【導讀】太陽能是我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向及能源供應安全的必然選擇…主要電氣設(shè)備選擇.

　　

【正文】 A03。 施工條件 施工用水、用電條件 三站址施工水源可考慮由就近水源引接或現(xiàn)場打井解決。三站址周圍均有現(xiàn)狀 10kV線路，施工電源可考慮從就近 10kV線路引接；或采用 60kW柴油發(fā)電車來滿足生產(chǎn)及生活用電。另外配備 30kW移動式柴油發(fā)電機作為光伏板基礎(chǔ)的施工電源，其移動方便，適應太陽能施工的特點，滿足生產(chǎn)及生活用電。 站區(qū)交通 (1) 外部交通 靖邊縣境內(nèi)交通便利，區(qū)位優(yōu)越。縣內(nèi)交通便利， 307國道和 210國道穿縣城而過，靖邊至 榆林 、靖邊至 (定邊縣 )王圈梁、靖邊至安塞高速公路已經(jīng)建成通車，靖邊至子洲高速公路、青銀高速 (吳定高速 )已經(jīng)建成通車，過境的太 (原 )中 (衛(wèi) )鐵路已開工建設(shè)，靖邊即將成為連接陜西、寧夏、內(nèi)蒙等地的交通樞紐。站址南側(cè)緊鄰青銀高速 (吳定高速 )，東側(cè)緊鄰現(xiàn)狀瀝青道路。外部交通非常便利。 (2) 站內(nèi)交通 施工時，先施工場內(nèi)道路，待施工光伏板基礎(chǔ)以及安裝光伏板時，陜西省靖邊縣 10MWp 光伏并網(wǎng)電站工 程 初步可行性研究報告 站址及總平面 6 5 可利用站內(nèi)道路進行施工。施工時盡量不破壞原有地貌，如必需破壞時，須在施工結(jié)束后恢復原狀。 (3) 設(shè)備運輸 太陽能光伏發(fā)電工程零配件體積小，重量較小。不需要特殊的運輸方案，僅需常規(guī)運輸機具和運輸途徑即可。 陜西省靖邊縣 10MWp 光伏并網(wǎng)電站工程 初步可行性研究報告 光伏組件的選型、布置及發(fā)電量的估算 7 1 7 光伏組件的選型、布置及發(fā)電量的估算 光伏系統(tǒng)的選型 初步可行性研究階段光伏系統(tǒng)的選型主要根據(jù)建設(shè)單位擬定的光伏電池板的型號規(guī)格，并結(jié)合光伏電站的實際情況進行初步布置，計算其在標準狀況下的理論發(fā)電量，最后確定技術(shù)方案。 根據(jù)建設(shè)單位要求，本工程 5MWp容量采用 175(36)單晶硅電池組件， 5MWp 容量采用 220(30)多晶硅電池組件。下表 71，表 72 分別為兩種規(guī)格電池組件主要參數(shù)表。圖 71， 72分別為兩種規(guī)格電池組件特性曲線表。 表 71 175Wp 單晶硅電池組件主要參數(shù) 標 準測試條件 STC： 輻照強度 1000W/㎡ 溫度 25℃ 峰值功率 ﹙ Pm﹚ 175Wp 峰值功率溫度系數(shù) %/℃ 開路電壓 ﹙ Voc﹚ 短路電流溫度系數(shù) ＋ %/℃ 最佳工作電壓 ﹙ Vmp﹚ 開路電壓溫度系數(shù) %/℃ 短路電流 ﹙ Isc﹚ 外形尺寸 (mm) 1580 808 45 最佳工作電流 ﹙ Im﹚ 重量 (kg) 光伏組件數(shù)量 (塊 ) 28640 表 72 220Wp 多晶硅電池組件主 要參數(shù) 標準測試條件 STC： 輻照強度 1000W/㎡ 溫度 25℃ 峰值功率 ﹙ Pm﹚ 220Wp 峰值功率溫度系數(shù) %/℃ 開路電壓 ﹙ Voc﹚ 短路電流溫度系數(shù) ＋ %/℃ 最佳工作電壓 ﹙ Vmp﹚ 開路電壓溫度系數(shù) %/℃ 短路電流 ﹙ Isc﹚ 外形尺寸 (mm) 1680 992 50 最佳工作電流 ﹙ Im﹚ 重量 (kg) 光伏組件數(shù)量 (塊 ) 22800 光伏組件的選型、布置及發(fā)電量的估算 陜西省靖邊縣 10MWp 光伏并網(wǎng)電站工程 初步可行性研究報告 7 2 圖 71 175Wp單晶硅電池組件 特性曲線 圖 72 220Wp多晶硅電池組件特性曲線 光伏系統(tǒng)的布置 光伏系統(tǒng)的設(shè)計方案 采用“分塊發(fā)電，集中并網(wǎng)”的總體設(shè)計方案。 10MWp 的光伏陣列可分為 10 個 ，組成 10個 1MW并網(wǎng)發(fā)電單元，每個 1MW 的并網(wǎng)發(fā)電單元的光伏組件都通過直流匯流裝置分別接至 2 臺500kW逆變器，經(jīng) ，采用一次升壓設(shè)計方案并陜西省靖邊縣 10MWp 光伏并網(wǎng)電站工程 初步可行性研究報告 光伏組件的選型、布置及發(fā)電量的估算 7 3 入 35kV配電裝置。電站由單晶硅和多晶硅兩種電池組件構(gòu)成，其中，175(36)單晶硅電池組件 28640 塊，容量 ； 220(30) 多晶硅電池組件 22800塊， 容量 ， 光伏陣列的總?cè)萘繛?。方案的優(yōu)點是可以實現(xiàn)獨立安裝和調(diào)試，分系統(tǒng)上網(wǎng)；也可以分期建設(shè)和進行不同設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟性能評估。 光伏組件的布置 175Wp(36)單晶硅電池組件電路連接形式及布置 按最佳太陽能光伏組件串聯(lián)數(shù)計算，每一路單晶硅光伏組件串聯(lián)的額定功率容量為 2800Wp(175Wp 16=2800Wp)。單個方陣單元由 32塊太陽能光伏組件組成， 按 2行 16列橫向放置 (見圖 73)。整個 5MWp光伏陣列由 895 個方陣單元組成，每 179 個方陣單元組成一個并網(wǎng)發(fā)電單元，單元容量為 ，連接兩個并網(wǎng)逆變器，共用一臺箱式升壓變壓器，組成一個分系統(tǒng)。 圖 73 單元支架方陣面太光伏組件布置的三視圖 (單晶硅 ) 光伏組件的選型、布置及發(fā)電量的估算 陜西省靖邊縣 10MWp 光伏并網(wǎng)電站工程 初步可行性研究報告 7 4 220Wp(30)多晶硅電池組件電路連接形式及布置 按最佳太陽能光伏組件串聯(lián)數(shù)計算，則每一路多晶硅光伏組件串聯(lián)的額定功率容量 4400Wp （ 220Wp 20=4400Wp）。單個方陣單元由 40塊太陽能光 伏組件組成，按 2行 20列橫向放置 (見圖 74)。整個 5MWp光伏陣列由 570 個方陣單元組成，每 114 個方陣單元組成一個并網(wǎng)發(fā)電單元，單元容量為 ，連接兩個并網(wǎng)逆變器，共用一臺箱式升壓變壓器，組成一個分系統(tǒng)。 圖 74 單元支架方陣面太光伏組件布置的三視圖 (多晶硅 ) 光伏方陣的方位角和安裝傾角的確定 綜合考慮方位角對陣列的影響，因為光伏陣列朝向正南 (即方陣垂直面與正南的夾角為 0176。 )，光伏陣列在一年中獲得的發(fā)電量是最大的，所以基于固定式安裝經(jīng)驗 (北半球 )考慮 ，本項目確定光伏組件方陣的方位角為 0176。 綜合考慮積雪、占地面積、陰影遮擋、支架承載等因素，旨在追求傾斜面全年最大輻射量及全年最大的發(fā)電量。因此以當?shù)鼐唧w氣象資料為依據(jù)，通過 RETscreen 優(yōu)化設(shè)計軟件優(yōu)化設(shè)計，輸入不同傾角(31176?！?41176。之間比較 )通過對其傾斜面全年總輻射量和全年的單位面陜西省靖邊縣 10MWp 光伏并網(wǎng)電站工程 初步可行性研究報告 光伏組件的選型、布置及發(fā)電量的估算 7 5 積發(fā)電量的比較，得出最佳傾角值。 圖 75 不同傾角方陣發(fā)電量折線圖 (單晶硅 ) 圖 76 不同傾角方陣發(fā)電量折線圖 (多晶硅 ) 通過上圖 75，圖 76，我們可以看出從 31176。～ 41176。之間傾斜面太陽總輻量變化趨勢很小，單位面積發(fā)電量從 31176。起呈上升趨勢，在 35176。時達到最大，從 35176。時又呈下降趨勢。所以我們擬定最佳傾角為 35176。 光伏組件的選型、布置及發(fā)電量的估算 陜西省靖邊縣 10MWp 光伏并網(wǎng)電站工程 初步可行性研究報告 7 6 光伏方陣行距的確定 通過陰影遮擋計算確定行距。光伏方陣行距應不小于以下公式的D 值： 式中： ? — 緯度 (在北半球為正、在南半球為負 ) H— 光伏方陣的上下邊的高度差。 經(jīng)對單晶硅光伏方陣，多晶硅光伏方陣分別計算，為了利于總平面布置取大值，擬定光 伏方陣行距約為 5m。 光伏電站年發(fā)電量和年利用小時數(shù)的估算 發(fā)電量和年利用小時數(shù)估算 光伏陣列面的輻射情況 下表 73 中月內(nèi)使用比例，水平面上的平均日輻射和月平均溫度為原始數(shù)據(jù)輸入，輸出數(shù)據(jù)為各月光伏陣列面上的平均日輻射。 表 73 35176。傾角光伏陣列面的輻射情況 月份 月內(nèi)使用比例 (01) 水平面上的平均日輻 射 (kWh/m178。 /day) 月平均溫度 (℃ ) 各月光伏陣列面上的平均日輻射(kWh/m178。 /day) 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 （注：表中月平均溫度取自 NASA 網(wǎng)站） 陜西省靖邊縣 10MWp 光伏并網(wǎng)電站工程 初步可行性研究報告 光伏組件的選型、布置及發(fā)電量的估算 7 7 光伏陣列面的發(fā)電量估算 下表輸入原始數(shù)據(jù)得出年發(fā)電量，總的光伏系統(tǒng)效率等結(jié)果數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)包括：光伏組件類型、功率、數(shù)量，額定光伏組件效率，正常工作溫度，光伏溫度因子，年逆變器效率、容量及其它光伏陣列損耗等數(shù)據(jù)。見下表 74。 表 74 計算數(shù)據(jù)表 序號 名 稱 原始數(shù)據(jù) 1 項目地點的緯度 176。 2 光伏陣列跟蹤模式： 固定 3 光伏系統(tǒng)陣列的傾角 35176。 4 光伏系統(tǒng)陣列的 方位： 0176。 5 各月水平面上的平均日輻射 見表 73 6 應用類型 并網(wǎng) 7 光伏組件類型 單晶硅 多晶硅 8 額定光伏組件的效率 14% % 9 裝機容量 5MWp 5MWp 10 年等效滿負荷運行小時數(shù) 11 電站年總發(fā)電量 12573992kWh 12 正常工作條件溫度 47℃ 13 光伏溫度因子 %/℃ 14 其它光伏陣列損耗 % 15 逆變器的平均效率 96% 16 逆變器容量 500 kW 17 其它電力調(diào)節(jié)損耗 5% 輸出結(jié) 果為： (單晶硅光伏組件 )單位面積發(fā)電量： kWh/m178。 /a，年總發(fā)電量： 。 (多晶硅光伏組件 )單位面積發(fā)電量： kWh/m178。 /a，年總發(fā)電量： MWh。 所 以 該 電 站 年 總 發(fā) 電 量 為 ： + MWh = 光伏組件的選型、布置及發(fā)電量的估算 陜西省靖邊縣 10MWp 光伏并網(wǎng)電站工程 初步可行性研究報告 7 8 光伏系統(tǒng)總效率計算需進行下述參數(shù)的修正： (1) 光伏陣列效率η 1 光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換與傳輸過程中的損失包括： 組件匹配損失：對于精心設(shè)計、精心施工的系統(tǒng)，約有 5%的損失； 太陽輻射損失：包括組件表面 塵埃遮擋及不可利用的低、弱太陽輻射損失，取值 7%； 最大功率點跟蹤 (MPPT)精度，取值 2%； 直流線路損失 :按有關(guān)標準規(guī)定，應小于 3%。 得：η 1 = 95% 93% 98% 97%=84% (2) 逆變器的轉(zhuǎn)換效率η 2 逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比稱為逆變器的轉(zhuǎn)換效率。 根據(jù)我們與國內(nèi)主要逆變器廠家溝通和調(diào)研，當逆變器負荷達到20%已上時，逆變器的效率就在 %以上。加上太陽能最大功率點跟蹤 98%，逆變器的效率達到約 96%，綜合到太陽能逆變器的大部分 (白天 )運行在 50%(平均 )左右容 量，所以綜上所述，我們?nèi)∧孀兤餍蕿?6%。 (3) 交流并網(wǎng)效率η 3 從逆變器輸出至高壓電網(wǎng)點的傳輸效率，其中最主要的是變壓器的效率，通常取η 3=%。 (4) 溫度對發(fā)電量的影響 根據(jù) NASA網(wǎng)站的多年月平均溫度，利用 RETScreen 軟件可估算環(huán)境溫度對發(fā)電量的影響。計算結(jié)果顯示，由環(huán)境溫度造成的發(fā)電量損失為 4%。由于風速對光伏電池發(fā)電量的影響較為復雜，所以本期工程陜西省靖邊縣 10MWp 光伏并網(wǎng)電站工程 初步可行性研究報告 光伏組件的選型、布置及發(fā)電量的估算 7 9 現(xiàn)階段暫不考慮。 綜上所述，光伏系統(tǒng)總效率：η 1η 2η 3 (14%)=% 我們用 Retscreen 軟件計算的年發(fā)電 量是從光伏陣列到并網(wǎng)之前的，該軟件已對溫度對組件光電轉(zhuǎn)換效率的影響，逆變器的平均效率，線損等能量損耗的影響，逆變器的影響等因素進行了折減?？紤]到并網(wǎng)交流效率的影響，即變壓器的效率 98. 89%。所以并網(wǎng)后發(fā)電量為 發(fā)電量為 %= 由于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟、可靠、實用， 目前行業(yè)內(nèi)共認的光伏組件的壽命為 2530年；本工程光伏組件的壽命按 25年考慮。 如果光伏組件效率按壽命期內(nèi)累計折損 20%，且每年衰減的百分比 相同進行計算， 25 年內(nèi)平均每年發(fā)電 量為 ? ?25 %)(1 4 0 9 0 9 6 825 1?? ??n n≈12573992kWh年等效滿負荷運行小時數(shù)為 12573992kWh/ (+)kW=。 根據(jù) 高科技行業(yè)研究機構(gòu)馳昂