樣 邊框 鋁合金，表面陽極氧化 尺寸(寬*長*厚)2100*1200*80mm 工作溫度40～90℃ 重量 15Kg 固定光伏組件模塊 由于太陽能電池組件和并網(wǎng)逆變器都是可根據(jù)功率、電壓、電流參數(shù)相對靈活組合的設備，整個50MW光伏發(fā)電項目可采用模塊化設計、安裝施工。模塊化的基本結構：50MW太陽能電池組件由165個子系統(tǒng)組成，采用固定傾角安裝。每個子系統(tǒng)主要由光伏陣列、相應功率的逆變器以及各級配電裝置構成。這樣設計有如下好處 ●各子系統(tǒng)各自獨立，便于實現(xiàn)梯級控制，以提高系統(tǒng)的運行效率； ●每個子系統(tǒng)是單獨的模塊，由于整個50MW光伏系統(tǒng)是多個模塊組成，各模塊該又由不同的逆變器及與之相連的光伏組件方陣組成組成，系統(tǒng)的冗余度高，不至于由于局部設備發(fā)生故障而影響到整個發(fā)電模塊或整個電站，且局部故障檢修時不影響其 他模塊的運行； ●有利于工程分步實施； 各子系統(tǒng)組件安裝方式及數(shù)量 根據(jù)本項目所在當?shù)鼐暥?，在緯度角附近的朝向正南傾斜面上全年所接受日照輻射總量最多，oo o本工程所在地緯度為44，對固定支架安裝，本工程擬采用朝向正南（方位角0）34 固 定傾角安裝。 太陽電池方陣間距計算 在北半球，對應最大日照輻射接收量的平面為朝向正南，與水平面夾角度數(shù)與當?shù)鼐暥认喈數(shù)膬A斜平面，固定安裝的光伏組件要據(jù)此角度傾斜安裝。陣列傾角確定后，要注意南北向前后陣列間要留出合理的間距，以免前后出現(xiàn)陰影遮擋，前后間距為：冬至日（一年當中物體在太陽下陰影長度最長的一天）上午9：00到下午3：00，組件之間南北方向無陰影遮擋。固定方陣安裝好后傾角不再調整或人工季節(jié)性調整。固定光伏組件方陣的支架采用鍍鋅型鋼插入支架 計算當光伏組件方陣前后安裝時的最小間距D 一般確定原則：冬至當天早9：00至下午3：00太陽能電池組件方陣不應被遮擋。計算公式如下： D=cosβL，L=H/tanα，α=arcsin(sinφsinδ+cosφcosδcosω)，即等于： D=cosβH/tan[arcsin()] 太陽高度角的公式：sinα=sinφsinδ+cosφcosδcosω 太陽方位角的公式：sinβ=cosδsinω/cosα 式中：φ為當?shù)鼐暥龋?δ為太陽赤緯， 度； ω為時角，上午9:00 的時角為45 度。光伏組件排布方式為： 176。，地面坡度約為5 度，經計算，在當?shù)毓夥M件傾角為緯度角34177。1176。范圍內的平面上所接受太陽輻射量最大，本工程擬以 34176。傾角朝向正南固定安裝光伏組件。組件傾斜34176。后，組件上緣與下緣產生相對高度差，陽光下組件產生陰影，為保證在本項目選址地處，冬至日上午九時到下午三時子方陣之間不形成陰影遮擋，經計算，各類型組件傾斜后組件上緣與下緣之間相對高度與前后排安裝距離1500mm 子系統(tǒng)陣列設計 根據(jù)上述參數(shù)并匹配逆變器參數(shù)，我們選用多晶硅太陽能電池，每個太陽能電池串列可采用 6*12 塊電池組件串聯(lián)組成。由于每個電池串列的電流較小，所以先將 4 個電池串列通過防水三通進行并聯(lián)作為 1 路 6 路作為一組并聯(lián)接入一個匯流箱 綜上所述，每個300kW 的并網(wǎng)發(fā)電單元需配置724 個電池串列，即有 7240 塊電池組件。整個系統(tǒng)有165個300kW 并網(wǎng)發(fā)電單元，需配置90500 個電池串列，即有204082 塊電池組件，總功率約為50MW。 光伏電站系統(tǒng)構成總結 本50MW(并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組件、方陣防雷接線箱、并網(wǎng)逆變器、配電保護系統(tǒng)、電力變壓器和系統(tǒng)的通訊監(jiān)控裝置組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要組成如下： ●50MW多晶硅太陽能電池組件及其支架； ●直流監(jiān)測配電箱； ●光伏并網(wǎng)逆變器； ●配電裝置（交流配電和升壓變壓器）； ●系統(tǒng)的計算機監(jiān)控裝置； ●系統(tǒng)的防雷及接地裝置； ●土建、配電房等基礎設施； 6 電氣設計 電氣一次部分 電氣主接線光伏電站電氣主接線 本工程裝機容量為 50MW，擬采用單機容量為 300kW 的逆變器，將整個發(fā)電系統(tǒng)分為 165 個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)配置 1 臺逆變器。每 2MW 設置 1 臺升壓變，容量按 2000kVA 考慮，電壓比為20/。整個電站共配置2 臺升壓變。各子系統(tǒng)通過 電纜將電能輸送至升壓站，升壓站內設置 配電裝置及20kV 配電裝置，主變壓器露天布置。20kV 配電裝置采用單母線接線。本工程