【正文】 39 前 言 太陽能作為一種可永續(xù)利用的清潔能源，有著巨大的開發(fā)應(yīng)用潛力。人類賴以生存的自然資源幾乎全部轉(zhuǎn)換自太陽能，人類利用太陽能的歷史更是可以追溯到人類起源時代，太陽能是人類得以生存發(fā)展的最基礎(chǔ)的能源形式，從現(xiàn)代科技的發(fā)展來看，太陽能開發(fā)利用技術(shù)的進(jìn)步有可能決定著人類未來的生活方式。隨著全球能源形勢趨緊，太陽能光伏發(fā)電作為一種可持續(xù)的能源替代方式，于近年得到迅速的發(fā)展，并在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。光伏電站正在從小規(guī)模（ 100kW以下）、中規(guī)模（ 100kW～ 1MW）向大規(guī)模（ 1MW～ 20MW）和超大規(guī)模（ 20MW以上）發(fā)展。為了響應(yīng)國家可再生能源發(fā)展規(guī)劃，探索大型并網(wǎng)光伏電站的技術(shù)，特就在山西太原市小店區(qū)建設(shè)并網(wǎng)光伏發(fā)電工程提交此可行性研究報告。應(yīng)用技術(shù)研究院成立于 2021年，公司總部在中國北京市，公司始終堅持“誠信、務(wù)實、開拓、創(chuàng)新”的宗旨，奉行“以人為本”的經(jīng)營理念，注重人才培養(yǎng)。 目 應(yīng)用技術(shù)研究院充分利用現(xiàn)代管理技術(shù)和信息技術(shù)，為用戶提供優(yōu)質(zhì)、可靠的服務(wù)。應(yīng)用技術(shù)研究院以“服務(wù)、創(chuàng)新、回饋”的企業(yè)精神，以“求新、求變、求快”的發(fā)展戰(zhàn)略， 迎接鋒皇的美好未來。持續(xù)完善，不斷向上游拓展，創(chuàng)造財富，回報社會。 國際現(xiàn)狀 世界能源形式緊迫，是世界 10大焦點問題（能源、水、食物、環(huán)境、貧窮、恐怖主義和戰(zhàn)爭、疾病、教育、民主和人口）之首?？墒牵澜缟蠞撛谒苜Y源 ，經(jīng)濟可開采資源只有 ；風(fēng)能實際可開發(fā)資源 2TW；生物質(zhì)能 3TW。由于光伏發(fā)電能為人類提 供可持續(xù)能源，并保護(hù)我們賴以生存的環(huán)境，世界各國都在競相發(fā)展太陽能光伏發(fā)電，尤其以德國、日本和美國發(fā)展最快。圖 11給出了1990到 2021年的世界太陽電池發(fā)貨量的增長情況： 圖 11 世界太陽電池發(fā)貨量（ PVNET2021） 數(shù)據(jù)來源－ PVNewsPaulMaycock 光伏組件成本 30年來降低了 2個多數(shù)量級。發(fā)電成本 50美分/度；預(yù)計 2021年世界光伏累計裝機容量將達(dá)到 15GW，發(fā)電成本達(dá)到 15美分 /kWh以下； 2020年世界光伏發(fā)電累計裝機將達(dá)到 200GW，發(fā)電成本降至 5美分 /度以下；到 2050年，太陽能光伏發(fā)電將達(dá)到世界總發(fā)電量的 10－ 20％，成為人類的基礎(chǔ)能源之一。國際能源機構(gòu)（ IEA）特別將超大規(guī)模光伏發(fā)電（ VLSPV）列為其第 8項任務(wù)（ Task8），主要研究、追蹤超大規(guī)模光伏發(fā)電的技術(shù)和信息，并在此領(lǐng)域開展國際間的交流和合作。 在 20世紀(jì) 80年代美國就首先安裝了大型光伏電站。德國是世界上發(fā)展大型光伏電站最領(lǐng)先的國家，迄今已經(jīng)建成了 14座大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，2021年 7月份建成 5MW并網(wǎng)光伏電站。澳大利亞計劃在其沙漠中先期建設(shè)一座10MW的高壓并網(wǎng)光伏電站，并以此為基礎(chǔ)建設(shè) GW級光伏電站。以色列計劃在內(nèi)蓋夫沙漠建設(shè)占地面積達(dá) 400公頃的太陽能光伏電站，該電站在 5年內(nèi)的發(fā)電能力將達(dá) 100MW，在 10年 內(nèi)整個工程全部完工，發(fā)電能力將達(dá)到 500MW。 世界光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展： 技術(shù)進(jìn)步是降低光伏發(fā)電成本、促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展的重要因素。 (1)商業(yè)化電池效率不斷提高 先進(jìn)技術(shù)不斷向產(chǎn)業(yè)注入，使商業(yè)化電池技術(shù)不斷得到提升。太陽電池單廠生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)從上世紀(jì) 80年代的1~5MW/年發(fā)展到 90年代的 5~30MW/年， 2021年 25~500MW/年，2021年 25~1000MW/年。對于太陽電池來說， 30年統(tǒng)計的結(jié)果， LR20％ (含技術(shù)進(jìn)步在內(nèi) )，是所有可再生能源發(fā)電技術(shù)中最大的，是現(xiàn)代集約代經(jīng)濟的最佳體現(xiàn)者之一。山西之名，因居太行山之西而得名。 春秋時期 ，大部分地區(qū)為晉國 所有，所以簡稱 “晉 ”；戰(zhàn)國初期，韓、趙、魏 三家分晉 ，因而又稱 “三晉 ”。 省會 太原，省政府駐太原市府東街。 年平均降雨量 456毫米，年平均氣溫 ℃ ，一月份最冷，平均氣溫 ℃ ； 7月份最熱，平均氣溫 ℃ 。 在山西建設(shè)太陽能光伏電站的意義 （ 1）有利于節(jié)約型社會建設(shè) 工程有利于改善小店三中的用能結(jié)構(gòu)；有利于提高小店區(qū)人民的節(jié)能意識；有利于推動環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會的建設(shè)。 （ 2）減少能源支出 本試點項目實施后，在工程預(yù)期 25年的運行期內(nèi)，小店三中可減少照明用電支出。 2 站址選擇和氣象條件 基本情況 站址概況 （一）位置 山西，太原市（ 東經(jīng) 112度 07′，北緯 38度 43′） (二 )氣候 忻州 市屬 溫帶季風(fēng)性氣候 ，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，晝夜溫差較大，無霜期較長，日照充足。全年日照時數(shù) 1800小時。在全國氣候區(qū)劃中，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候類型。太原地區(qū)所處的北半球中緯度地理位置和 山西高原 的地理環(huán)境，使之能夠接受較強的太陽輻射，光能熱量比較豐富，在農(nóng)業(yè)光能利用劃分上屬于高照率范疇。冬季受西伯利亞冷空氣的控制，夏季受東南海洋濕熱氣團(tuán)影響。 忻州 地區(qū)復(fù)雜多樣的地貌形態(tài)，形成了差異明顯的氣候區(qū)域，既表現(xiàn)出清晰的垂直變化，又具有一定的水平差異。 本項目擬在 忻州建設(shè) 100KW獨立光伏電站，系統(tǒng)沒有儲能裝置，太陽電池將日光轉(zhuǎn)換成直流電，通過逆變器變換成交流電。 5 光伏電站框圖和設(shè)備選型 光伏組件及其陣列設(shè)計 根據(jù)項目當(dāng)?shù)氐木暥群筒煌瑑A角方陣面全年所接受的日照輻射量分布情況，本工程光伏組件采取最佳傾角固定安裝方式。光伏電站 系統(tǒng)框圖如圖 51所示。 技術(shù)參數(shù)如表 51所示。3% 開路電壓 Voc＝ 短路電流 Isc＝ 峰值電壓 Vmp= 峰值電流 Lmp= 溫度系數(shù) Pm＝ ％ /℃ 邊框 鋁合金，表面陽極氧化 尺寸 (寬 *長 *厚 ) 1640*992*35mm 工作溫度 40～ 85℃ 重量 23Kg 固定光伏組件模塊 由于太陽能電池組件和離網(wǎng)逆變器都是可根據(jù)功率、電壓、電流參數(shù)相對靈活組合的設(shè)備，整個 100KW光伏發(fā)電項目可采用模塊化設(shè)計、安裝施工。 每個子系統(tǒng)主要由光伏陣列、相應(yīng)功率的逆變器以及各級配電裝置構(gòu)成。 太陽電池方陣間距計算 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)此角度傾斜安裝。固定方陣安裝好后傾角不再調(diào)整或人工季節(jié)性調(diào)整。 光伏發(fā)電系統(tǒng)主要組成如下： ●1000KW太陽能電池組件及其支架； ●直流監(jiān)測配電箱； ●光伏逆變器； ●配電裝置（交流配電和升壓變壓器）； ●系統(tǒng)的計算機監(jiān)控裝置； ●系統(tǒng)的防雷及接地裝置； ●土建、配電房等基礎(chǔ)設(shè)施； 6 電氣設(shè)計 電氣一次部分 電氣主接線 光伏電站電氣主接線 本工程裝機容量為 100KW，擬采用容量為兩個 50kW 的逆變器，整個發(fā)電系統(tǒng)為一個系統(tǒng)，系統(tǒng)配置 2臺逆變器，容量分別按 50kVA考慮。 本工程中光伏電站的總裝機容量在電網(wǎng)系統(tǒng)中所占比例較小，電站運行時在電壓偏差、頻率、諧波和功率因數(shù)方面滿足實用要求并符 合標(biāo)準(zhǔn)。 本工程選配的逆變器裝置輸出功率因數(shù)能達(dá)到 ，可以在站內(nèi)升壓至 220V 電壓等級接入電力系統(tǒng)。 光伏電站站用電 因光伏電站無人值守，用電負(fù)荷非常少，站用電源考慮從附近的380V線路引接。高壓開關(guān)柜選用中壓環(huán)網(wǎng)柜，配負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器，低壓開關(guān)柜選用 GCS 低壓抽出式開關(guān)柜。 （ 3）高遮斷容量后備式限流熔斷器的選擇 由于光伏并網(wǎng) 發(fā)電系統(tǒng)的造價昂貴，在發(fā)生線路故障時，要求線 路切斷時間短，以保護(hù)設(shè)備。 通過選用性能優(yōu)良的熔斷器，能夠大大提高線路在故障時的反應(yīng)速度，降低事故跳閘率，更好地保護(hù)整個光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)?？捎行拗拼髿膺^電壓及各種真空斷路器引起的操作過電壓，對相間和相對地的過電壓均能起到可靠的限制作用。安裝時，只需將標(biāo)有接地符號單元的電纜接地外，其余分別接 A、 B、 C 三相即可。采用 性能優(yōu)良的高精度電能計量表至關(guān)重要。 該電表不僅要有優(yōu)越的測量技術(shù)，還要有非常高的抗干擾能力和可靠性。 此外，顯示的 內(nèi)容、功能和參數(shù)可通過光電通訊口用維護(hù)軟件來修改。 （ 6）監(jiān)控裝置 采用高性能工業(yè)控制 PC 機作為系統(tǒng)的監(jiān)控主機，配置光伏并網(wǎng)系統(tǒng)多機版監(jiān)控軟件，采 用 RS485 通訊方式，連續(xù)每天 24小時不間斷對所有離網(wǎng)逆變器的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。可查看每臺逆變器的運行參數(shù)，主要包括：直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、交流電流、逆變器機內(nèi)溫度、時鐘、頻率、當(dāng)前發(fā)電功率、日發(fā)電量、累計發(fā)電量、累計CO2 減排量、每天發(fā)電功率曲線圖等。 此外，監(jiān)控裝置可每隔 5分鐘存儲一次電站所有運行數(shù)據(jù)，可連續(xù)存儲 20年以上的電站所有的運行數(shù)據(jù)和所有的故障紀(jì)錄。 （ 7）過電壓保護(hù)及接地 為了保證本工程光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)安全可靠，防止因雷擊、浪涌 等外在因素導(dǎo)致系統(tǒng)器件的損壞等情況發(fā)生，系統(tǒng)的防雷接地裝置必不可少。并根據(jù)廠地實際情況適當(dāng)布置避雷針以防直擊雷的危害。 （ 9）接地 本工程的接地主要包括以下幾個方面： ① 防雷接地 包括避雷帶以及低壓避雷器等。 ③ 保護(hù)接地 包括太陽能電池支架、控制器、逆變器、配電柜外殼、電纜外 皮、穿線金屬管道的外皮。接地裝置的電位、接觸電位差和跨步電壓差均能滿足要求。水平接地體采用鍍鋅扁鋼 ,垂直接地體采用鍍鋅鋼管。正常照明網(wǎng)絡(luò)電壓為380/220V。 檢修電源設(shè)置檢修箱，由配電間供電。 （ 12）電纜設(shè)施及防火 ① 電纜的選取 本 100KW太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)電纜的選取主要考慮以下因數(shù)：電纜的絕緣性能、電纜的耐熱阻燃性能、電纜的防火防光、電纜的敷設(shè)方式、電纜的大小與規(guī)格等。電力電纜選用銅芯交聯(lián)聚乙烯 電纜和銅芯聚氯乙烯電纜。 ③ 電纜防火 為防止電纜著火時火災(zāi)蔓延造成嚴(yán)重的后果，本期工程采取以下措施： 1) 配電室內(nèi)及由配電室引出的電力電纜、控制電纜、測量信號電纜均采用阻燃措施。 3) 在電纜敷設(shè)完成后，將所有的電纜孔洞，所有高低壓開關(guān)柜、控制屏、保護(hù)屏、動力箱、端子箱處要求采用有效阻燃材料進(jìn)行防火封堵。整個光伏系統(tǒng)采用的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。 （ 13）匯流箱 每個逆變器都連接有若干串光伏組件，這些光電組件通過匯流箱 和直流配電柜連接到逆變器 。 匯流箱內(nèi)置組串電流監(jiān)測單元，具有監(jiān)測各組串電流的功能，并以通訊模式將