【正文】 表54 各年平均理論發(fā)電量年份年發(fā)電量（萬度/年）年份年發(fā)電量（萬度/年）第1年第14年第2年第15年第3。（4）系統(tǒng)總效率為：η總＝η1η2η3＝87%%95%=81%（5）系統(tǒng)發(fā)電量估算：系統(tǒng)發(fā)電量估算，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：1）10年平均月總輻射數(shù)據(jù)（水平面和30度傾斜面）2）10年平均月環(huán)境溫度3）光伏系統(tǒng)各部分效率4）固定式安裝，方位為正南。（2）逆變器轉(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，%計(jì)算。（1）光伏陣列效率η1：光伏陣列在1000W/m2太陽輻射強(qiáng)度下，實(shí)際的直流輸出功率與標(biāo)稱功率之比。為了不影響發(fā)電和系統(tǒng)安全，清洗時間應(yīng)該在上午9點(diǎn)前和下午3點(diǎn)后，或陰天。 組件表面清潔為保證電池發(fā)電效率，每1個月定期對組件進(jìn)行清洗，如果遇到雨水季節(jié)，可減少清洗次數(shù)。2）組件朝向正南方向，且有30度的安裝傾角，冬季受太陽能輻射量較大，且電池片經(jīng)表面植絨處理，反光率低，組件表面溫升明顯，組件表面不易積雪。圖54 方針接線方案設(shè)計(jì)光伏方陣電氣連接主要是系統(tǒng)直流側(cè)的電氣連接，具體的電氣連接為，通過組件自帶的導(dǎo)線，將每個支架的20塊組件串聯(lián)在一起，形成1個組件串，根據(jù)組件并聯(lián)方式設(shè)計(jì)，5個組件串經(jīng)過光伏方陣接線逆變器成1路，6個逆變器接一個交流匯流盒。每個分區(qū)陣列單元分成東西兩部分，中間間距為6米，用于建筑道路。：142*40*250=。，每個分區(qū)集中逆變升壓。各組件之間留20mm縫隙，便于安裝和過風(fēng)。光伏組件陣列采取單元化設(shè)計(jì)，以便于串聯(lián)回路接線和結(jié)構(gòu)支架安裝。 光伏陣列單元設(shè)計(jì)大型光伏電場實(shí)際上都是由若干個相同的光伏陣列單元構(gòu)成。若選擇每個支路的電組件數(shù)量較大，則最低溫度時開路電壓將突破極限，損壞系統(tǒng)；若選擇每個支路的組件數(shù)量較小，組串工作電壓雖可能在MPPT范圍內(nèi)，但是電壓較低，損耗較大。由計(jì)算可知，對于250W晶體硅組件，當(dāng)每串組件為20塊時，晶體硅組件串在最低溫度下的開路電壓為：20**（1+%*60）=，小于逆變器最大直流電壓1000V。 串聯(lián)回路組件數(shù)量確定目前，市場上集中型大功率并網(wǎng)逆變器的直流輸入電壓1000V左右，最大功率點(diǎn)跟蹤范圍500V～850V。2組件尺寸mm164099240重量kg20以上數(shù)據(jù)是在標(biāo)準(zhǔn)條件下測得的，即：電池溫度為25℃，太陽輻射為1000W/m 光伏子方陣設(shè)計(jì)計(jì)算組件串聯(lián)數(shù)量時，必須根據(jù)組件的工作電壓和逆變器直流輸入電壓范圍，同時需要考慮組件的開路電壓溫度系數(shù)。分級是在每個分區(qū)內(nèi)，對光伏組件陣列進(jìn)行分級，匯流箱下轄一級光伏陣列，匯流柜下轄二級光伏陣列。分區(qū)以光伏電場升壓變設(shè)備為對象，把光伏電場劃分為若干個相對獨(dú)立的交流發(fā)電子系統(tǒng)。太陽組件排布方式：組件豎排，橫向?yàn)閮膳牛琓P672P光伏陣列前后排間距（不含前排陣列投影距離），考慮本項(xiàng)目在光伏電站下面發(fā)展農(nóng)業(yè)，間距取為5m。sinα=sinφsinδ+cosφcosδcosωsinβ= cosδsinω/cosαLs/L=cosβH/tan[arcsin()]其中，φ為當(dāng)?shù)鼐暥龋沪臑樘柍嗑?，；ω為時角，上午9:00的時角為45度。在水平面垂直豎立的高為L的木桿的南北方向影子的長度為Ls，Ls/L的數(shù)值稱為影子的倍率。支架采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)支架符合GB50205的要求。本項(xiàng)目在大棚頂進(jìn)行方陣布設(shè)，應(yīng)考慮前后兩排大棚間間距。交直流均具有防浪涌保護(hù)功能；完全滿足《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定(試行)》的要求，具有低電壓穿越功能，可調(diào)有功功率，交流電流諧波不超過允許值。中型逆變器配置，以適應(yīng)戶外運(yùn)行為宜，以節(jié)省土建投資。同時，單機(jī)功率小的逆變器每瓦平均外形尺寸小，占地更小，安裝方便，節(jié)省逆變器土建基礎(chǔ)，能夠更好的發(fā)展農(nóng)業(yè)。為了更好的利用光照資源，實(shí)現(xiàn)利潤最大化，推薦使用中型28kW逆變器。組成的光伏逆變升壓單元，有許多優(yōu)點(diǎn)。國外已有的定型產(chǎn)品，但其升高電壓多為20KV，不太適合國內(nèi)運(yùn)用。目前市場上大功率逆變器有以下幾種，630KW、500KW、330KW、250KW、200KW、100KW。其各月累積一年的太陽輻射量最大。利用RETScreen軟件，采用所選工程代表年的太陽輻射資料，計(jì)算不同角度傾斜面上各月日平均太陽輻射量，結(jié)果如下表所示。因此確定方陣的最佳傾角是光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 光伏陣列最佳傾角的計(jì)算電池陣列的安裝傾角對光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率影響較大，對于固定式電池列陣最佳傾角即光伏發(fā)電系統(tǒng)全年發(fā)電量最大時的傾角。自動跟蹤式雖然能增加一定的發(fā)電量，但目前初始投資相對較高、而且后期運(yùn)行過程中需要一定的維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用相對較高，另外電池陣列的同步性對機(jī)電控制和機(jī)械傳動構(gòu)件要求較高，自動跟蹤式缺乏在場址區(qū)或相似特殊的氣候環(huán)境下的實(shí)際應(yīng)用的可靠性驗(yàn)證，在我國氣候環(huán)境較復(fù)雜的荒漠戈壁區(qū)大規(guī)模應(yīng)用的工程也相對較少。若自動跟蹤式支架造價能進(jìn)一步降低，則其發(fā)電量增加的優(yōu)勢將更加明顯；同時，若能較好解決陣列同步性及減少維護(hù)工作量，則自動跟蹤式系統(tǒng)相較固定安裝式系統(tǒng)將更有競爭力。根據(jù)已建工程調(diào)研數(shù)據(jù)，安裝晶硅類電池組件，若采用水平單軸跟蹤方式，系統(tǒng)實(shí)際發(fā)電量可提高約15%，若采用斜單軸跟蹤方式，系統(tǒng)實(shí)際發(fā)電量可提高約20%。然而系統(tǒng)實(shí)際工作效率往往小于理論值，其原因有很多，例如：太陽電池組件間的相互投射陰影，跟蹤支架運(yùn)行難于同步等。圖51 太陽能電池組件支架類型（2）電池陣列的運(yùn)行方式的比較對于自動跟蹤式系統(tǒng)，其傾斜面上能最大程度的接收太陽總輻射量，從而增加了發(fā)電量。單軸跟蹤式（即水平單軸跟蹤、斜單軸跟蹤）只有一個旋轉(zhuǎn)自由度即每日從東往西跟蹤太陽的軌跡；雙軸跟蹤式（全跟蹤）具有兩個旋轉(zhuǎn)自由度，可以通過適時改變方位角和傾角，來跟蹤太陽軌跡。光伏組件的運(yùn)行方式有固定式、傾角季度調(diào)節(jié)式和自動跟蹤式三種型式。表51 擬選國產(chǎn)太陽電池組件主要性能參數(shù)名 稱單 位性能參數(shù)最大功率WpW250開路電壓VocV工作電壓VmpV短路電流IscA工作電流ImpA電壓溫度系數(shù)%/℃電流溫度系數(shù)%/℃工作溫度范圍℃40～85NOCT℃45177。目前國內(nèi)廠家生產(chǎn)的晶體硅太陽電池組件峰值功率一般為幾十到幾百峰瓦。太陽電池組件的原材料制造技術(shù)受到國外的制約，在目前硅材料短缺的情況下，由于本項(xiàng)目規(guī)模大，項(xiàng)目太陽電池組件的選型應(yīng)該優(yōu)先考慮國內(nèi)多數(shù)廠家能夠生產(chǎn)的電池組件，以滿足項(xiàng)目工程需要，保證項(xiàng)目工期的順利進(jìn)行。根據(jù)分析計(jì)算，采用越大功率組件系統(tǒng)效率越高，且大功率組件安裝快速、便捷；減少了設(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。場址內(nèi)空氣質(zhì)量好，非晶硅薄膜組件的弱光性優(yōu)勢不明顯。 太陽電池組件選型結(jié)論對于大型光伏電站來說，太陽能光伏組件要求具備優(yōu)良的耐候性，能在室外嚴(yán)酷的環(huán)境條件下長期穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，同時具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率和性價比。這是目前晶體硅太陽組件廣泛運(yùn)用于大型光伏電站建設(shè)的主要原因之一。由于薄膜太陽電池組件轉(zhuǎn)換效率低導(dǎo)致用地成本、電纜成本、方陣支架及基礎(chǔ)成本、。（二）發(fā)電成本目前晶體硅市場迎來了一個高速擴(kuò)張期，多晶硅產(chǎn)能釋放、行業(yè)瓶頸突破、薄片化技術(shù)推動成本下降，轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)步提升，晶硅電池強(qiáng)勢保持著其主導(dǎo)地位，薄膜電池失去了過去的價格優(yōu)勢，一些光伏大企業(yè)（如美國應(yīng)用材料、Signet、Solyndra、日本三洋等）紛紛調(diào)整其薄膜電池計(jì)劃，減少或暫停薄膜電池生產(chǎn)。由于組件轉(zhuǎn)換效率差距，薄膜太陽電池組件的占地面積接近于晶體硅太陽電池組件的兩倍。非晶硅太陽能電池效率的自然衰減率與電池的材料、工藝和結(jié)構(gòu)有關(guān)，呈現(xiàn)指數(shù)型衰減，第一年效率約衰減10%～20%不等，以后的衰減逐年減少。（3）非晶硅太陽電池非晶硅太陽能電池在轉(zhuǎn)換效率方面略遜于晶體硅太陽能電池，%，目前面積大于1平方米，光電轉(zhuǎn)換接近9%的非晶硅太陽能組件已研制出來。目前，銅銦硒太陽電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要障礙在于吸收層銅銦硒薄膜材料對結(jié)構(gòu)缺陷過于敏感，使高效率電池的成品率偏低。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。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，但是有毒元素Cd對環(huán)境的污染及對操作人員健康的危害是不容忽視的。以為碲化鎘為直接帶隙材料，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。銅銦硒和碲化鎘薄膜電池是目前較受關(guān)注的薄膜電池。和單晶硅電池相比，多晶硅電池雖然效率有所降低，但是節(jié)約能源，節(jié)省硅原料，達(dá)到工藝成本和效率的平衡。（1）晶體硅太陽電池晶體硅太陽能電池是目前最成熟、最穩(wěn)定、最可靠、應(yīng)用最廣的太陽能電池，主要包括單晶硅和多晶硅電池，在價格方面，目前單晶硅組件要高于多晶硅組件，效率15%～20%，在轉(zhuǎn)換效率方面，單晶硅組件要高于多晶硅組件約2個百分點(diǎn)（參考無錫尚德提供數(shù)據(jù)）。 光伏組件選擇 光伏種類及性質(zhì)目前常規(guī)使用的太陽電池主要有：晶體硅太陽電池、銅銦硒薄膜、太陽電池、碲化鎘薄膜太陽電池、非晶硅太陽電池等。另外，非晶合金的矯頑力遠(yuǎn)小于4A/m，是冷軋硅鋼片的1/7左右，非晶合金的磁滯回線所包絡(luò)的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于冷軋鋼片，因此非晶合金的磁滯損耗比冷軋硅鋼片的小很多，其鐵芯損耗非常低，非晶合金鐵芯變壓器比傳統(tǒng)硅鋼片鐵芯變壓器的空載損耗低60%左右，是目前非常理想的低損耗節(jié)能變壓器。變壓器的空載損耗主要由渦流損耗和磁滯損耗組成，渦流損耗與鐵芯材料厚度成正比，與電阻率成反比，磁滯損耗與磁滯回路所包絡(luò)的面積成正比。非晶合金材料的金屬原子排列呈無序非晶狀態(tài)，它的去磁與被磁化過程極易完成，較硅鋼材料鐵芯損耗降低，達(dá)到高效節(jié)能效果。（4）升壓變壓器目前小容量配電變壓器的鐵芯材料常用有普通硅鋼片和非晶合金材料兩種。（3）逆變器并網(wǎng)逆變器具有最大功率跟蹤功能，該設(shè)備用來把光伏方陣連接到系統(tǒng)的部分。光伏跟蹤器可分為如下類型：單軸跟蹤器、方位角跟蹤器、雙軸跟蹤器，不同跟蹤系統(tǒng)在當(dāng)?shù)貤l件下對發(fā)電量（與固定支架相比）的影響不同，雙軸跟蹤器能使方陣能量輸出提高約29％，單軸跟蹤器能使方陣能量輸出提高25％，方位角跟蹤器能使方陣能量輸出提高21％。（2）光伏系統(tǒng)方陣支架光伏系統(tǒng)方陣支架的類型有簡單的固定支架和復(fù)雜跟蹤系統(tǒng)。多晶硅太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率一般，但是材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低。通過多方面的調(diào)研，目前在兆瓦級光伏電站中應(yīng)用較多的是晶硅太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池。硅基薄膜電池商業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)較為成熟，并已在國內(nèi)形成產(chǎn)能；CdTe和CIGS電池在國內(nèi)還沒有形成商業(yè)化生產(chǎn)。薄膜電池分為硅基薄膜電池、CdTe電池和CIGS電池。2008年我國已能規(guī)?；a(chǎn)硅原料，使得硅原料價格大幅下滑，由最高價500美元/kg降到當(dāng)前的7080美元/kg，并還有繼續(xù)下降的空間，從而使晶硅電池組件的價格形成了大幅下滑的局面。晶硅電池分為單晶硅和多晶硅電池，目前商業(yè)應(yīng)用的光電轉(zhuǎn)換效率為單晶硅1617%，多晶硅1516%。選擇的原則可參照供貨商的價格、產(chǎn)品供貨情況、保障、效率等。①無枯竭危險(xiǎn)；②安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢；④無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦建設(shè)周期短，獲取能源花費(fèi)的時間短。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，更加環(huán)保且效率更高，是可再生能源。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。前一個過程是光—熱轉(zhuǎn)換過程；后一個過程是熱—電轉(zhuǎn)換過程，估計(jì)它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍。（1）太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。 基本原理太陽光照在半導(dǎo)體pn結(jié)上，形成新的空穴電子對，在pn結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。通過光照在界面層產(chǎn)生的電子－空穴對越多，電流越大。此時可在硅片的兩邊加上電極并接入電壓表。電子向帶正電的N區(qū)和空穴向帶負(fù)電的P區(qū)運(yùn)動。 光伏效應(yīng)如果光線照射在太陽能電池上并且光在界面層被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子－空穴對。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能資源空間分布特征是北部多于南部，南北相差約800MJ/m2。 ***太陽能資源狀況***具有豐富的太陽能資源，太陽能資源空間分布特征是北部多于南部，全省太陽能年總輻射量在4410～5400MJ/m2之間，按資源豐富程度可以劃分為3個區(qū)，見下圖43。特別是一、二類地區(qū)，正是我國人口稀少、居住分散、交通不便的偏僻、邊遠(yuǎn)的廣大西北地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后。與同緯度的其它國家相比，和美國類似，比歐洲、日本優(yōu)越得多。天以上，西藏最高達(dá)7 kWh/m2從氣象局取得的數(shù)據(jù)是水平面的輻射數(shù)據(jù)，包括：水平面總輻射，水平面直接輻射和水平面散射輻射。全國太陽能資源分布見圖42所示。這些地區(qū)包括湖南、湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、蘇北、皖南以及黑龍江、臺灣東北部等地。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、蘇北、皖北、臺灣西南部等地。這些地區(qū)包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。尤以西藏西部最為豐富，最高達(dá)2333 KWh/ m2 （），居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。圖41 中國太陽輻射分布圖一類地區(qū)為我國太陽能資源最豐