【正文】 源的依賴與約束，是我國(guó)能源發(fā)展 戰(zhàn)略和調(diào)整電力結(jié)構(gòu)的重要措施之一。積極調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、開發(fā)利用清潔的和可再生的能源，是保持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略。本項(xiàng)目在生產(chǎn)全過程中，不產(chǎn)生或排出有害廢氣、廢渣、廢液，系無三廢工業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目，不會(huì)造成環(huán)境污染，太陽能電站的建設(shè)必將會(huì)給該地區(qū)帶來良好的社會(huì)效益。 第 5 章 光伏電站總體設(shè)計(jì)及發(fā)電量計(jì)算 光伏組件選型 太陽電池分類及比較 當(dāng)前商業(yè)應(yīng)用的太 陽能電池分為晶硅電池和薄膜電池。在光伏電池組件生產(chǎn)方面我國(guó) 2020 年已成為第三大光伏電池組件生產(chǎn)國(guó)，生產(chǎn)的組件主要出口到歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。當(dāng)前商業(yè)應(yīng)用的薄膜電池轉(zhuǎn)化效率較低，非晶硅薄膜電池為 5～ 8%， CdTe電池為 11%， CIGS 電池為 10%。由于薄膜電池的特有結(jié)構(gòu)，在光伏建筑一體化方面，有很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。單晶硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較高，但價(jià)格相對(duì)較高。非晶硅薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低，但它成本低，重量輕，應(yīng)用更為方便。多晶硅太陽能電池組件具有以下特點(diǎn) :（ 1）具有穩(wěn)定高效的光電轉(zhuǎn)換效率； （ 2）表面覆深藍(lán)色氮化硅減反膜 ,顏色均勻美觀； （ 3）高品質(zhì)的銀和銀鋁漿料，確保良好的導(dǎo)電性、可靠的附著力和很好的電極可焊性； （ 4）高精度的絲網(wǎng)印刷圖形和高平整度，使得電池易于自動(dòng)焊接和 激光切割。 電池組件的確定 通過對(duì)國(guó)內(nèi)外光伏組件的調(diào)研和比選，根據(jù)光伏并網(wǎng)電站的設(shè)計(jì) 特點(diǎn)及相關(guān)政策的規(guī)定，初 步選定 常州天合太陽能 有限公司生產(chǎn) 的TSM200DC80 200W 太陽能電池 組件。 表 太陽能電池組件組件參數(shù) 組件參數(shù) 最大額定功率 Wp 200 功率公差 % 177。2 長(zhǎng) *寬 *厚 mm 1581*809*40 附圖 I—— V曲線 附圖： P—— V曲線 光伏陣列運(yùn)行方式選擇 太陽能電池組件的放置形式 太陽能電池組件的放置形式有固定安裝式和自動(dòng)跟蹤式兩種形式。自動(dòng)跟蹤式光 伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組件可以隨著太陽運(yùn)行而跟蹤移動(dòng)，使太陽組件一直朝向太陽，增加了接受的太陽輻射量。 通過綜合考慮， 本工程的太陽能電池組件的放置形式 采用固定式。 公式 Ht = Hbt + Hdt + Hrt 公式 Ht1 = f(β ， γ ， ρ ， N， E， Hbt， Hdt) 公式 Ht2 = f(β ， γ ， ρ ， N， E， Hbt， Hdt) 公式 Ht3 = f(ρ ， N， E， Hbt， Hdt) 注：公式 1 為計(jì)算傾斜面上月平均輻射量的基礎(chǔ)公式 公式 4 為各種跟蹤方式傾斜面上月平均輻射量的簡(jiǎn)式 Ht—— 傾斜面上的月平均輻射量 Ht1—— 固定式傾斜面上的月平均輻射量 Ht2—— 單軸跟蹤傾斜面上的月平均輻射量 Ht3—— 雙軸跟蹤傾斜面上的月平均輻射量 Hbt—— 直接太陽輻射量 Hdt—— 天空散射輻射量 Hrt—— 地面反射輻射量 β —— 傾斜面與水平面之間的夾角 γ —— 傾斜面的方位角 ρ —— 地面反射率，取值為 (見附表 ) N—— 當(dāng)?shù)鼐暥? E—— 當(dāng)?shù)亟?jīng)度 不同地表狀態(tài)的反射率 地面狀態(tài) 反射率 地面狀態(tài) 反射率 地面狀態(tài) 反射率 沙漠 ～ 干濕土 濕草地 ～ 干燥地帶 ～ 濕黑土 新雪 濕裸地 ～ 干草地 ～ 冰面 、最佳的陣列傾角 βbest 最佳 陣列傾角共列出了兩種計(jì)算方法，第一種為全年接受輻射量最大原則，第二種為全年最大發(fā)電量原則。 計(jì)算出方陣傾角為 0176。 增大方陣傾角，重復(fù) 2 步操作，直到方陣傾角增大為 90176。 公式 βbest = f(ΣEp ， β) 公式 2 的描述： 確定光伏陣列傾斜面上的平均輻照度、組件透風(fēng)狀況、組件類型、組件 功率溫度系數(shù)、當(dāng)?shù)厝?年各月環(huán)境溫度等。 設(shè)定方陣傾角為 0176。 計(jì)算全年各月陣列傾斜面平均日輻照度。 增大方陣傾角，重復(fù) 5 步操作，直到方陣傾角增大為 90176。 公式 ΣEp =ΣHt *(1+ ( f – T ) * γ) 注：公式 1 為循環(huán) β ，得到 ΣHt 最大值的最佳傾角計(jì)算簡(jiǎn)式 公式 1 為循環(huán) β ，得到 ΣEp 最大值的 最佳傾角計(jì)算簡(jiǎn)式 公式 3 為 ΣEp 的計(jì)算簡(jiǎn)式 Ht—— 傾斜面上的月平均輻射量 βbest —— 最佳的陣列傾角 Ep—— 各月發(fā)電量 β —— 陣列傾角 f—— 組件的工作溫度 T—— 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下組件工作溫度 25℃ γ —— 功率溫度系數(shù) 根據(jù)上述 公式計(jì)算及綜合考慮，陣列傾 角為 35176。 。 方案一：選用 500kW 逆變器 ，整個(gè)工程配 20 臺(tái) 500kW 逆變器。缺點(diǎn)是單臺(tái)逆變器容量大，在運(yùn)行過程中如果發(fā)生故障，則故障影響的范圍大。 方案二：選用 250kW 的逆變器，整個(gè)工程配 40 臺(tái) 250MW 逆變器。 以下 對(duì) 二 種方案的逆變器經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，見下表（逆變器按照國(guó)產(chǎn)設(shè) 備報(bào)價(jià)）。 逆變器基本參數(shù)如下： 逆變器參數(shù) 直流側(cè)參數(shù) 交流側(cè)參數(shù) 最大直流電壓 V 900 額定輸出 功率 W 500k 滿足 MPPT電壓范圍 450～ 820 最大交流輸出電流 A 793 最大直流功率 W 550k 額定電網(wǎng)電壓 V 400 最大輸入電流 A 1200 允許電網(wǎng)電壓 V 310～ 450 最大接入路數(shù) 總電流波形畸變率 3% MPPT路數(shù) 1 功率因數(shù) (超前 )～(滯后 ) 其它 最大效率 寬度 歐洲效率 高度 防護(hù)等級(jí) IP20 深度 隔離 含變壓器 重量 光伏方陣設(shè)計(jì) 本工程設(shè)計(jì) 容量為 10MWp ，按最大功率計(jì)算，實(shí)際布置為, 共采用 TSM200DC80 200W 型太陽能電池 49920 片。每個(gè)單元設(shè)置一個(gè)逆變器室，配置 2 臺(tái) 500kW 的逆變器，全場(chǎng)分散布置。 方陣接線方案設(shè)計(jì) 電池串 并聯(lián) 數(shù) 電池組件串 并聯(lián) 數(shù)的確定主要依據(jù)其 組件的電性能參數(shù)、逆變器的參數(shù)、 當(dāng)?shù)?溫度和瞬時(shí)輻射強(qiáng)度對(duì)開路電壓、工作電壓及功率的影 響來分析。 光伏陣列直流防雷匯流 箱的設(shè)計(jì) 由于逆變器的輸入回路數(shù)量有限以及為了減少光伏組件到逆變器之間的連接線和方便日后維護(hù)，需要在直流側(cè)配置匯流裝置，本系統(tǒng)可采用分段連接、逐級(jí)匯流的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，即在戶外配置光伏陣列防雷匯流箱（以下簡(jiǎn)稱“匯流箱”），采用匯流箱將多串電池組件進(jìn)行匯流，然后再輸入直流配電柜，再至逆變器，使逆變器的輸入功率達(dá)到合理的值，同時(shí)節(jié)省直流電纜，降低工程造價(jià)。 光伏陣列防雷匯流箱的性能特點(diǎn)如下： 戶外壁掛式安裝，防水、防銹、防曬，滿足室外安裝使用要求； 可同時(shí)接入 6～ 16 路電池串列，每路電池串列 輸入的最大電流為 10A； 電池串列的最大開路電壓為 DC1000V； 每路電池串列配有光伏專用高壓直流熔絲進(jìn)行保護(hù)，其耐壓值為 DC1000V； 直流輸出母線的正極對(duì)地、負(fù)極對(duì)地、正負(fù)極之間配有光伏專 用高壓防雷器； 直流輸出母線端配有可分?jǐn)嗟闹绷鲾嗦菲鳎? 匯流箱參數(shù) 光伏陣列輸入路數(shù) 16 匯流箱輸出路數(shù) 1 每路熔絲額定電流 A 10 防雷器 有 最大接入開路電壓 V 1000 防雷失效檢測(cè) 無 防護(hù)等級(jí) IP65 監(jiān)控單元 有 直流配電柜設(shè)計(jì) 匯流箱輸出的直流電通過直流配電柜進(jìn)行匯流，再與并網(wǎng)逆變器連接，方便操作和維護(hù)。 公式 Nz= Ni* M 公式 Imp( f )= Imp * S / Sf ( 1 + α(TT(f))) 原則 Pzi ＞ N s* Np / M 原則 Izi ＞ Np / M * Imp( f ) 注：公式 1 為計(jì)算直流單元數(shù)量 公式 2 為夏季陣列輸入直流單元的最大電流 原則 2 為選擇直流單元的基本原則 Nz——直流單元數(shù)量 Ni——逆變器數(shù)量 M——每臺(tái)逆變器 MPPT 個(gè)數(shù) Ns——每臺(tái)逆變器接入 組件串聯(lián)數(shù) Np——每臺(tái)逆變器接入 組件并聯(lián)數(shù) Imp——組件最大功率時(shí)電流 Imp(f)——任意溫度及輻照度時(shí)組件最大功率時(shí)電流 f——為組件的工作溫度 S——為傾斜面輻照度 Pymax——組件全年最大輸出功率 S——標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的輻照度 1000W/㎡ S(f) ——f 溫度下相應(yīng)輻照度 α——短路電流溫度系數(shù) T——標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下組件工作溫度 25℃ T(f) ——任意組件工作溫度 確定如下參數(shù)的直流單元數(shù)量 20 臺(tái)。年發(fā)電量按 25 年的平均年 發(fā)電量考慮。系統(tǒng)發(fā)電效率分析結(jié)果見下表 。 第 1 年各月 發(fā)電量 第一年各月實(shí)際發(fā)電量 月份 發(fā)電量 (kWh) 月份 發(fā)電量 (kWh) 一月 七月 二月 八月 三月 九月 四月 十月 五月 十一月 六月 十二月 第 1－ 25 年年末發(fā)電量 各年全年發(fā) 電量統(tǒng)計(jì) (kWh) 第 1年 第 2年 第 3年 第 4年 第 5年 第 6年 第 7年 第 8年 第 9年 第 10年 第 11年 第 12年 第 13年 第 14年 第 15年 第 16年 第 17年 第 18年 第 19年 第 20年 第 21年 第 22年 第 23年 第 24年 第 25年 第 6 章 電氣部分 電氣一次 設(shè)計(jì)依據(jù)和原則 《光伏發(fā)電工程可行性研究報(bào)告編制辦法（試行）》 GD0032020 《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 DL/T 53522020 《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 502172020 《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 DL/T 50442020 《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》 DL/T 6201997《交 流電氣裝置的接地》 DL/T 6211997 《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB 502292020 《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 DL50002020 《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》 DL/T 51532020 《火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》 DL/T 53902020 《“防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求”繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則》 《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》 《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》（試行）繼電保護(hù)專業(yè)重點(diǎn) 實(shí)施要求 上述設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程及其他相關(guān)規(guī)程按照現(xiàn)行最新版本執(zhí)行。 一次升壓變壓器采用雙分裂變壓器，每 2 臺(tái)逆變器接入一臺(tái)一次升壓變壓器，每 4 臺(tái)一次升壓變壓器接入一臺(tái)饋線柜，整個(gè) 工程共布置逆變器 20 臺(tái)，低壓開關(guān)柜 20 臺(tái)，一次升壓變壓器 10 臺(tái)， 10KV 饋線柜 3 臺(tái)， 10KV 出線柜一臺(tái)， 10KVPT 柜一臺(tái)， 35KV 饋線柜一臺(tái)， 35KV出線柜一臺(tái)， 35KVPT 柜一臺(tái)，無功補(bǔ)償柜一臺(tái)。 配電裝置采用單母線接線， 3 回進(jìn)線、 1 回出線， 1 回?zé)o功補(bǔ)償， 1 回站用電。 根據(jù)接入系統(tǒng)要求，本工程在母線設(shè)置動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，容量暫定為 2020kVar。 由于本工程所處海拔高度小于 1000m，所以在選擇主要電氣設(shè)備時(shí)無需考慮海拔對(duì)電氣設(shè)備性能的影響。 低壓開關(guān)柜 接入逆變器型號(hào) SG 500K3 接入逆變器數(shù)量 1 額定交流輸入輸出功率 500KW 最大輸入輸出總電流 793A 輸入輸出接線方式 銅排 /線纜 防雷器 高壓防雷器，完備的防雷功能 防雷失效 有防雷失效功能 監(jiān)控單元 有監(jiān)控功能 絕緣強(qiáng)度 1000V 機(jī)殼防水等級(jí) IP20 變壓器設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，共需如下參數(shù)的一次升壓 變壓器共 10 臺(tái)，二 次升壓變壓器 1 臺(tái)。2*5%/ KV 半穿越阻抗電壓 8% 調(diào)壓方式 無載調(diào)壓 調(diào)壓范圍 11177。2*5%/10 KV 半穿越阻抗電壓 8% 調(diào)壓方式 有載調(diào)壓 調(diào)壓范圍 177。 一次升壓 饋線柜 柜體參數(shù) 額定電壓 12 kV 額定電流 630 A 動(dòng)穩(wěn)定電流 50 kA（峰值） 額定開斷電流 20 kA 外殼及隔室防護(hù)等級(jí) IP4X 真空斷路器 參考型號(hào) ZN8512 額定電壓 12 kV 額定電流 630 A 額定開斷電 流 20 kA(有效值 ) 額定關(guān)合電流 50 kA（峰