【正文】 的道路是十分必要的。根據(jù)我國(guó)《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，提出了未來15年可再生能源發(fā)展的目標(biāo)：到2020年可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例爭(zhēng)取達(dá)到16％，到2020年達(dá)到1800 MW。事實(shí)上，光伏發(fā)展的實(shí)際速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的目標(biāo)，2008年我國(guó)光伏發(fā)電新增安裝容量40MW，比2007年增長(zhǎng)1倍，到2011年年底，我國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)安裝容量約為3000MW。2011年，國(guó)家發(fā)改委下發(fā)《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年版)》，與2005年版目錄相比，新能源作為單獨(dú)門類，首次進(jìn)入指導(dǎo)目錄的鼓勵(lì)類。2011年5月，發(fā)改委能源研究所官員公開表示，到2015年，國(guó)內(nèi)的光伏裝機(jī)容量目標(biāo)將大幅上調(diào)到10GW，較之前公布的目標(biāo)翻了一番。不久前，中國(guó)“十二五”可再生能源規(guī)劃中將太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝機(jī)目標(biāo)提高至21GW，較之前增加了100%。暨2012年11月1日國(guó)家電網(wǎng)公司正式發(fā)布《關(guān)于做好分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》。分布式光伏發(fā)電分散接入低壓配電網(wǎng)，允許富余電力上網(wǎng)，電網(wǎng)企業(yè)按國(guó)家政策全額收購(gòu)富余電力；由分布式光伏接入引起的公共電網(wǎng)改造，以及接入公共電網(wǎng)的接網(wǎng)工程全部由電網(wǎng)企業(yè)投資。國(guó)家能源局目前正計(jì)劃召開全國(guó)光伏工作會(huì)議，研究行業(yè)發(fā)展問題和配套支持政策，包括《促進(jìn)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》、《分布式光伏發(fā)電示范區(qū)實(shí)施辦法和電價(jià)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)》等?；袅指窭仗?yáng)能資源豐富，非常適合建設(shè)光伏電站項(xiàng)目。該太陽(yáng)能光伏電站建成后，與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，可有效緩解地方電網(wǎng)的供需矛盾，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。近年來光伏發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展，成為具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)化發(fā)展前景的新能源發(fā)電方式，近年來世界光伏發(fā)電裝機(jī)以年均30%以上的速度增長(zhǎng)，光伏電池組件光電轉(zhuǎn)換效率逐年提高及系統(tǒng)集成技術(shù)日趨成熟，電機(jī)容量不斷增加，發(fā)電成本逐步降低，已成為公認(rèn)的未來替代能源之一，開發(fā)大規(guī)模并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目是實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。本項(xiàng)目充分利用當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的多元化，提高電網(wǎng)中可再生能源發(fā)電的比例，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，推動(dòng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，加快并網(wǎng)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設(shè)，以滿足霍林格勒今后發(fā)展強(qiáng)勁的用電需求，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。 為光伏并網(wǎng)發(fā)電提供科學(xué)依據(jù)該光伏并網(wǎng)電站建成發(fā)電后，在運(yùn)行管理、并網(wǎng)發(fā)電、維護(hù)等方面的研究成果將為我國(guó)的大規(guī)模太陽(yáng)能光電開發(fā)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將為國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策提供參考數(shù)據(jù)。 建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目，促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展 太陽(yáng)能光伏發(fā)電站不但可以給當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)提供電力，而且氣勢(shì)宏偉的太陽(yáng)能光伏陣列本身就可以成為一道風(fēng)景，每年接待來自世界各地的游客，具有良好的示范效應(yīng)，和一定的國(guó)際影響力，讓公眾認(rèn)識(shí)和接受光伏發(fā)電技術(shù)。 發(fā)揮減排效能，申請(qǐng)CDM(清潔能源機(jī)制)降低投資壓力我國(guó)是《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》(1992)和《京都議定書》(1997)的簽字國(guó)，為努力減緩溫室氣體排放的增長(zhǎng)率，承擔(dān)“共同但有區(qū)別的責(zé)任”。在2002年約翰內(nèi)斯堡全球可持續(xù)發(fā)展峰會(huì)上，中國(guó)政府已核準(zhǔn)《京都議定書》，中國(guó)將堅(jiān)定不移地走可持續(xù)發(fā)展的道路。CDM作為國(guó)際社會(huì)對(duì)全球氣候變化的一項(xiàng)重要措施，一方面可以幫助發(fā)達(dá)國(guó)家以較低成本實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)，另一方面也可以促進(jìn)資金和技術(shù)向發(fā)展中國(guó)家進(jìn)行實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)讓。本項(xiàng)目不但屬于清潔能源，也屬于議定書中規(guī)定的清潔機(jī)制的范圍，能夠獲得減排義務(wù)的資助，隨著項(xiàng)目建設(shè)和電力的發(fā)展，太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝機(jī)容量可以不斷擴(kuò)大，如果有先進(jìn)的技術(shù)或額外資金的支持，將大大降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電的投資壓力，同時(shí)可以擴(kuò)大內(nèi)蒙環(huán)境保護(hù)的宣傳影響，進(jìn)一步促進(jìn)項(xiàng)目的實(shí)施和建設(shè)，從而擴(kuò)大太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。綜上所述，本項(xiàng)目的建設(shè)是非常有必要的。5 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和發(fā)電量估算 光伏組件選型 光伏電池組件發(fā)展概況目前世界上太陽(yáng)能開發(fā)應(yīng)用最廣泛的是太陽(yáng)電池。1839年 19歲的法國(guó)貝克勒爾做物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在導(dǎo)電液中的兩種金屬電極用光照射時(shí)，電流會(huì)加強(qiáng)，從而發(fā)現(xiàn)了 “光生伏打效應(yīng)”；1904年愛因斯坦發(fā)表光電效應(yīng)論文，為此在1921年獲得諾貝爾獎(jiǎng)；世界上，1941年出現(xiàn)有關(guān)硅太陽(yáng)電池報(bào)道，1954年5月美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室恰賓、富勒和皮爾松開發(fā)出效率為6%的硅太陽(yáng)電池，這是世界上第一個(gè)實(shí)用的太陽(yáng)電池。1958年太陽(yáng)電池應(yīng)用于衛(wèi)星供電。在70年代以前，由于太陽(yáng)電池效率低，售價(jià)昂貴，主要應(yīng)用在空間。70年代以后，對(duì)太陽(yáng)電池材料、結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行了廣泛研究，在提高效率和降低成本方面取得較大進(jìn)展，地面應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大，但從大規(guī)模利用太陽(yáng)能而言，與常規(guī)發(fā)電相比，成本仍然很高。目前，世界上太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室效率最高水平為：％(4cm2)，%(4cm2)，InGaP／GaAs雙結(jié)電池30．28%(AM1)，非晶硅電池14．5%(初始)、%(穩(wěn)定)，%， %，%。我國(guó)于1958年開始太陽(yáng)電池的研究，40多年來取得不少成果。目前，我國(guó)太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室效率最高水平為：%(2cm2cm)，%(2cm2cm)、12%(10cm10cm)，%(lcmcm)，GaAs／%(AM0)，CulnSe電池9%(lcm1cm)，% (lcm1cm，非活性硅襯底)，%(10cm10cm)、%(20cm20cm)、％(30cm30cm)， 二氧化鈦納米有機(jī)電池10%(1cm1cm)。世界光伏組件在過去15年平均年增長(zhǎng)率約15%。90年代后期，發(fā)展更加迅速，最近3年平均年增長(zhǎng)率超過30%。在產(chǎn)業(yè)方面，各國(guó)一直通過擴(kuò)大規(guī)模、提高自動(dòng)化程度、改進(jìn)技術(shù)水平、開拓市場(chǎng)等措施降低成本，并取得了巨大進(jìn)展。商品化電池組件效率從10%～13%提高到14%～17%。國(guó)內(nèi)整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)模逐年擴(kuò)大，截至2011年底全球光伏電池總產(chǎn)量達(dá)到50GW，中國(guó)光伏電池產(chǎn)量達(dá)到30GW，中國(guó)已經(jīng)超越歐洲和日本，成為世界上最大的太陽(yáng)能電池制造基地。截止2012年8月，中國(guó)光伏組件生產(chǎn)規(guī)模的大部分產(chǎn)品仍用于出口市場(chǎng)，我國(guó)的光伏企業(yè)長(zhǎng)期以來對(duì)國(guó)外市場(chǎng)的依存度較高，盡管自2008年爆發(fā)全球金融危機(jī)以來，國(guó)外的市場(chǎng)發(fā)生急劇變化，使我國(guó)的光伏企業(yè)受到重大影響，但由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的光伏應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模不夠，光伏產(chǎn)品仍以低價(jià)出口為主，特別是最近由于美國(guó)及歐盟對(duì)我國(guó)光伏產(chǎn)品的雙反裁定，使我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，因此擴(kuò)大和推動(dòng)我國(guó)自己對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用是必然的趨勢(shì)。我國(guó)地域遼闊擁有巨大的光伏市場(chǎng)應(yīng)用潛力，完全可以讓自己的光伏企業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用于國(guó)內(nèi)大量的光伏發(fā)電項(xiàng)目，從而形成光伏產(chǎn)業(yè)的良性循環(huán)，不斷提升光伏產(chǎn)品的性能及技術(shù)水平。本項(xiàng)目光伏電站設(shè)備以國(guó)內(nèi)自主化生產(chǎn)為主。 幾種常用的太陽(yáng)能電池(1) 單晶硅、多晶硅太陽(yáng)能電池目前國(guó)內(nèi)外使用最普遍的是單晶硅、多晶硅太陽(yáng)能電池，而且國(guó)內(nèi)的光伏組件生產(chǎn)也主要是以單晶硅、多晶硅太陽(yáng)能電池為主。商業(yè)化的多晶硅電池片效率一般在1216％左右，單晶硅電池片效率在1318％左右。晶體硅電池片如圖5圖5圖53所示。圖51 單晶硅硅片圖52 多晶硅硅片由電池片組成的電池組件的外形結(jié)構(gòu)如圖53所示。 圖53 多晶硅、單晶硅太陽(yáng)能電池組件外形(左為多晶硅組件，右為單晶硅組件)自從太陽(yáng)能電池誕生以來，晶體硅作為基本的電池材料一直保持著統(tǒng)治地位，而且可以確信這種狀況在今后20 年中不會(huì)發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變。但是晶體硅太陽(yáng)能電池的成本較高，通過提高電池的轉(zhuǎn)化效率和降低硅材料的生產(chǎn)成本，以提高硅材料太陽(yáng)能電池的效益，成為世界光伏技術(shù)的主流，世界各國(guó)也在此取得諸多新的進(jìn)展。2004 年中國(guó)科學(xué)家成功地在實(shí)驗(yàn)室完成P 型晶體硅技術(shù)，%；2007年日本也成功試制的HIT 太陽(yáng)能電池，％。提高轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)不斷進(jìn)步，進(jìn)一步推動(dòng)了晶體硅太陽(yáng)能電池在光伏技術(shù)中的領(lǐng)先地位。(2) 非晶硅太陽(yáng)能電池開發(fā)太陽(yáng)能電池的兩個(gè)關(guān)鍵問題就是：提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本。由于非晶硅太陽(yáng)能電池的成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)，普遍受到人們的重視并得到迅速發(fā)展。非晶硅作為太陽(yáng)能材料盡管是一種很好的電池材料，使得材料本身對(duì)太陽(yáng)輻射光譜的長(zhǎng)波區(qū)域不敏感，這樣一來就限制了非晶硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，目前電池轉(zhuǎn)化效率一般在5%9%。此外，其光電效率會(huì)隨著光照時(shí)間的延續(xù)而衰減，即所謂的光致衰退S一W效應(yīng)，使得電池性能不穩(wěn)定，衰減較快。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池由于具有較低的成本、重量輕、高溫性能好、弱光響應(yīng)好，充電效率高(非晶硅材料的吸收系數(shù)在整個(gè)可見光范圍內(nèi)，在實(shí)際使用中對(duì)低光強(qiáng)光有較好的適應(yīng)等特點(diǎn))，有著極大的潛力，在未來510年后，有望逐漸擴(kuò)大其市場(chǎng)份額。 幾種常用的太陽(yáng)能電池技術(shù)性能比較幾種常用的太陽(yáng)能電池技術(shù)性能比較見表51。表51 太陽(yáng)能電池技術(shù)性能比較表序號(hào)比較項(xiàng)目多晶硅單晶硅非晶硅比較結(jié)果1技術(shù)成熟性目前常用的是鑄錠多晶硅技術(shù)，70年代末研制成功。商業(yè)化單晶硅電池經(jīng)50多年的發(fā)展，技術(shù)已達(dá)成熟階段。70年代末研制成功，經(jīng)過30多年的發(fā)展，技術(shù)日趨成熟。多晶硅、單晶硅技術(shù)都比較成熟，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。2光電轉(zhuǎn)換效率商業(yè)用電池片一般12%～16%商業(yè)用電池片一般13%～18%。商業(yè)用電池一般5%～9%。單晶硅最高、多晶硅其次、非晶硅最低。3價(jià)格材料制造簡(jiǎn)便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本比單晶硅低材料價(jià)格及繁瑣的電池制造工藝，使單晶硅成本價(jià)格居高不下。生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，使用原材料少，總的生產(chǎn)成本較低。非晶硅比多晶便宜，多晶硅比單晶硅便宜。4對(duì)光照、溫度等外部環(huán)境適應(yīng)性輸出功率與光照強(qiáng)度成正比，在高溫條件下效率發(fā)揮不充分同左弱光響應(yīng)好，充電效率高。高溫性能好，受溫度的影響比晶體硅太陽(yáng)能電池要小。晶體硅電池輸出功率與光照強(qiáng)度成正比，比較適合光照強(qiáng)度高的沙漠地區(qū)。5組件運(yùn)行維護(hù)組件故障率極低，自身免維護(hù)同左柔性組件表面較易積灰，且難于清理。剛性組件同左。晶體硅電池組件、剛性非晶硅組件運(yùn)行維護(hù)最為簡(jiǎn)單。6組件使用壽命經(jīng)實(shí)踐證明壽命期長(zhǎng)，可保證25年使用期同左衰減較快，使用壽命只有1520年。晶體硅電池組件使用壽命最長(zhǎng)。7外觀不規(guī)則深藍(lán)色，可作表面弱光著色處理。黑色、藍(lán)黑色黑色。多晶硅外觀效果好，利于建筑立面色彩豐富。8安裝方式傾斜或平鋪于建筑屋頂或開闊場(chǎng)地，安裝簡(jiǎn)單，布置緊湊，節(jié)約場(chǎng)地。同左柔性組件重量輕，對(duì)屋頂強(qiáng)度要求低，可附著于屋頂表面。剛性組件安裝方式同左。剛性非晶硅組件、晶體硅組件安裝方式相同，光伏組件安裝方便。9國(guó)內(nèi)自主化生產(chǎn)情況產(chǎn)業(yè)鏈完整，生產(chǎn)規(guī)模大、技術(shù)先進(jìn)同左2007年底2008年初國(guó)內(nèi)開始生產(chǎn)線建設(shè)，起步晚，產(chǎn)能沒有完全釋放。電池組件國(guó)內(nèi)自主化有保證。從比較結(jié)果可以看出：(1) 晶體硅太陽(yáng)能電池組件技術(shù)成熟，且產(chǎn)品性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)。(2) 商業(yè)用化使用的太陽(yáng)能電池組件中，單晶硅組件轉(zhuǎn)換效率最高，多晶硅其次，但兩者相差不大。(3) 晶體硅電池組件、剛性非晶硅組件故障率極低，運(yùn)行維護(hù)最為簡(jiǎn)單。(4) 晶體硅光伏組件、剛性非晶硅組件安裝簡(jiǎn)單方便。(5) 非晶硅薄膜電池在價(jià)格、弱光響應(yīng)，高溫性能等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是組件效率較低，在安裝場(chǎng)地面積有限情況下，會(huì)影響到安裝總?cè)萘?。因此綜合考慮上述因素，本項(xiàng)目擬選用多晶硅太陽(yáng)能電池。 太陽(yáng)電池組件主要技術(shù)參數(shù) 本項(xiàng)目擬選用太陽(yáng)能電池組件詳細(xì)技術(shù)參數(shù)見表52所示，要求組件既經(jīng)濟(jì)又可靠，使用年限可達(dá)25年，并獲得IEC 61215第二版認(rèn)證和TUV證書及其它安全認(rèn)證。 圖54 組件外觀本項(xiàng)目推薦采用300Wp的多晶硅太陽(yáng)能光伏組件，主要技術(shù)參數(shù)如下表：表52 多晶硅電池組件性能參數(shù)表最大工作功率(Wp)300光電轉(zhuǎn)換效率%工作點(diǎn)電壓(V)工作點(diǎn)電流(A)開路電壓(V)短路電流(A)短路電流隨溫度變化系數(shù)(%/℃)開路電壓隨溫度變化系數(shù)(%/℃)最大功率隨溫度變化系數(shù)(%/℃)組件規(guī)格(mm)195699240重量(kg)25最大系統(tǒng)電壓1000VDC工作溫度40～85℃ 光伏陣列運(yùn)行方式選擇 安裝方式的確定太陽(yáng)電池方陣的發(fā)電量與陽(yáng)光入射強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)光線與太陽(yáng)電池方陣平面垂直時(shí)發(fā)電量最大，隨著入射角的改變，發(fā)電量會(huì)明顯下降。太陽(yáng)能跟蹤裝置可以將太陽(yáng)能板在可用的8小時(shí)或更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持方陣平面與太陽(yáng)入射光垂直，將太陽(yáng)能最大程度的轉(zhuǎn)化為電能。通常，光伏方陣支架的類型有簡(jiǎn)單的固定支架和相對(duì)復(fù)雜的跟蹤系統(tǒng)。太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)是一種支撐光伏方陣的裝置，它精確的跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)能夠使太陽(yáng)入射光線射到方陣表面上的入射角最小，這樣太陽(yáng)入射輻射(即收集到的太陽(yáng)能)最大。光伏跟蹤器可分為“單軸跟蹤”、“雙軸跟蹤”和“斜軸跟蹤”等幾種類型。固定式安裝：按最佳傾斜角度將太陽(yáng)能電池固定到地面上，前后排太陽(yáng)能電池以不相互遮擋為宜?？烧{(diào)式安裝：在人力成本允許的地區(qū)，還可以將支架按季節(jié)不同，做成可調(diào)式。單軸跟蹤器：它通過圍繞位于光伏方陣面上的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)來跟蹤太陽(yáng)。該軸可以在任意方向，但通常取東西橫向，南北橫向，或平行于地軸的方向。只能進(jìn)行一種跟蹤，或者方位角，或者高度角。斜軸跟蹤器：它將高度角固定(一般為當(dāng)?shù)氐木暥冉?，在一個(gè)相對(duì)垂直的軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，跟蹤方位角。雙軸跟蹤器：它通過旋轉(zhuǎn)兩個(gè)軸使方陣表面始終和太陽(yáng)光垂直，既能跟蹤方位角也能跟蹤高度角。太陽(yáng)能跟蹤裝置有被動(dòng)式或電驅(qū)動(dòng)式兩種。被動(dòng)式的跟蹤裝置適用于規(guī)模較小的光伏系統(tǒng)。不同跟蹤系統(tǒng)在當(dāng)?shù)貤l件下對(duì)發(fā)電量(與固定支架相比)的影響不同。根據(jù)測(cè)算和實(shí)際驗(yàn)證，雙軸跟蹤器能使方陣發(fā)電量輸出提高10~15%，單軸跟蹤器能使方陣能量輸出提高5~10%，斜軸跟蹤器能使方陣能量輸出提高15%左右。跟蹤系統(tǒng)在提高發(fā)電量的同時(shí)，使系統(tǒng)的建設(shè)成本明顯增加(雙軸跟蹤器斜單軸跟蹤器單軸跟蹤器)，與固定式陣列系統(tǒng)相比，雙軸跟蹤系統(tǒng)建設(shè)造價(jià)增加約20%，斜單軸跟蹤系統(tǒng)建設(shè)造價(jià)增