【正文】 ，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，為保證在本項目選址地冬至日上午九時到下午三時光伏組件方陣之間接受的輻射量最大，根據(jù)計算，本工程確定太陽電池方陣支架傾角均為27 度。（2）太陽電池陣列間距的設(shè)計計算：光伏組件布置一般確定原則：冬至當天9:00～15:00 太陽電池方陣不應(yīng)被遮擋。光伏方陣陣列間距應(yīng)不小于D。在北半球，對應(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。固定光伏組件方陣的支架采用鍍鋅角鋼，根據(jù)本項目的巖土性質(zhì)，陣列安裝基座采用凝土基礎(chǔ)，如下圖所示：圖5－5 混凝土基座計算光伏組件方陣安裝的前后最小間距D，如下圖所示：圖5－6 陣列陰影示意圖一般確定原則：冬至當天9:00～15:00 太陽電池方陣不應(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。計算公式如下： 式中：φ 為緯度(在北半球為正、南半球為負)，該項目緯度取北緯33176。56′；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，該項目如果根據(jù)上式計算，27176。傾角傾斜安裝時，為保證在9:00～15:00 時段內(nèi)前排電池板不會對后排產(chǎn)生影響，如下圖示意所示：圖5－7 安裝傾角為27度（3）單支架電池組串的排列設(shè)計：每個晶體硅太陽組件串支架的縱向為2 排，每排18 塊組件，即：每個單支架上安裝36 塊晶體硅太陽電池組件，構(gòu)成2 個組串。每一個支架陣面平面尺寸為（）。 方陣布置說明本項目每一個1MWP光伏發(fā)電單元組成一個1MWP光伏發(fā)電單元系統(tǒng)，在1MWP 光伏發(fā)電單元方陣中間設(shè)置1 臺箱式變電站，同時考慮預(yù)留一定的檢修通道。為了減少至逆變器直流電纜數(shù)量，盡量少占土地及布置的規(guī)整性，即每1MWP 方陣布置102 個支架, 共有204 個組件串。 光伏電站發(fā)電量估算太陽能光伏電站發(fā)電量計算方法：根據(jù)太陽輻射資源分析所確定的光伏電場多年平均年輻射總量，結(jié)合初步選擇的太陽能電池的類型和布置方案，進行光伏電場年發(fā)電量估算。從氣象站得到的資料，一般為水平上的太陽輻量，換算成光伏陣列傾斜面的輻射量，才能進行光伏系統(tǒng)發(fā)電量的計算。對于以某一傾角固定式安裝的光伏陣列，所接受到的太陽輻射能與傾斜的角度有關(guān)，其中較為簡便的計算日輻射量的公式如下: Rβ = S[sin(α－β)/sinα] + D圖5－8傾斜方陣面上的太陽總輻射量計算圖式中： Rβ—傾斜方陣面上的太陽總輻射量； D—散射輻射量,假定D 與斜面傾角無關(guān)； S—水平面上的太陽直接輻射量； β—方陣傾角；α— 午時分的太陽高度角。根據(jù)光伏電場場址周圍的地形圖，經(jīng)對光伏電場周圍環(huán)境、地面建筑物情況進行考察，建立的本工程太陽能光伏發(fā)電場上網(wǎng)電量的計算模型。單位面積電池板的年發(fā)電量g 簡化計算如下：其中： E q 為多年平均年輻射總量，η1 為光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率。代入上計算公式，得出單位面積光伏組件年發(fā)電量。理論發(fā)電量是在理想情況下得出太陽能電池組件輸出的直流發(fā)電量計算。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的效率是指:系統(tǒng)實際輸送上網(wǎng)的交流發(fā)電量與組件標稱容量在沒任何能量損失的情況下理論上的能量之比。標稱容量1kWp 的組件，在接受到1kW/m2 太陽輻射能時理論發(fā)電量應(yīng)為1kWh。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率主要由光伏陣列的效率、逆變器的效率、交流并網(wǎng)效率等三部分組成。1）系統(tǒng)損耗和效率分析① 光伏組件效率η1: 光伏陣列在1000W/㎡太陽輻射強度下,實際的直流輸出功率與標稱功率之比。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、表面塵埃遮擋損失、不可利用的太陽輻射損失、溫度的影響、最大功率點跟蹤(MPPT)精度、以及直流線路損失等。根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)：組件功率匹配損失小于5%；灰塵影響組件功率損失小于5%；直流線路損失小于2%；② 逆變器的轉(zhuǎn)換效率η2 : 逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比。③ 交流并網(wǎng)效率η3: 即從逆變器輸出至接入電網(wǎng)的傳輸效率，其中最主要的是升壓變壓器的損耗。2）太陽能輻射數(shù)據(jù)分析及發(fā)電量模擬系統(tǒng)的總效率等于上述各部分效率的乘積: η=η1η2 η3經(jīng)過以上數(shù)據(jù)分析得到光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量計算公式如下：預(yù)測發(fā)電量= SareaRβηmoduleηsystem；式中：Sarea——方陣總面積；Rβ——Rβ—傾斜方陣面上的太陽總輻射量；ηsystem——并網(wǎng)光伏系統(tǒng)發(fā)電效率；ηmodule——太陽能組件轉(zhuǎn)化效率；在光伏理論年發(fā)電量的基礎(chǔ)上，實際上網(wǎng)電量還會受安裝傾角、方位角等綜合因素影響。這里不一一列舉，根據(jù)以往工程經(jīng)驗，本項目對應(yīng)的光伏發(fā)電總效率約為75%。根據(jù)太陽輻射量、溫度等氣象資料以及地理位置信息等資料, 專用的光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計軟件可以進行仿真計算,求出系統(tǒng)的年總發(fā)電量。這里僅根據(jù)有關(guān)氣象資料預(yù)測并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的年總發(fā)電量，實際發(fā)電量會有一定偏差這是正?，F(xiàn)象。 系統(tǒng)發(fā)電量測算本項目光伏電站場址太陽能發(fā)電量分析采用了鹽城市氣象局提供資料： 小時。由計算模型可知，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏組件的放置方式和放置角度對組件接受到的太陽輻射有很大的影響。與光伏組件放置相關(guān)的有下列兩個角度參量：太陽電池組件傾角和太陽能電池組件方位角。太陽能電池組件的傾角是電池組件與水平地面的夾角。太陽電池組件的方位角是組件方陣的垂直面與正南方的夾角。向東設(shè)為負，向西為正。一般在北半球，太陽能電池組件朝向正南方布置，即組件方位角為0 度時，發(fā)電量最大。本工程設(shè)計原則上保證太陽能電池組件朝正南方向布置。故所需計算的為太陽電池組件的最佳傾角。到達在面的太陽能輻射量，太陽能方陣的傾角直接影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量。對于并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)只需合理選擇太陽能電池組件的位置和傾角，以獲得最大的太陽能輻射量使得全年發(fā)電量最大化即可。 系統(tǒng)發(fā)電量測算依據(jù)氣象數(shù)據(jù)和軟件計算得知當太陽電池組件的傾角為27 度時，電池組件年接受太陽能輻射量最大。根據(jù)太陽輻射量，系統(tǒng)總功率等數(shù)據(jù)估算20MWP 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的年總發(fā)電量。計算軟件采用聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署和加拿大自然資源部聯(lián)合編寫的可再生能源技術(shù)規(guī)劃設(shè)計軟件RETSCREEN。RETSCREEN 與許多政府機構(gòu)和多邊組織共同合作，由來自工業(yè)界、政府部門和學(xué)術(shù)界的專家提供技術(shù)支持進行開發(fā)工作。經(jīng)計算整個20MWP 。晶體硅光伏組件在光照及常規(guī)大氣環(huán)境中使用會有衰減，按系統(tǒng)25 %計算。表5－8　 25年衰減及平均年發(fā)電量測算表：(單位：萬kWh/年)年　限12345系統(tǒng)衰減率%%%%%發(fā)電量年限678910系統(tǒng)衰減率%%%%%發(fā)電量年限1112131415系統(tǒng)衰減率%%%%%發(fā)電量年限1617181920系統(tǒng)衰減率%%%%%發(fā)電量年限2122232425系統(tǒng)衰減率%%%%%發(fā)電量總發(fā)電量（萬kWh）25年平均發(fā)電量（萬kWh） 結(jié)論:由以上計算可得，本工程25 。 數(shù)據(jù)采集監(jiān)控方案（1） 數(shù)據(jù)采集在每臺光伏并網(wǎng)逆變器內(nèi)設(shè)有電流傳感器和電壓傳感器，可以實時測量太陽電池方陣的峰值電壓和峰值電流，交流輸出電壓和交流輸出電流。SBC 為數(shù)據(jù)采集控制器，時時讀取每臺逆變器的測量數(shù)據(jù)（Vpv、Ipv、Ppv、Vac、Iac 、Pac），SBC 可以同時監(jiān)測50 臺不同功率級別的逆變器，同時監(jiān)測每臺逆變器各種運行參數(shù)，SBC 通過計算可以得到整個光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的累積發(fā)電量，當天累積發(fā)電量以及整個系統(tǒng)瞬時功率。同時SBC 通過RS485 協(xié)議，讀取環(huán)境檢測儀采集到各種模擬量數(shù)據(jù)，這些模擬量數(shù)據(jù)包括太陽輻射強度、太陽電池方陣的溫度、現(xiàn)場環(huán)境溫度、風(fēng)速等。每臺逆變器運行參數(shù)（2） 數(shù)據(jù)通訊在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，在每臺逆變器和SBC 數(shù)據(jù)采集控制器中都配有RS485通訊適配器，SBC和每臺逆變器通過通訊適配器都掛在RS485總線上，SBC 通過RS485 與各逆變器實時通訊，SBC 實時讀取逆變器的各項運行參數(shù)和故障信息。SBC 讀取的測量數(shù)據(jù)以RS232 通訊方式與上位機時時通訊，上位機讀取每臺逆變器的測量的參數(shù)，通過專業(yè)監(jiān)控軟件可以計算出太陽能電池方陣的峰值功率和交流輸出功率，同時可以積分計算每天累計發(fā)電量，同時變換格式可供外部顯示。SBC 與各逆變器通訊系統(tǒng)原理圖SBC 與逆變器通訊（RS485） 光伏發(fā)電數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)本光伏發(fā)電項目是國內(nèi)大型光伏發(fā)電項目，為充分發(fā)揮示范作用，并直觀的展現(xiàn)光伏發(fā)電項目的運行狀況和關(guān)鍵運行參數(shù)，本項目在綜合樓集控室安裝一套數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由彩色顯示器、工控機、控制機顯示軟件及通信線路組成，顯示參數(shù)可通過對工控機的操作進行不同監(jiān)控畫面間的切換，顯示內(nèi)容包括：系統(tǒng)自帶環(huán)境監(jiān)測儀的環(huán)境監(jiān)測參數(shù)（日照輻射強度、環(huán)境溫度、風(fēng)速等）、光伏發(fā)電實時功率、系統(tǒng)效率、累計發(fā)電量、當天發(fā)電量、過去N 天運行參數(shù)曲線等。第六章 電氣部分 電氣一次部分 接入系統(tǒng)方案本工程在空曠的土地上安裝太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，擬定總裝機容量為20MWp。根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機容量和某地區(qū)電網(wǎng)實際情況，就近接入10KV 電網(wǎng)。為滿足容量和可靠性要求，從升壓站母線出1 回路10kV線路接入當?shù)毓搽娋W(wǎng)。光伏電站相關(guān)配電設(shè)施（含接入電纜）按10kV 標準設(shè)計。電站共使用10 臺升壓變壓器，單臺容量1250kVA，升壓變變比為10/。 電氣主接線光伏電站電氣主接線本期工程10MW 發(fā)電系統(tǒng)以太陽能發(fā)電單元—升壓變壓器接線方式接入站內(nèi)10KV 配電室。整個發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)10kV 配電室出線1 回接入當?shù)仉娋W(wǎng)。接入系統(tǒng)最終以接入系統(tǒng)審查意見為準。每個太陽能發(fā)電單元設(shè)1 臺升壓變壓器，升壓變壓器采用三相1250kVA 油浸變壓器。光伏組件陣列、直流匯流箱、逆變器及升壓變壓器以1MW 單元為單位就地布置，經(jīng)10kV 電纜接至10kV 配電室。光伏電站并網(wǎng)運行時，并網(wǎng)點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 15543－1995）規(guī)定的數(shù)值，接于公共連接點的每個用戶，%。因本工程無大規(guī)模的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，消耗無功功率很小，本工程按裝機容量設(shè)置250kVar 的自動投切的無功補償裝置，為電站的升壓變、線路等提供無功功率補償。光伏電站站用電本站站用電源由10kV 母線引接一路，10kV（施工電源）引接一路，兩路電源互為備用，以提高站用電的可靠性。本期設(shè)置1 臺200kVA降壓變壓器作為站用變壓器，站用電用于供給本站內(nèi)各處照明、暖通、檢修等負荷。 主要電氣設(shè)備選擇（1）升壓變10KV 升壓變選用三相油浸式配電變壓器。型號S11－1250/10 ，額定容量1250kVA。177。%/，接線組別DYN11，短路阻抗Ud=%。變壓器裝設(shè)帶報警及跳閘信號的溫控設(shè)施。跳閘信號接至10KV、高壓開關(guān)柜和變壓器低壓側(cè)進線開關(guān)，動作于跳閘，溫度信號接至綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)中。（2）10kV 配電裝置10kV 配電裝置單母線接線，選用鎧裝型金屬封閉手車式開關(guān)柜，采用真空斷路器，配置升壓變、電容器的綜合保護裝置。按10kV 電壓等級設(shè)計，真空斷路器額定開斷電流暫定25kA。（3）低壓配電裝置低壓開關(guān)柜選用MNS 型低壓抽出式開關(guān)柜。進線斷路器選用框架斷路器，配置智能脫扣器，額定開斷電流為50kA。（4）逆變器并網(wǎng)型逆變器選型時除應(yīng)考慮具有過/欠電壓、過/欠頻率、防孤島效應(yīng)、短路保護、逆向功率保護等保護功能外，同時應(yīng)考慮其電壓（電流）總諧波畸變率較小，以盡可能減少對電網(wǎng)的干擾。整個光伏系統(tǒng)采用若干組逆變器，每個逆變器具有自動檢測功能，并能夠隨著太陽能組件接受的功率，以最經(jīng)濟的方式自動識別并投入運行。本工程選用單臺輸出功率500kW級別逆變器作為全站主要逆變裝置。逆變器的技術(shù)參數(shù)詳見表6－1。表6－1 500kW 逆變器技術(shù)參數(shù)逆變器技術(shù)參數(shù)生產(chǎn)廠家 合肥陽光合肥陽光逆變器型號 SG500kTLSG500kTL輸出額定功率 500kW500kW最大直流側(cè)功率 550kW550kW最高轉(zhuǎn)換效率 %%歐洲效率 %%輸入直流側(cè)電壓范圍 480V － 880V最大功率跟蹤（MPP）范圍 480Vdc～820Vdc最大直流輸入電流1200A交流輸出電壓范圍 270V輸出頻率范圍 50Hz － 60Hz要求的電網(wǎng)形式IT系統(tǒng)待機功耗/夜間功耗 100W輸出電流總諧波畸變率3%（額定功率時）功率因數(shù) 自動投運條件 直流輸入及電網(wǎng)滿足要求，逆變器自動運行斷電后自動重啟時間5min(時間可調(diào))隔離變壓器（有/無） 無接地點故障檢測（有/無） 有過載保護（有/無） 有反極性保護（有/無） 有過電壓保護（有/無） 有有其它保護 孤島效應(yīng)保護,過熱保護等工作環(huán)境溫度范圍 －20℃～＋40℃相對濕度0～95%，不結(jié)露滿功率運行的最高海拔高度≤2000 米(超過2000 米需降額使用)噪音 ≤60dB電網(wǎng)監(jiān)控 按照 UL1741 標準