【正文】 的道路是十分必要的。根據(jù)我國《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，提出了未來15年可再生能源發(fā)展的目標：到2020年可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例爭取達到16％，到2020年達到1800 MW。事實上，光伏發(fā)展的實際速度已經(jīng)遠遠超過了中長期發(fā)展規(guī)劃的目標，2008年我國光伏發(fā)電新增安裝容量40MW，比2007年增長1倍，到2011年年底，我國光伏發(fā)電累計安裝容量約為3000MW。2011年，國家發(fā)改委下發(fā)《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄(2011年版)》，與2005年版目錄相比，新能源作為單獨門類，首次進入指導目錄的鼓勵類。2011年5月，發(fā)改委能源研究所官員公開表示，到2015年，國內(nèi)的光伏裝機容量目標將大幅上調(diào)到10GW，較之前公布的目標翻了一番。不久前，中國“十二五”可再生能源規(guī)劃中將太陽能光伏發(fā)電裝機目標提高至21GW，較之前增加了100%。暨2012年11月1日國家電網(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)按國家政策全額收購富余電力；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。國家能源局目前正計劃召開全國光伏工作會議，研究行業(yè)發(fā)展問題和配套支持政策，包括《促進我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》、《分布式光伏發(fā)電示范區(qū)實施辦法和電價補貼標準》等。霍林格勒太陽能資源豐富，非常適合建設(shè)光伏電站項目。該太陽能光伏電站建成后，與當?shù)仉娋W(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，可有效緩解地方電網(wǎng)的供需矛盾，促進地區(qū)經(jīng)濟可持續(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)電裝機以年均30%以上的速度增長，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，電機容量不斷增加，發(fā)電成本逐步降低，已成為公認的未來替代能源之一，開發(fā)大規(guī)模并網(wǎng)光伏發(fā)電項目是實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。本項目充分利用當?shù)仉娏ο到y(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電力供應的多元化，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)，推動社會和經(jīng)濟的可持續(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)展強勁的用電需求，促進當?shù)厣鐣?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。 為光伏并網(wǎng)發(fā)電提供科學依據(jù)該光伏并網(wǎng)電站建成發(fā)電后，在運行管理、并網(wǎng)發(fā)電、維護等方面的研究成果將為我國的大規(guī)模太陽能光電開發(fā)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將為國家出臺相關(guān)政策提供參考數(shù)據(jù)。 建設(shè)光伏發(fā)電項目，促進當?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展 太陽能光伏發(fā)電站不但可以給當?shù)仉娋W(wǎng)提供電力，而且氣勢宏偉的太陽能光伏陣列本身就可以成為一道風景，每年接待來自世界各地的游客，具有良好的示范效應，和一定的國際影響力，讓公眾認識和接受光伏發(fā)電技術(shù)。 發(fā)揮減排效能，申請CDM(清潔能源機制)降低投資壓力我國是《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(1992)和《京都議定書》(1997)的簽字國，為努力減緩溫室氣體排放的增長率，承擔“共同但有區(qū)別的責任”。在2002年約翰內(nèi)斯堡全球可持續(xù)發(fā)展峰會上，中國政府已核準《京都議定書》，中國將堅定不移地走可持續(xù)發(fā)展的道路。CDM作為國際社會對全球氣候變化的一項重要措施，一方面可以幫助發(fā)達國家以較低成本實現(xiàn)減排目標，另一方面也可以促進資金和技術(shù)向發(fā)展中國家進行實質(zhì)性轉(zhuǎn)讓。本項目不但屬于清潔能源，也屬于議定書中規(guī)定的清潔機制的范圍，能夠獲得減排義務的資助，隨著項目建設(shè)和電力的發(fā)展，太陽能光伏發(fā)電裝機容量可以不斷擴大，如果有先進的技術(shù)或額外資金的支持，將大大降低太陽能光伏發(fā)電的投資壓力，同時可以擴大內(nèi)蒙環(huán)境保護的宣傳影響，進一步促進項目的實施和建設(shè)，從而擴大太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。綜上所述，本項目的建設(shè)是非常有必要的。5 系統(tǒng)總體方案設(shè)計和發(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能開發(fā)應用最廣泛的是太陽電池。1839年 19歲的法國貝克勒爾做物理實驗時，發(fā)現(xiàn)在導電液中的兩種金屬電極用光照射時，電流會加強，從而發(fā)現(xiàn)了 “光生伏打效應”；1904年愛因斯坦發(fā)表光電效應論文，為此在1921年獲得諾貝爾獎；世界上，1941年出現(xiàn)有關(guān)硅太陽電池報道，1954年5月美國貝爾實驗室恰賓、富勒和皮爾松開發(fā)出效率為6%的硅太陽電池，這是世界上第一個實用的太陽電池。1958年太陽電池應用于衛(wèi)星供電。在70年代以前，由于太陽電池效率低，售價昂貴，主要應用在空間。70年代以后，對太陽電池材料、結(jié)構(gòu)和工藝進行了廣泛研究，在提高效率和降低成本方面取得較大進展，地面應用規(guī)模逐漸擴大，但從大規(guī)模利用太陽能而言，與常規(guī)發(fā)電相比，成本仍然很高。目前，世界上太陽電池的實驗室效率最高水平為：％(4cm2)，%(4cm2)，InGaP／GaAs雙結(jié)電池30．28%(AM1)，非晶硅電池14．5%(初始)、%(穩(wěn)定)，%， %，%。我國于1958年開始太陽電池的研究，40多年來取得不少成果。目前，我國太陽電池的實驗室效率最高水平為：%(2cm2cm)，%(2cm2cm)、12%(10cm10cm)，%(lcmcm)，GaAs／%(AM0)，CulnSe電池9%(lcm1cm)，% (lcm1cm，非活性硅襯底)，%(10cm10cm)、%(20cm20cm)、％(30cm30cm)， 二氧化鈦納米有機電池10%(1cm1cm)。世界光伏組件在過去15年平均年增長率約15%。90年代后期，發(fā)展更加迅速，最近3年平均年增長率超過30%。在產(chǎn)業(yè)方面，各國一直通過擴大規(guī)模、提高自動化程度、改進技術(shù)水平、開拓市場等措施降低成本，并取得了巨大進展。商品化電池組件效率從10%～13%提高到14%～17%。國內(nèi)整個光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)模逐年擴大，截至2011年底全球光伏電池總產(chǎn)量達到50GW，中國光伏電池產(chǎn)量達到30GW，中國已經(jīng)超越歐洲和日本，成為世界上最大的太陽能電池制造基地。截止2012年8月，中國光伏組件生產(chǎn)規(guī)模的大部分產(chǎn)品仍用于出口市場，我國的光伏企業(yè)長期以來對國外市場的依存度較高，盡管自2008年爆發(fā)全球金融危機以來，國外的市場發(fā)生急劇變化，使我國的光伏企業(yè)受到重大影響，但由于國內(nèi)市場的光伏應用市場規(guī)模不夠，光伏產(chǎn)品仍以低價出口為主，特別是最近由于美國及歐盟對我國光伏產(chǎn)品的雙反裁定，使我國的光伏產(chǎn)業(yè)面臨嚴峻的考驗，因此擴大和推動我國自己對太陽能光伏發(fā)電的大規(guī)模應用是必然的趨勢。我國地域遼闊擁有巨大的光伏市場應用潛力，完全可以讓自己的光伏企業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品應用于國內(nèi)大量的光伏發(fā)電項目，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。本項目光伏電站設(shè)備以國內(nèi)自主化生產(chǎn)為主。 幾種常用的太陽能電池(1) 單晶硅、多晶硅太陽能電池目前國內(nèi)外使用最普遍的是單晶硅、多晶硅太陽能電池，而且國內(nèi)的光伏組件生產(chǎn)也主要是以單晶硅、多晶硅太陽能電池為主。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 年中不會發(fā)生根本的轉(zhuǎn)變。但是晶體硅太陽能電池的成本較高，通過提高電池的轉(zhuǎn)化效率和降低硅材料的生產(chǎn)成本，以提高硅材料太陽能電池的效益，成為世界光伏技術(shù)的主流，世界各國也在此取得諸多新的進展。2004 年中國科學家成功地在實驗室完成P 型晶體硅技術(shù)，%；2007年日本也成功試制的HIT 太陽能電池，％。提高轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)不斷進步，進一步推動了晶體硅太陽能電池在光伏技術(shù)中的領(lǐng)先地位。(2) 非晶硅太陽能電池開發(fā)太陽能電池的兩個關(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。非晶硅作為太陽能材料盡管是一種很好的電池材料，使得材料本身對太陽輻射光譜的長波區(qū)域不敏感，這樣一來就限制了非晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，目前電池轉(zhuǎn)化效率一般在5%9%。此外，其光電效率會隨著光照時間的延續(xù)而衰減，即所謂的光致衰退S一W效應，使得電池性能不穩(wěn)定，衰減較快。非晶硅薄膜太陽能電池由于具有較低的成本、重量輕、高溫性能好、弱光響應好，充電效率高(非晶硅材料的吸收系數(shù)在整個可見光范圍內(nèi)，在實際使用中對低光強光有較好的適應等特點)，有著極大的潛力，在未來510年后，有望逐漸擴大其市場份額。 幾種常用的太陽能電池技術(shù)性能比較幾種常用的太陽能電池技術(shù)性能比較見表51。表51 太陽能電池技術(shù)性能比較表序號比較項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價格材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本比單晶硅低材料價格及繁瑣的電池制造工藝，使單晶硅成本價格居高不下。生產(chǎn)工藝相對簡單，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對光照、溫度等外部環(huán)境適應性輸出功率與光照強度成正比，在高溫條件下效率發(fā)揮不充分同左弱光響應好，充電效率高。高溫性能好，受溫度的影響比晶體硅太陽能電池要小。晶體硅電池輸出功率與光照強度成正比，比較適合光照強度高的沙漠地區(qū)。5組件運行維護組件故障率極低，自身免維護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、剛性非晶硅組件運行維護最為簡單。6組件使用壽命經(jīng)實踐證明壽命期長，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。7外觀不規(guī)則深藍色，可作表面弱光著色處理。黑色、藍黑色黑色。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地，安裝簡單，布置緊湊，節(jié)約場地。同左柔性組件重量輕，對屋頂強度要求低，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)先進同左2007年底2008年初國內(nèi)開始生產(chǎn)線建設(shè)，起步晚，產(chǎn)能沒有完全釋放。電池組件國內(nèi)自主化有保證。從比較結(jié)果可以看出：(1) 晶體硅太陽能電池組件技術(shù)成熟，且產(chǎn)品性能穩(wěn)定，使用壽命長。(2) 商業(yè)用化使用的太陽能電池組件中，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，運行維護最為簡單。(4) 晶體硅光伏組件、剛性非晶硅組件安裝簡單方便。(5) 非晶硅薄膜電池在價格、弱光響應，高溫性能等方面具有一定的優(yōu)勢，但是組件效率較低，在安裝場地面積有限情況下，會影響到安裝總?cè)萘?。因此綜合考慮上述因素，本項目擬選用多晶硅太陽能電池。 太陽電池組件主要技術(shù)參數(shù) 本項目擬選用太陽能電池組件詳細技術(shù)參數(shù)見表52所示，要求組件既經(jīng)濟又可靠，使用年限可達25年，并獲得IEC 61215第二版認證和TUV證書及其它安全認證。 圖54 組件外觀本項目推薦采用300Wp的多晶硅太陽能光伏組件，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%工作點電壓(V)工作點電流(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℃ 光伏陣列運行方式選擇 安裝方式的確定太陽電池方陣的發(fā)電量與陽光入射強度有關(guān)，當光線與太陽電池方陣平面垂直時發(fā)電量最大，隨著入射角的改變，發(fā)電量會明顯下降。太陽能跟蹤裝置可以將太陽能板在可用的8小時或更長的時間內(nèi)保持方陣平面與太陽入射光垂直，將太陽能最大程度的轉(zhuǎn)化為電能。通常，光伏方陣支架的類型有簡單的固定支架和相對復雜的跟蹤系統(tǒng)。太陽跟蹤系統(tǒng)是一種支撐光伏方陣的裝置，它精確的跟蹤轉(zhuǎn)動能夠使太陽入射光線射到方陣表面上的入射角最小，這樣太陽入射輻射(即收集到的太陽能)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能電池固定到地面上，前后排太陽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軸旋轉(zhuǎn)來跟蹤太陽。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?shù)氐木暥冉?，在一個相對垂直的軸上轉(zhuǎn)動，跟蹤方位角。雙軸跟蹤器：它通過旋轉(zhuǎn)兩個軸使方陣表面始終和太陽光垂直，既能跟蹤方位角也能跟蹤高度角。太陽能跟蹤裝置有被動式或電驅(qū)動式兩種。被動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?shù)貤l件下對發(fā)電量(與固定支架相比)的影響不同。根據(jù)測算和實際驗證，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，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)造價增加約20%，斜單軸跟蹤系統(tǒng)建設(shè)造價增