【正文】 動(dòng)跟蹤器用于承載傳統(tǒng)平板光伏組件，可很大程度上調(diào)高日均發(fā)電量。如果單軸的轉(zhuǎn)軸與地面所成角度為0176。，則為水平單軸跟蹤；如果單軸的轉(zhuǎn)軸與地面成一定傾角，光伏組件的方位角不為 0176。，則稱為極軸單軸跟蹤。對(duì)于水平單軸跟蹤，統(tǒng)理論發(fā)電量可提高15%—20%，若采用極軸跟蹤方式，系統(tǒng)理論發(fā)電量可提高 %。但與水平單軸跟蹤相比，極軸單軸跟蹤的支架成本較高，抗風(fēng)性相對(duì)較差，一般單軸跟蹤系統(tǒng)多采用水平單軸跟蹤的方式。 雙軸跟蹤雙軸跟蹤是方位角和傾角都可以運(yùn)動(dòng)的跟蹤方式，雙軸跟蹤系統(tǒng)可以最大限度的提高太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)光的利用率。雙軸跟蹤系統(tǒng)在不同的地方、不同的天氣條件下，提高太陽(yáng)能電池發(fā)電量的程度也是不同的，在非常多云且很多霧氣的地方，采用雙軸跟蹤可以提高發(fā)電量20%25%，在比較晴朗的地方，采用雙軸跟蹤系統(tǒng)，可以提高發(fā)電量35%45%。在實(shí)際工程運(yùn)行中，系統(tǒng)工作效率往往小于理論值較大，其原因有很多，例如：太陽(yáng)能電池板間的相互投射陰影，跟蹤支架運(yùn)行難于同步等。發(fā)電系統(tǒng)普遍采用的是非聚焦平板固定傾角陣列發(fā)電方式。因增加自動(dòng)跟蹤裝置后，將增加占地面積，所以適合于荒漠區(qū)大型并網(wǎng)光伏電站和聚焦型光伏電站，而國(guó)內(nèi)的配套政策支持力度不足，大型高壓并網(wǎng)光伏電站項(xiàng)目較少，因此國(guó)內(nèi)跟蹤裝置生產(chǎn)商的研發(fā)投入較少，目前還未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，造成跟蹤裝置價(jià)格相對(duì)較貴，反過(guò)來(lái)又制約了跟蹤裝置在大型高壓并網(wǎng)光伏電站上的使用，同時(shí)，隨著電池組件價(jià)格的不斷降低，跟蹤裝置以及高倍聚光技術(shù)帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)正在不斷減小，固定平板的布置方式所具有的成本相對(duì)較低、后期維護(hù)量少的優(yōu)勢(shì)逐漸得到體現(xiàn)。自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)增加了光伏方陣接受的太陽(yáng)能輻射量，不同跟蹤系統(tǒng)在當(dāng)?shù)貤l件對(duì)發(fā)電量（與固定支架相比）的影響不同。但由于本工程規(guī)模較大，若采用自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，跟蹤裝置復(fù)雜，初始成本和維護(hù)成本較高，安裝跟蹤裝置獲得額外的太陽(yáng)能輻射產(chǎn)生的效益無(wú)法抵消安裝跟蹤裝置所需要的綜合成本。因此，本工程光伏組件方陣采用固定式安裝?！肮夥r(nóng)業(yè)大棚”是將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚棚頂加以適當(dāng)改造，使之即具備農(nóng)業(yè)使用功效又兼顧光伏發(fā)電的條件。這樣解決了光伏發(fā)電使用土地資源的難題，尤其是在中東部地區(qū)光伏發(fā)電因土地資源的限制而受制的難題。為光伏發(fā)電的普及推廣提供了新的可實(shí)施方案。光伏陣列表面傾斜度設(shè)計(jì)從氣象站得到的資料，均為水平面上的太陽(yáng)能輻射量，需要換算成光伏陣列傾斜面的輻射量才能進(jìn)行發(fā)電量的計(jì)算。對(duì)于某一傾角固定安裝的光伏陣列，所接受的太陽(yáng)輻射能與傾角有關(guān)，較簡(jiǎn)便的輻射量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式為：Rβ＝S[sin(α+β)/sinα]+D式中：Rβ——傾斜光伏陣列面上的太陽(yáng)能總輻射量S ——水平面上太陽(yáng)直接輻射量D ——散射輻射量α——中午時(shí)分的太陽(yáng)高度角β——光伏陣列傾角根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀缶趾透Ｉ絽^(qū)氣象局的太陽(yáng)能輻射數(shù)據(jù)，按上述公式可以計(jì)算出不同傾斜面的太陽(yáng)輻射量。綜合考慮大棚的建造成本和發(fā)電收益情況，可得出棚頂光伏電站安裝角度為20176。時(shí)，綜合性價(jià)比較高。站址所在地的太陽(yáng)總輻射量折算到傾角20176。的太陽(yáng)輻射量，如表53所示，在20 176。 ( kWh/ ㎡.a)。某市農(nóng)業(yè)科技示范園水平及傾斜面上各月太陽(yáng)輻射量如下表所示：份溫度相對(duì)濕度水平面太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度20度傾斜面上輻射強(qiáng)度大氣壓風(fēng)速地表溫度單位176。C%kWh/㎡/dkWh/㎡/dkPam/s176。C一月%102二月%102三月%101四月%101五月%100六月%100七月%八月%100九月%100十月%101十一月%101十二月%102年均% 101通過(guò)以上分析數(shù)據(jù)可以看出場(chǎng)址所在地區(qū)太陽(yáng)能資源豐富，年平均太陽(yáng)輻射量比較穩(wěn)定，能夠?yàn)楣夥娬咎峁┏渥愕墓庹召Y源，實(shí)現(xiàn)社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。 逆變器的選擇光伏并網(wǎng)逆變器是光伏電站的核心設(shè)備之一，其基本功能是將光伏電池組件輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電；此外，其還有自動(dòng)運(yùn)行停止功能、最大功率跟蹤控制功能、防孤島運(yùn)行功能等。光伏并網(wǎng)逆變器可以分為大功率集中型逆變器和小型組串式逆變器兩種。小型組串式逆變器又可細(xì)分為有隔離變壓器和無(wú)隔離變壓器兩種，其中有隔離變壓器的效率略低。集中型逆變器的效率要高于小型組串式逆變器，且單位千瓦造價(jià)與小型組串式逆變器相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但小型組串式逆變器也有其優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)逆變器發(fā)生故障時(shí)，對(duì)于小型組串式逆變器，只會(huì)影響所有連接到該逆變器的容量很少的電池組件的發(fā)電量，其余組件不受影響；而對(duì)于集中型逆變器，則有較大功率的電池組件的發(fā)電量都會(huì)受到影響。考慮到本期光伏電站工程總裝機(jī)容量較大，經(jīng)綜合分析，本期工程擬采用集中型逆變器方式。對(duì)于逆變器的選型，主要以以下幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行比較：逆變器輸入直流電壓的范圍：由于太陽(yáng)能電池組串的輸出電壓隨日照強(qiáng)度、天氣條件及負(fù)載影響，其變化范圍比較大。就要求逆變器在能夠在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)正常工作，并保證交流輸出電壓穩(wěn)定。逆變器輸出效率：大功率逆變器在滿載時(shí)，效率必須在95％以上。中小功率的逆變器在滿載時(shí)，效率必須在90％以上。即使在逆變器額定功率10％的情況下，也要保證90％（大功率逆變器）以上的轉(zhuǎn)換效率。逆變器輸出波形：為使光伏陣列所產(chǎn)生的直流電經(jīng)逆變后向公共電網(wǎng)并網(wǎng)供電，就要求逆變器的輸出電壓波形、幅值及相位等與公共電網(wǎng)一致，以實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)無(wú)擾動(dòng)平滑供電。所選逆變器應(yīng)輸出電流波形良好，波形畸變以及頻率波動(dòng)低于門檻值。最大功率點(diǎn)跟蹤：逆變器的輸入終端電阻應(yīng)自適應(yīng)于光伏發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行特性。保證光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行在最大功率點(diǎn)?？煽啃院涂苫謴?fù)性：逆變器應(yīng)具有一定的抗干擾能力、環(huán)境適應(yīng)能力、瞬時(shí)過(guò)載能力及各種保護(hù)功能，如：過(guò)電壓情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)正常運(yùn)行；過(guò)負(fù)荷情況下，逆變器需自動(dòng)向光伏電池特性曲線中的開(kāi)路電壓方向調(diào)整運(yùn)行點(diǎn)，限定輸入功率在給定范圍內(nèi)；故障情況下，逆變器必須自動(dòng)從主網(wǎng)解列。監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集：逆變器應(yīng)有通訊接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并發(fā)送到遠(yuǎn)控室，便于整個(gè)電站數(shù)據(jù)處理分析。逆變器主要技術(shù)指標(biāo)還有：額定容量，輸出功率因數(shù)，額定輸入電壓、電流，電壓調(diào)整率，負(fù)載調(diào)整率，諧波因數(shù)，總諧波畸變率，畸變因數(shù)，峰值子數(shù)等。 本工程光伏發(fā)電系統(tǒng)容量為60MWp，從工程運(yùn)行及維護(hù)考慮，若選用單臺(tái)容量小的逆變?cè)O(shè)備，則設(shè)備數(shù)量較多，會(huì)增加投資后期的維護(hù)工作量；在投資相同的條件下，應(yīng)盡量選用容量大的逆變?cè)O(shè)備，可在一定程度上降低投資，并提高系統(tǒng)可靠性；但若逆變器容量過(guò)大，則在一臺(tái)逆變器故障時(shí)，發(fā)電系統(tǒng)損失發(fā)電量過(guò)大。因此，本工程選用容量為500kW的逆變器。參考合肥陽(yáng)光的500kW逆變器和SMA的500kW逆變器，兩者的電氣參數(shù)基本接近，而且初選的單片250Wp的多晶硅電池組件也均能與這兩種逆變器良好匹配。因此本工程選用國(guó)內(nèi)一線品牌500kW 逆變器，各項(xiàng)參考性能指標(biāo)。 逆變器主要技術(shù)參數(shù)表指標(biāo)規(guī)格參數(shù)輸出額定功率500kW最大直流功率560kW 最大交流電流1008A 最高轉(zhuǎn)換效率% 歐洲效率% 最大直流電壓1000Vdc 最大功率跟蹤(MPP)范圍500Vdc850Vdc 最大直流輸入電流1120A交流輸出電壓315V輸出頻率范圍47Hz52Hz 要求的電網(wǎng)形式IT系統(tǒng)待機(jī)功耗／夜間功耗100W 輸出電流總諧波畸變率3%（額定功率時(shí)）自動(dòng)投運(yùn)條件直流輸入及電網(wǎng)滿足要求時(shí)，逆變器將自動(dòng)運(yùn)行斷電后自動(dòng)重啟時(shí)間5min(時(shí)間可調(diào)) 隔離變壓器（有／無(wú)）無(wú)接地點(diǎn)故障檢測(cè)（有／無(wú)）有過(guò)載保護(hù)（有／無(wú)）有反極性保護(hù)（有／無(wú)）有過(guò)電壓保護(hù)（有／無(wú)）有其它保護(hù)短路保護(hù),孤島效應(yīng)保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等工作環(huán)境溫度范圍30℃～+55℃相對(duì)濕度0～95%，無(wú)冷凝滿功率運(yùn)行的最高海拔高度6000m(超過(guò)3000m需降額使用) 防護(hù)類型／防護(hù)等級(jí)IP21（室內(nèi)）散熱方式風(fēng)冷重量1700kg ，并網(wǎng)逆變器通過(guò)三相橋式變換器，將光伏陣列輸出直流電壓變換為高頻的三相斬波電壓，通過(guò)濾波器濾波變成正弦波交流電，接著通過(guò)外置的雙分裂三相變壓器隔離升壓（根據(jù)接入電網(wǎng)的要求，變壓器另配）后并入電網(wǎng)發(fā)電。為了使光伏陣列以最大功率發(fā)電，在直流側(cè)使用了先進(jìn)的MPPT 算法。圖 53 SG500MX逆變器主電路結(jié)構(gòu) 光伏方陣設(shè)計(jì)合理的電池陣列設(shè)計(jì)及電氣主接線對(duì)于提高太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)發(fā)電效率，減少運(yùn)行損耗，降低光伏并網(wǎng)電站運(yùn)營(yíng)費(fèi)用以及縮短電站建設(shè)周期和經(jīng)濟(jì)成本的回收期具有重要的意義，合理的電氣主接線可以簡(jiǎn)化保護(hù)配置、減少線路損耗、提高運(yùn)行可靠性。太陽(yáng)能電池組串由幾個(gè)到幾十個(gè)數(shù)量不等的太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)起來(lái)，其輸出電壓在逆變器允許工作電壓范圍之內(nèi)的太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)的最小單元稱為太陽(yáng)電池組串。太陽(yáng)能電池組串單元布置在一個(gè)固定支架上的所有太陽(yáng)能電池組串形成一個(gè)太陽(yáng)能電池組串單元。 陣列逆變器組由若干個(gè)太陽(yáng)能電池組串單元與一臺(tái)并網(wǎng)逆變器聯(lián)合構(gòu)成一個(gè)陣列逆變器組。 太陽(yáng)能電池子方陣由一個(gè)或若干個(gè)陣列逆變器組組合形成一個(gè)太陽(yáng)能電池子方陣。太陽(yáng)能電池陣列由一個(gè)或若干個(gè)太陽(yáng)能電池子方陣組合形成一個(gè)太陽(yáng)能電池陣列。本項(xiàng)目利用農(nóng)業(yè)科技示范園已有蘑菇大棚棚頂安裝太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施，設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量為60MWp。，，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)棚棚頂布置250W多晶組件數(shù)量546塊，組串21塊，26路并聯(lián)。每8個(gè)大棚為一個(gè)1MW發(fā)電單元，4個(gè)大棚安裝一臺(tái)500kWp的逆變器。太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施由升壓變升壓至35kV，經(jīng)集電線路匯集后送入開(kāi)關(guān)站，然后經(jīng)35kV高壓電纜并入某市220kV變電站，農(nóng)業(yè)生態(tài)園規(guī)劃總面積550畝。本工程總裝機(jī)容量為60MWp，推薦采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案。電池組件采用250Wp多晶硅電池組件，固定陣列采用傾角為20176。固定安裝在生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚棚頂。 光伏子方陣設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)形成的組串，其輸出電壓的變化范圍必須在逆變器正常工作的允許輸入電壓范圍內(nèi)。每個(gè)逆變器直流輸入側(cè)連接的太陽(yáng)能電池組件的總功率應(yīng)大于該逆變器的額定輸入功率，且不應(yīng)超過(guò)逆變器的最大允許輸入功率。太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)后，其最高輸出電壓不允許超過(guò)太陽(yáng)電池組件自身最高允許系統(tǒng)電壓。各太陽(yáng)能電池板至逆變器的直流部分電纜通路應(yīng)盡可能短，以減少直流損耗。、并聯(lián)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)的數(shù)量由逆變器的最高輸入電壓和最低工作電壓、以及太陽(yáng)能電池組件允許的最大系統(tǒng)電壓所確定。太陽(yáng)能電池組串的并聯(lián)數(shù)量由逆變器的額定容量確定。本工程所選500kW逆變器的最高允許輸入電壓Vdcmax為1000V，啟動(dòng)電壓Vdcmin為520V，輸入電壓MPPT工作范圍為500～850V。，%/℃。組件及線路損耗、塵埃遮擋等電壓損失為6％。電池組件串聯(lián)數(shù)量計(jì)算計(jì)算公式：INT(Vdcmin/Vmp)94％ N ≤INT(Vdcmax /Voc)94％；式中：Vdcmax——逆變器輸入直流側(cè)最大電壓；Vdcmin——逆變器輸入直流側(cè)最小電壓；Voc——電池組件開(kāi)路電壓；Vmp——電池組件最佳工作電壓；N——電池組件串聯(lián)數(shù)。經(jīng)計(jì)算：得出串聯(lián)光伏電池?cái)?shù)量N為：16≤N≤24。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及工作環(huán)境等因素，現(xiàn)分析16組串、17組串、18組串、19組串、20組串、21組串、22組串、23組串、24組串如表55所示。表55 光伏電池?cái)?shù)量對(duì)比組件串聯(lián)數(shù)量 傾斜面上輻射強(qiáng)度（W/㎡） 開(kāi)路電壓（V） 工作電壓（V）161000488171000181000549191000201000754610211000221000671231000241000732在項(xiàng)目地區(qū)，考慮傾斜面上中午的瞬間輻射強(qiáng)度可能大于1000W/ m2及項(xiàng)目工地的氣溫、風(fēng)速等氣候條件對(duì)光伏電池電壓造成的影響，結(jié)合逆變器最佳輸入電壓以及電池板工作環(huán)境等因素進(jìn)行修正后，最終確定太陽(yáng)能電池組件的串聯(lián)組數(shù)為21（串）。在北半球，對(duì)應(yīng)最大日照輻射接收量的平面為朝向正南，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(yáng)下陰影長(zhǎng)度最長(zhǎng)的一天）上午9：00 到下午3：00，組件之間南北方向無(wú)陰影遮擋。計(jì)算光伏組件方陣安裝的前后最小間距D，如圖53所示。圖53 陣列陰影示意圖一般確定原則：冬至當(dāng)天9:00～15:00 太陽(yáng)電池方陣不應(yīng)被遮擋。光伏方陣陣列間距或可能遮擋物與方陣底邊垂直距離應(yīng)不小于D。計(jì)算公式如下： 式中：φ 為緯度(在北半球?yàn)檎?、南半球?yàn)樨?fù))，176。；H 為光伏方陣陣列或遮擋物與可能被遮擋組件底邊高度差。經(jīng)計(jì)算,，以保證在全年9:00～15:00 時(shí)段內(nèi)前排大棚不會(huì)對(duì)后排大棚上的光伏組件產(chǎn)生影響。太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)的數(shù)量由逆變器的最高輸入電壓和最低工作電壓、以及太陽(yáng)能電池組件允許的最大系統(tǒng)電壓所確定。太陽(yáng)能電池組串的并聯(lián)數(shù)量由逆變器的額定容量確定。綜合考慮農(nóng)業(yè)大棚棚頂可安裝組件數(shù)量、光伏組件的21串及500kW逆變器可接入組件數(shù)量，蘑菇大棚每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)棚棚頂布置組件數(shù)量546塊，組串21塊，26個(gè)并聯(lián)，每8個(gè)大棚為一個(gè)1MW發(fā)電單元，4個(gè)大棚安裝一個(gè)500kWp的逆