【文章內(nèi)容簡介】 在電池效率不斷提高、硅片厚度持續(xù)降低、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)不斷改進(jìn)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(jìn)技術(shù)不斷向產(chǎn)業(yè)注入，使商業(yè)化電池技術(shù)不斷得到提升。目前商業(yè)化晶硅電池的效率達(dá)到15％～20％(單晶硅電池16％～20％，多晶硅15％～18％)；商業(yè)化單結(jié)非晶硅電池效率5％～7％，雙結(jié)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(chǎn)業(yè)化規(guī)模不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大和自動(dòng)化程度持續(xù)提高是太陽電池生產(chǎn)成本降低的重要因素。太陽電池單廠生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)從上世紀(jì)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(chǎn)規(guī)模與成本降低的關(guān)系體現(xiàn)在學(xué)習(xí)曲線率LR(LearningCurveRate，即生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大1倍，生產(chǎn)成本降低的百分比)上。對于太陽電池 來說，30年統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，LR20％(含技術(shù)進(jìn)步在內(nèi))，是所有可再生能源發(fā)電技術(shù)中最大的，是現(xiàn)代集約代經(jīng)濟(jì)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(jīng)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(nèi)。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(jīng)濟(jì)概況吉林通榆社會(huì)治安穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)政策趨于務(wù)實(shí)完善，投資環(huán)境不斷優(yōu)化，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力 度加大，宏觀經(jīng)濟(jì)保護(hù)穩(wěn)定增長態(tài)勢，為保宏觀經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。國 民經(jīng)濟(jì)整體保持持續(xù)快速增長，財(cái)政收支持續(xù)盈余，銀行運(yùn)營良好，財(cái)政收支保持在合理范 圍內(nèi)。近年來，吉林通榆經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)仍較落后，創(chuàng)新能力較低，但仍具有經(jīng)濟(jì)增速較快，企業(yè)所得稅、個(gè)人所得稅、人均工資低等方面優(yōu)勢。 在吉林通榆建設(shè)太陽能光伏電站的必要性、可行性和光伏產(chǎn)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(yán)重緊缺。中國光伏發(fā)展迅猛，中國政府準(zhǔn)備在國內(nèi)開展可再生資源開發(fā)的項(xiàng)目。這項(xiàng)計(jì)劃預(yù)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(chǎn)業(yè)帶來近七萬億的市場需求。中國出臺(tái)了鼓勵(lì)利用可再生資源生產(chǎn)能源產(chǎn)品的政策，通過制定一系列激勵(lì)政策鼓勵(lì)新能原生產(chǎn)，標(biāo)桿電價(jià)定為1元/KWH（），電站補(bǔ)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(jīng)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(quán)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(fēng)氣候。春季干旱多風(fēng)，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(dá)6200MJ。（四）礦產(chǎn)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(nèi)，交通非常方便。鐵路：京齊鐵路通榆站 航空：距烏蘭浩特機(jī)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(shí)數(shù)為2900h。 廠址地區(qū)的太陽能資源及光伏發(fā)電量預(yù)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(yùn)行綜合效率大約 ％。第一年可利用小時(shí)數(shù)為：日照峰值小時(shí)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽強(qiáng)度為 1000W/mm 等效于全年輸入的日照峰值小時(shí)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(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率約為80%，上述日照峰值小時(shí)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(shí)數(shù)為：2900%=，本項(xiàng)目擬采用的光伏電池組件的光電轉(zhuǎn)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(xiàng)目運(yùn)營期為25 年，25 年運(yùn)營期內(nèi)發(fā)電量逐年遞減小時(shí)數(shù)為 20%247。25≈19h。25 年運(yùn)營期中平均年發(fā)電小時(shí)數(shù)為 2415h 該50MW并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目年發(fā)電量為：2415h50MW=12075萬kWh 50MW 光伏發(fā)電項(xiàng)目年可利用小時(shí)數(shù)、發(fā)電量預(yù)測（KWh）序號(hào)年份年可利用小時(shí)數(shù)單位發(fā)電量單位 1 第一年2415小時(shí)12075萬KWh 2 第二年2396小時(shí)11980萬KWh 3 第三年2377小時(shí)11885萬KWh 4 第四年2358小時(shí)11790萬KWh 5 第五年2339小時(shí)11695萬KWh 6 第六年2320小時(shí)11600萬KWh 7 第七年2301小時(shí)11505萬KWh 8 第八年2282小時(shí)11410萬KWh 9 第九年2263小時(shí)11315萬KWh 10 第十年2244小時(shí)11220萬KWh 11 第十一年2225小時(shí)11125萬KWh 12 第十二年2206小時(shí)11030萬KWh 13 第十三年2187小時(shí)10935萬KWh 14 第十四年2168小時(shí)10840萬KWh 15 第十五年2149小時(shí)10745萬KWh 16 第十六年2130小時(shí)10650萬KWh 17 第十七年2111小時(shí)10555萬KWh 18 第十八年2092小時(shí)10460萬KWh 19 第十九年2073小時(shí)10365萬KWh 20 第二十年2054小時(shí)10270萬KWh 21 第二十一年2035小時(shí)10175萬KWh 22 第二十二年2016小時(shí)10080萬KWh 23 第二十三年1997小時(shí)9985萬KWh 24 第二十四年1978小時(shí)9890萬KWh 25 第二十五年1959小時(shí)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(jī)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(shè)置 2 臺(tái)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(shè)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(shè)大規(guī)模的太陽能電站。本項(xiàng)目擬在通榆新華建設(shè)50MW 并網(wǎng)光伏電站，系統(tǒng)設(shè)有儲(chǔ)能裝置，太陽電池將日光轉(zhuǎn)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(shí)，光伏系統(tǒng)將所發(fā)出的電輸入電網(wǎng)，沒有陽光時(shí)不發(fā)電。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障或變電站由于檢修臨時(shí)停電時(shí)，光伏電站也會(huì)自動(dòng)停機(jī)不發(fā)電；當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)后，光伏電站會(huì)檢測到電網(wǎng)的恢復(fù)，而自動(dòng)恢復(fù)并網(wǎng)發(fā)電。5 光伏電站框圖和設(shè)備選型 光伏組件及其陣列設(shè)計(jì) 根據(jù)通榆項(xiàng)目當(dāng)?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(gè)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(dú)立模塊，每個(gè)模塊根據(jù)自身安裝功率選擇相應(yīng)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?，并最終通過升壓變壓器升壓，接入當(dāng)?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(xiàng)性能指標(biāo)，本50MW并網(wǎng)光伏發(fā)電工程擬采用（）標(biāo)準(zhǔn)測試條件（STC）為標(biāo)準(zhǔn)條件下：、1000W/㎡的輻照度、25℃的電池溫度： TFSMT2 標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu) 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(shè)備，整個(gè)50MW光伏發(fā)電項(xiàng)目可采用模塊化設(shè)計(jì)、安裝施工。模塊化的基本結(jié)構(gòu)：50MW太陽能電池組件由165個(gè)子系統(tǒng)組成，采用固定傾角安裝。每個(gè)子系統(tǒng)主要由光伏陣列、相應(yīng)功率的逆變器以及各級配電裝置構(gòu)成。這樣設(shè)計(jì)有如下好處 ●各子系統(tǒng)各自獨(dú)立，便于實(shí)現(xiàn)梯級控制，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率； ●每個(gè)子系統(tǒng)是單獨(dú)的模塊，由于整個(gè)50MW光伏系統(tǒng)是多個(gè)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(shè)備發(fā)生故障而影響到整個(gè)發(fā)電模塊或整個(gè)電站，且局部故障檢修時(shí)不影響其 他模塊的運(yùn)行； ●有利于工程分步實(shí)施； 各子系統(tǒng)組件安裝方式及數(shù)量 根據(jù)本項(xiàng)目所在當(dāng)?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(jì)算 在北半球，對應(yīng)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(dāng)?shù)鼐暥认喈?dāng)?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(dāng)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(diào)整或人工季節(jié)性調(diào)整。固定光伏組件方陣的支架采用鍍鋅型鋼插入支架 計(jì)算當(dāng)光伏組件方陣前后安裝時(shí)的最小間距D 一般確定原則：冬至當(dāng)天早9：00至下午3：00太陽能電池組件方陣不應(yīng)被遮擋。計(jì)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(dāng)?shù)鼐暥龋?δ為太陽赤緯， 度； ω為時(shí)角，上午9:00 的時(shí)角為45 度。光伏組件排布方式為： 176。，地面坡度約為5 度，經(jīng)計(jì)算，在當(dāng)?shù)毓夥M件傾角為緯度角34177。1176。范圍內(nèi)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(chǎn)生相對高度差，陽光下組件產(chǎn)生陰影，為保證在本項(xiàng)目選址地處，冬至日上午九時(shí)到下午三時(shí)子方陣之間不形成陰影遮擋，經(jīng)計(jì)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(shè)計(jì) 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(gè)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(gè)電池串列的電流較小，所以先將 4 個(gè)電池串列通過防水三通進(jìn)行并聯(lián)作為 1 路 6 路作為一組并聯(lián)接入一個(gè)匯流箱 綜上所述，每個(gè)300kW 的并網(wǎng)發(fā)電單元需配置724 個(gè)電池串列，即有 7240 塊電池組件。整個(gè)系統(tǒng)有165個(gè)300kW 并網(wǎng)發(fā)電單元，需配置90500 個(gè)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(gòu)成總結(jié) 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(hù)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(jì)算機(jī)監(jiān)控裝置； ●系統(tǒng)的防雷及接地裝置； ●土建、配電房等基礎(chǔ)設(shè)施； 6 電氣設(shè)計(jì) 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(jī)容量為 50MW，擬采用單機(jī)容量為 300kW 的逆變器，將整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)分為 165 個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)配置 1 臺(tái)逆變器。每 2MW 設(shè)置 1 臺(tái)升壓變，容量按 2000kVA 考慮，電壓比為20/。整個(gè)電站共配置2 臺(tái)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(nèi)設(shè)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。本工程中光伏電站的總裝機(jī)容量在電網(wǎng)系統(tǒng)中所占比例較小，并網(wǎng)時(shí)在電壓偏差、頻率、諧波和功率因數(shù)方面應(yīng)滿足實(shí)用要求并符合標(biāo)準(zhǔn)。光伏電站運(yùn)行時(shí)，選用的逆變器裝置產(chǎn)生的諧波電流的總諧波畸變率控制在 5%以內(nèi)，符合《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》（GB 145491993）和中國相關(guān)法規(guī)的規(guī)定。光伏電站并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)的三相電壓不平衡度不超過《電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》（GB 155431995）規(guī)定的數(shù)值，％。這也符合中國相關(guān)法規(guī)的規(guī)定 本工程選配的逆變器裝置輸出功率因數(shù)能達(dá)到 ，可以在站內(nèi)升壓至 20kV 電壓等級接入電力系統(tǒng)。無功補(bǔ)償裝置的設(shè)置待接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定。光伏電站站用電 因光伏電站無人值守，用電負(fù)荷非常少，站用電源考慮從附近的380V 線路引接。 主要電氣設(shè)備選擇 ☆（1）升壓變及高低壓配電裝置的選擇 升壓變選擇用免維護(hù)的干式變壓器。高壓開關(guān)柜選用中壓環(huán)網(wǎng)柜，配負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器，低壓開關(guān)柜選用GCS 低壓抽出式開關(guān)柜。（2）20/ 配電變壓器的保護(hù) 20/ 配電變壓器的保護(hù)配置采用具有接通、隔斷和接地功能的三工位負(fù)荷開 關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護(hù)配置，既可提供額定負(fù)荷電流，又可斷開短路電流，并具備開合空載變壓器的性能，能有效保護(hù)配電變壓器。（3）高遮斷容量后備式限流熔斷器的選擇 由于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)昂貴，在發(fā)生線路故障時(shí)，要求線路切斷時(shí)間短，以保護(hù)設(shè)備。高遮斷容量后備式限流熔斷器選擇美國Samp。C 公司的熔斷器及熔絲，該類產(chǎn)品具有精確的時(shí)間電流特性；有良好的抗老化能力；達(dá)到熔斷值時(shí)能夠快速熔斷；要有良好的