【導(dǎo)讀】分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目。xx設(shè)計院有限公司

　　

【正文】 運(yùn)行效率。 (2)風(fēng)速的影響： 本工程設(shè)計支架的抗風(fēng)能力在 33m/s 風(fēng)速下應(yīng)不損壞，并按此設(shè)計光伏組件的安裝支架。 (3)沙塵暴影響分析 沙塵暴天氣時空氣混濁，大氣透明度大幅降低，輻射量也相應(yīng)降低，會直接影響太陽能電池組件的工作，對光伏電站的發(fā)電量有一定影響， 本工程廠址區(qū)年平均沙塵暴基本較少，故本工程實(shí)施時基本不需要考慮采取防風(fēng)沙措施。 (4)雷暴的影響 本工程場址區(qū)年平均雷暴發(fā)生次數(shù)為 。應(yīng)根據(jù)光伏組件布置的區(qū)域面積及運(yùn)行要求，合理設(shè)計防雷接地系統(tǒng)。 太陽能資源評價結(jié)論 綜上所述，本項(xiàng)目場址區(qū)域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，氣溫溫和，四季特征分明，光照充足。經(jīng)計算，場址區(qū)域全年平均年太陽輻射量 。根據(jù)我國太陽能資源等級區(qū)劃表得知，場址區(qū)域太陽能資源很豐富，適宜建設(shè)太陽能電站。 29 第四章工程地質(zhì) 設(shè)計理念 按照建設(shè)節(jié)約型社會要求，本項(xiàng)目安裝在建筑屋頂，不需要做地質(zhì)勘測，但需要做好建筑頂部的防水處理。 太陽能光伏電站范圍內(nèi)不存在滑坡、泥石流、移動沙丘等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。 結(jié)論及建議 從地址情況角度來說，在擬建場址建設(shè)太陽能光伏電站是可行的。 第五章發(fā)電單元設(shè)計及發(fā)電量預(yù)測 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及構(gòu)成 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)按與電力系統(tǒng)關(guān)系分類，通常分為獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電力系統(tǒng)連接在一起的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，一般分為集中式和分散式兩種，集中式并 網(wǎng)電站一般容量較大，通常在幾百千瓦到兆瓦級以上，而分散式并網(wǎng)系統(tǒng)一般容量較小，在幾千瓦到幾十千瓦 太陽電池組件選擇 太陽電池組件的選擇應(yīng)綜合考慮目前已商業(yè)化的各種太陽電池組件的產(chǎn)業(yè)形勢、技術(shù)成熟度、運(yùn)行可靠性、未來技術(shù)發(fā)展趨勢等，30 并結(jié)合電站周圍的自然環(huán)境、施工條件、交通運(yùn)輸?shù)臓顩r，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較選用適合并網(wǎng)太陽能光伏電站使用的太陽電池組件類型。 太陽電池組件類型的選擇 太陽電池技術(shù)現(xiàn)狀 從 1839 年法國科學(xué)家 發(fā)現(xiàn)光生伏特效應(yīng)以來，經(jīng)過 170 多年的發(fā)展，太陽電池?zé)o論是在基礎(chǔ)研究還是生產(chǎn)技術(shù)上都取得了很大的進(jìn)步?，F(xiàn)在商用的太陽電池主要有：單晶硅電池、晶體硅電池、非晶硅薄膜電池、銅銦硒和碲化鎘薄膜電池等。 ⑴單晶硅電池： 單晶硅電池是最早發(fā)展起來的太陽電池，與其他電池相比，單晶硅電池的效率最高，目前的商業(yè)效率在 1620%之間。 現(xiàn)在，單晶硅電池的技術(shù)發(fā)展動向是向超薄、高效發(fā)展，不久的將來，借助改進(jìn)生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)超薄單晶硅電池的工業(yè)化生產(chǎn)，并可能達(dá)到已在實(shí)驗(yàn)室達(dá)到的效率。 (2)多晶硅電池： 多晶硅電池由多晶硅晶體硅片制造。硅片由眾多不同大小、不同方向的晶粒組成，而在晶粒界面處光電轉(zhuǎn)化容易受到干擾，因而多晶硅的轉(zhuǎn)化效率相對較低。多晶硅的電學(xué)、力學(xué)和光學(xué)性能的一致性不如單晶硅，目前的商業(yè)效率在 1518%之間，與單晶硅電池組件的效率相差 12%。 (3)非晶硅薄膜電池： 非晶硅薄膜電池是采用化學(xué)沉積的非晶硅薄膜，其特點(diǎn)是材料厚31 度在微米級。非晶硅為準(zhǔn)直接帶隙半導(dǎo)體，吸收系數(shù)大，可節(jié)省大量硅材料。商業(yè)化的非晶硅薄膜電池穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換效率在 811%左右，保證壽命為 10 年。 非晶硅薄膜電池 的市場份額從最早的 1996年 12%降到 2021年的5%。目前，非晶硅薄膜電池之所以沒有大規(guī)模使用，主要原因是光致衰減效應(yīng)相對嚴(yán)重。 (4)銅銦硒薄膜電池： 銅銦硒 (CuInSe2)薄膜是一種 IIIIVI 族化合物半導(dǎo)體，銅銦硒薄膜太陽電池屬于技術(shù)集成度很高的化合物半導(dǎo)體光伏器件，由在玻璃或廉價的襯底上沉積多層薄膜而構(gòu)成。 CIS薄膜電池具有以下特點(diǎn)：光電轉(zhuǎn)換效率高，效率可達(dá)到 17%左右，成本低，性能穩(wěn)定，抗輻射能力強(qiáng)。目前， CIS 太陽電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要障礙在于吸收層 CIS薄膜材料對結(jié)構(gòu)缺陷過于敏感，使高效 率電池的成品率偏低。這種電池的原材料銦是較稀有的金屬，對這種電池的大規(guī)模生產(chǎn)會產(chǎn)生很大的制約。 (5)碲化鎘薄膜電池： 碲化鎘是一種化合物半導(dǎo)體，其帶隙最適合于光電能量轉(zhuǎn)換。用這種半導(dǎo)體做成的太陽電池有很高的理論轉(zhuǎn)換效率。碲化鎘的光吸收系數(shù)很大，對于標(biāo)準(zhǔn) AM0 太陽光譜，只需 微米厚即可吸收 50%的光能， 10 微米厚幾乎可吸收 100%的入射光能。碲化鎘是制造薄膜、高效太陽電池的理想材料，碲化鎘薄膜太陽電池的制造成本低，是應(yīng)用前景最好的新型太陽電池，它已經(jīng)成為美、德、日、意等國研究開32 發(fā)的主要對象。目前，已獲得的最高效率為 %。但是，有毒元素Cd 對環(huán)境的污染和對操作人員健康的危害是不容忽視的，各國均在大力研究加以克服。 從太陽電池技術(shù)現(xiàn)狀分析，本項(xiàng)目擬采用單晶硅或多晶硅太陽電池組件。 太陽電池組件選型 各類電池主要性能對比表 電池類型 商用效率 實(shí)驗(yàn)室效率 使用壽命 優(yōu)點(diǎn) 單晶硅 16%20% 23% 25 年 效率高，技術(shù) 成熟 多晶硅 15%18% % 25 年 效率高，技術(shù) 成熟 非晶硅 8% 11% 13% 25 年 弱光效應(yīng)好， 成本較低 碲化鎘 8% 12% % 25 年 弱光效應(yīng)好，成本相應(yīng)較低 銅銦 8% 12% % 25 年 弱光效應(yīng)好，成本相應(yīng)較低 太陽能電池組件是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，其各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣直接影響著整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電性能。表征太陽能電池組件性能的各項(xiàng)參數(shù)為：標(biāo)準(zhǔn)測試條件下組件峰值功率、最佳工作電流、最佳工作電壓、短路電流、開路電壓、最大系統(tǒng)電壓、組件效率、短路電流溫度系數(shù)、開路電壓溫度系數(shù)、峰值功率溫度系數(shù)、輸出功率公差等。 多晶硅太陽能電池組件的功率規(guī)格較多，從 5Wp 到 310Wp 國內(nèi)均有生產(chǎn)廠商生產(chǎn)，且產(chǎn)品應(yīng)用也較為廣泛。由于本項(xiàng)目多晶硅電池裝機(jī)容量為 6MW，組件用量大，占地面積廣，組件安裝量大，所以設(shè)計33 優(yōu)先選用單位面積功率大的電池組件，以減少占地面積，降低組件安裝量。 采用較大功率組件可減少設(shè)備的安裝時間，減少了設(shè)備的安裝材料，同時也減少了系統(tǒng)連線，降低線損，可獲得較高的發(fā)電系統(tǒng)效率。 xx 市 xx 工程 有限公司 主要從事 子午線輪胎 用鋼絲簾線項(xiàng)目 。所以本項(xiàng)目 6MW 太陽電池組件選用 xxxx 工程 光電科技股份有限公司 生產(chǎn)的型號為 XX255P 多晶硅光伏組件。其主要技術(shù)參數(shù)如表 。 表 太陽電池組件主要技術(shù)參數(shù) 序號 項(xiàng)目 內(nèi)容 1 型式 多晶硅光伏電池組件 2 型號 XX— 255P 3 尺寸結(jié)構(gòu) 1640X992X30MM 4 使用粘合膠體內(nèi)容 中性密封硅膠 5 、 1000W/m2 的輻照度、 25176。 C的電池溫度下的峰值參數(shù)： 標(biāo)準(zhǔn)功率 255W 峰值電壓 峰值電流 5． 4 短路電流 開路電壓 系統(tǒng)電壓 最大系統(tǒng)電壓 1000V 6 最大開路電壓 (在 、 10176。 C時的開路 壓） 7 峰值功率溫度系數(shù) %/C 8 短路電流溫度系數(shù) %/C 9 開路電壓溫度系數(shù) %/C 10 溫度范圍 40C — +85C 11 功率誤差范圍 +3% 12 表面最大承壓 5400 帕 13 承受冰雹 直徑 25MM,速度 23M/S 14 接線盒類型 密封防水 15 接線盒防護(hù)等級 IP67 16 接線盒連接線長度 正極 900MM，負(fù)極 900MM 17 組件效率 % 18 組件的填充因子 34 19 框架結(jié)構(gòu) 陽極氧化鋁合金 20 邊框和電池距離 最小處 太陽電池陣列的運(yùn)行方式設(shè)計 太陽電池陣列的運(yùn)行方式選擇 在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計中，光伏組件方陣的安裝形式對系統(tǒng)接收到的太陽能輻射量有很大的影響，從而影響系統(tǒng)的發(fā)電能力。光伏組件的安裝方式有固定安裝式和自動跟蹤式兩種形式。自動跟蹤系統(tǒng)包括單軸跟蹤統(tǒng)和雙軸跟蹤系統(tǒng)。單軸跟蹤系統(tǒng)以固定的傾角從東往西跟蹤太陽的軌跡，雙軸跟蹤系統(tǒng)可以隨著太陽軌跡的季節(jié)性升高而變化。自動跟蹤系統(tǒng)增加了光伏方陣接受的太陽能輻射量，與固定支架相比，不同跟蹤系統(tǒng)對發(fā)電量的影響不同，主要受當(dāng)?shù)氐木暥?、氣象條件、跟蹤系統(tǒng)的類型、跟蹤系統(tǒng)的跟蹤精度等因素的影響。 不同安裝方式的技術(shù)優(yōu)劣性比較如下表 所示 : 支架形式 固定式 平單軸跟蹤 斜單軸跟蹤 雙軸跟蹤 技術(shù)成熟度 成熟 一般 處于示范階段 處于示范階段 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) 具有大規(guī)模的運(yùn) 行經(jīng)驗(yàn) 國內(nèi)已有運(yùn)行 經(jīng)驗(yàn) 國內(nèi)以有運(yùn)行 經(jīng)驗(yàn) 國內(nèi)有小規(guī)模運(yùn) 行經(jīng)驗(yàn) 運(yùn)行可靠性 可靠性高，支架故障維修量基本沒有 一般，比固定式增加一定維護(hù)成本 一般，比固定式增加一定維護(hù)成本 可靠性差，維護(hù)成本增加較快 由于跟蹤式支架的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較少，且從已有的運(yùn)行項(xiàng)目來看故障率相對較多，后期的運(yùn)營維護(hù)成本較高。同時，跟蹤式運(yùn)行方式占地面積大于固定式，本項(xiàng)目的場址面積有一定的局限。因此，本項(xiàng)目建議組件安裝形式全部采用固定式支架。 太陽電池陣列最佳傾角的計算設(shè)計原則 35 (1)太陽電池方陣排列布置需要考慮地形、地貌的因素，要與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境有機(jī)地結(jié)合。同時設(shè)計要規(guī)范，并兼顧光伏電站的景觀效果，在整個方陣場設(shè)計中盡量節(jié)約土地。 (2)盡量保證南北向每一列組件在同一條軸線上，使太陽電池組件布置整齊、規(guī)范、美觀，接受太陽能輻照的效果最好，土地利用更緊湊、節(jié)約。 (3)每兩列組件之間的 間距設(shè)置必需保證在太陽高度角最低的冬至日時，所有太陽能組件上仍有 6 小時以上的日照時間。 (4)所有太陽電池方陣的方位角控制為 0 度。 注：本報告中以在東西方向上的組件為一行，在南北方向上的組件為一列安裝方式設(shè)計 本項(xiàng)目太陽電池方陣陣列的安裝全部為固定傾角式。 (1)安裝角度的確定： 從福山氣象站得到的資料，均為水平面上的太陽能輻射量，需要換算成光伏陣列傾斜面的輻射量才能進(jìn)行發(fā)電量的計算。 對于某一傾角固定安裝的光伏陣列，所接受的太陽輻射能與傾角有關(guān)，較簡便的輻射量計算經(jīng)驗(yàn)公式為： Rp =SX[sin(a+P)/sina]+D 式中： Rp—— 傾斜光伏陣列面上的太陽能總輻射量 S— 一水平面上太陽直接輻射量 D— 一散射輻射量 36 a— 一中午時分的太陽高度角 p 一一光伏陣列傾角 綜合 考慮安裝難易度、抗風(fēng)安全性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等因素，故本工程 屋面推薦采用固定傾角 17176。光伏陣列的安裝方向?yàn)檎戏较颉? 光伏方陣間距的計算 在北半球，對應(yīng)最大日照輻射接收量的平面為朝向正南，與水平面夾角度數(shù)與當(dāng)?shù)鼐暥认喈?dāng)?shù)膬A斜平面，固定安裝的光伏組件要據(jù)此最佳角度傾斜安裝。方陣傾角確定后，要注意南北向前后方陣間要留出 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)中物體在太陽下陰影長度最長的一天）上午 9： 00 到下午 3： 00(此時間為太陽時間），光伏組件之間南北方向無陰影遮擋。固定方陣安裝好后傾角不再調(diào)整。 計算當(dāng)光伏方陣前后安裝時的最小間距 D，如下圖所示： 37 一般確定原則 ：冬至當(dāng)天早 9:00 至下午 3:00 光伏方陣不應(yīng)被遮擋。 逆變器的選擇 逆變器的選型原則 作為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的逆變設(shè)備，其選型對于發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和可靠性具有重要作用。結(jié)合《國家電網(wǎng)公司太陽能光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》的要求，在本工程中逆變器的選型主要考慮以下技術(shù)指標(biāo)： (1)單臺容量大 38 對于大中型并網(wǎng)太陽能光伏電站工程，一般選用大容量集中型并網(wǎng)逆變器。目前市場的大容量集中型逆變器額定輸出功率在100kW~ 之間，通常單臺逆變器容量越大，單位造價相對越低，轉(zhuǎn)換效率也越高。本工程系統(tǒng)容量為 6MW，從初期投資、工程運(yùn)行及維護(hù)方面考慮，若選用單臺容量小的逆變器，則逆 變器數(shù)量較多，初期投資相對較高，系統(tǒng)損耗大，并且后期的維護(hù)工作量也大；在大中型并網(wǎng)太陽能光伏電站工程中，應(yīng)盡量選用單臺容量大的并網(wǎng)逆變器，可在一定程度上降低投資，并提高系統(tǒng)可靠性；但單臺逆變器容量過大，則故障時對發(fā)電系統(tǒng)出力影響較大。因此，考慮本工程實(shí)際情況確定選用 500kW 的逆變器。 (2)轉(zhuǎn)換效率高 逆變器轉(zhuǎn)換效率越高，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率越高，系統(tǒng)總發(fā)電量損失越小，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性也越高。因此在單臺額定容量相同時，應(yīng)選擇效率高的逆變器。 本工程要求大容量逆變器在額定負(fù)載時效率不低于 96%，在逆變器額 定負(fù)載 10%的情況下，也要保證 90%(大功率逆變器）以上的轉(zhuǎn)換效率。逆變器轉(zhuǎn)換效率包括最大效率和歐洲效率，歐洲效率是對不同功率點(diǎn)效率的加權(quán)，這一效率更能反映逆變器的綜合效率特性。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率是隨日照強(qiáng)度不斷變化的，因此選型過程中應(yīng)選擇歐洲效率高的逆變器。 (3)直流輸入電壓范圍寬 太陽電池組件的端電壓隨日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度變化，逆變器的直39 流輸入電壓范圍寬，可以將日出前和日落后太陽輻照度較小的時間段的發(fā)電量加以利用，從而延長發(fā)電時間，增加發(fā)電量。 (4)輸出電流諧波含量低，功率因數(shù)高 太陽能光 伏電站接入電網(wǎng)后，并網(wǎng)點(diǎn)的諧波電壓及總諧波電流分