【正文】 目開發(fā)條件等方面綜合分析，農(nóng)業(yè)科技示范園60MWp光伏大棚農(nóng)業(yè)并網(wǎng)光伏電站裝機規(guī)模為60MWp是可行的。根據(jù)當?shù)氐乩砦恢眉巴恋刭Y源，綜合各方面因素，該項目規(guī)劃60MW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，共占棚頂面積約13萬平方米，在農(nóng)業(yè)科技示范園生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)規(guī)劃建設大棚棚頂斜面、鋼架大棚上建設。我國太陽能光伏技術(shù)開始于20世紀70年代，開始時主要用于空間技術(shù)，而后逐漸擴大到地面并形成了中國的光伏產(chǎn)業(yè)。近二十年來，我國太陽能的開發(fā)利用取得了巨大成就，太陽能光伏發(fā)電的技術(shù)水平與實用化程度有了顯著提高，應用范圍和規(guī)模不斷擴大，并網(wǎng)光伏技術(shù)也獲得了相當大的發(fā)展。其中，歐洲光伏電站累計裝機容量近70GW，%，居世界首位；亞洲地區(qū)光伏電站累計裝機近20GW，%，居世界第二位；%；%。而光伏發(fā)電由于成本、并網(wǎng)等問題，在我國的發(fā)展遠落后于歐洲國家。根據(jù)國家能源局指定的光伏十二五發(fā)展規(guī)劃，我國“十二五”期末的光伏裝機容量將達35GW，增幅將接近70%。綜上所述，本項目將是新能源技術(shù)展示和應用的重要組成部分，符合我國21世紀可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略規(guī)劃，也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟模式，建設和諧社會的具體體現(xiàn)，對推進太陽能利用及光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進程具有非常大的意義。 某省省能源的特點是在一次性能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭資源所占比重為70％，原油、天然氣和水能所占比例相對較少。所以要改善某市地區(qū)區(qū)域環(huán)境，建設光伏電站是非常必要的，即可以改善當?shù)仉娋W(wǎng)壓力，又可局部改善當?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)，減少環(huán)境污染?！妫照諘r數(shù)約2700小時，年平均降水量680毫米。從能源合理利用的角度，開發(fā)光伏發(fā)電項目是必要的，有利于能源的清潔利用。發(fā)達國家先后宣布的太陽能屋頂計劃強有力地支持了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，預計今后10年內(nèi)太陽電池將以平均30％的年增長率增長，估計我國也將以此速度增長。與此同時，本項目以及這些企業(yè)的發(fā)展，又必然給當?shù)卣蜕鐣峁└嗟亩愂諄碓春拓斦С郑沟谜蜕鐣軌蛴懈嗟目赡苋リP注社會上需要關注的弱勢人群，從而減輕了政府和社會的壓力，為創(chuàng)造和諧社會做出了自己的貢獻。根據(jù)現(xiàn)場踏勘情況，距場址最近的有條件接入的變電站為某市變電站。電站建成投運后，與地方電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，可有效緩解地方電網(wǎng)的供需矛盾，優(yōu)化系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)，減輕環(huán)保壓力，促進地區(qū)經(jīng)濟更好地可持續(xù)發(fā)展。因此該項目的建設是十分必要的。另一方面，光伏電站的建設可以有效為電網(wǎng)提供大量的電力資源。 項目建設地為農(nóng)田，不存在拆遷和移民安置等問題。同時也能為農(nóng)業(yè)科技示范園地區(qū)增加新的科技旅游景點。項目建設可增加就業(yè)，帶動工業(yè)增加值、稅收，促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。 項目在用地規(guī)劃，建設和運營期會充分考慮當?shù)孛褡宓娘L俗習慣，生活方式和宗教信仰，不會影響當?shù)厣鐣捕▓F結(jié)。 并網(wǎng)光伏電站是高科技工程項目，與地方電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，可有效緩解地方電網(wǎng)的供需矛盾，具有顯著的節(jié)能減排效益。第五章 系統(tǒng)總體方案設計及發(fā)電量計算 光伏組件選型并網(wǎng)光伏發(fā)電主要由太陽能電池陣列、并網(wǎng)逆變器、輸配電系統(tǒng)和遠程監(jiān)測系統(tǒng)組成，包括太陽能電池組件、直流電纜及匯流箱、并網(wǎng)逆變器、交流配電、升壓設備等，其中，太陽能陣列到并網(wǎng)逆變器的電氣部分稱為光伏發(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。并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)不設蓄電池，減少了蓄電池的投資與損耗，也間接減少了處理廢舊蓄電池產(chǎn)生的污染，降低了系統(tǒng)運行成本，提高了系統(tǒng)運行和供電的穩(wěn)定性，是太陽能發(fā)電發(fā)展的最合理和最經(jīng)濟的方向。本工程光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池陣列、逆變器及升壓系統(tǒng)三大部分組成，其中太陽能電池陣列及逆變器組合為發(fā)電單元部分。根據(jù)電站所在地的太陽能資源狀況和所選用的太陽能電池組件類型，計算光伏電站的年發(fā)電量，選擇綜合指標最佳的太陽能電池組件。 1）單晶硅單晶硅太陽能電池是最早發(fā)展起來的，技術(shù)也最為成熟，主要用單晶硅片來制造。單晶硅太陽能電池曾長期占領最大的市場份額，現(xiàn)在退居多晶硅電池之后，位于第二，但其現(xiàn)狀仍在大規(guī)模應用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導地位。受到材料價格及相應復雜的電池工藝影響，單晶硅成本居高不下，與此同時在加工過程中伴隨著高耗能、高污染的不利影響。從多晶硅電池表面很容易辨認，多晶硅片是由大量不同大小、不同取向的晶粒構(gòu)成，在這些結(jié)晶區(qū)域（晶粒）里的光電轉(zhuǎn)換機制完全等同于單晶硅電池。同時多晶硅的光學、電學和力學性能的一致性也不如單晶硅。3）非晶硅非晶硅太陽能電池以其工藝簡單，成本低廉，便于大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢，取得了長足的發(fā)展，被稱為第二代太陽能電池。 各 類型電池主要性能如表51所示。兩種電池最大的差別是單晶硅電池的光電轉(zhuǎn)化效率略高于多晶硅電池，也就是相同功率的電池組件，單晶硅電池組件的面積略小于多晶硅電池組件的面積。因此在工程實際應用過程中，無論單晶硅還是多晶硅電池都可以選用。 非晶硅薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)化效率相對較低、占地面積較大、穩(wěn)定性有待進一步提高等缺點，隨著技術(shù)和市場的發(fā)展，由于制造工藝相對簡單、成本低、不需高溫過程、且在弱光條件下性能好于晶硅類太陽能電池等部分優(yōu)點，其在兆瓦級太陽能光伏電站的應用中具備一定的競爭力。綜合各種因素，結(jié)合各種太陽能電池組件的優(yōu)缺點，并經(jīng)與業(yè)主溝通，本工程光伏組件擬選用多晶硅電池。表征太陽能電池組件性能的各項參數(shù)為：標準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。由于本工程多晶硅電池裝機容量為 60MWp，組件用量大，占地面積廣，組件安裝量大，所以設計優(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。綜合考慮組件的價格和效率，以及業(yè)主采購原因，本工程可研設計階段暫按多晶硅電池組件JKM250P考慮。JKM250P型多晶硅電池組件如下圖所示： 多晶硅電池組件各項性能指標如下： 表52組件型號技術(shù)參數(shù)250W多晶硅光伏組件參數(shù)表太陽電池種類多晶硅太陽電池組件型號250W指標單位數(shù) 據(jù)峰值功率Wp250開路電壓（Voc）V短路電流（Isc）A工作電壓（Vmppt）V工作電流（Imppt）A尺寸mm165098430重量kg峰值功率溫度系數(shù)%/℃開路電壓溫度系數(shù)%/℃短路電流溫度系數(shù)%/℃+10年功率衰減%≤1025年功率衰減%≤20 光伏陣列運行方式選擇在光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計中，光伏組件方陣的安裝形式對系統(tǒng)接收到的太陽總輻射量有很大的影響，從而影響到光伏供電系統(tǒng)的發(fā)電能力。自動跟蹤系統(tǒng)包括單軸跟蹤系統(tǒng)和雙軸跟蹤系統(tǒng)。固定式光伏組件的安裝，考慮其經(jīng)濟性和安全性，目前技術(shù)最為成熟、成本相對最低、應用最廣泛的方式為固定式安裝。這種方式具有安裝簡單，維護量小的優(yōu)點，但相對于自動跟蹤式發(fā)電量較低。如果單軸的轉(zhuǎn)軸與地面所成角度為0176。則稱為極軸單軸跟蹤。但與水平單軸跟蹤相比，極軸單軸跟蹤的支架成本較高，抗風性相對較差，一般單軸跟蹤系統(tǒng)多采用水平單軸跟蹤的方式。雙軸跟蹤系統(tǒng)在不同的地方、不同的天氣條件下，提高太陽能電池發(fā)電量的程度也是不同的，在非常多云且很多霧氣的地方，采用雙軸跟蹤可以提高發(fā)電量20%25%，在比較晴朗的地方，采用雙軸跟蹤系統(tǒng)，可以提高發(fā)電量35%45%。發(fā)電系統(tǒng)普遍采用的是非聚焦平板固定傾角陣列發(fā)電方式。自動跟蹤系統(tǒng)增加了光伏方陣接受的太陽能輻射量，不同跟蹤系統(tǒng)在當?shù)貤l件對發(fā)電量（與固定支架相比）的影響不同。因此，本工程光伏組件方陣采用固定式安裝。這樣解決了光伏發(fā)電使用土地資源的難題，尤其是在中東部地區(qū)光伏發(fā)電因土地資源的限制而受制的難題。光伏陣列表面傾斜度設計從氣象站得到的資料，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行發(fā)電量的計算。綜合考慮大棚的建造成本和發(fā)電收益情況，可得出棚頂光伏電站安裝角度為20176。站址所在地的太陽總輻射量折算到傾角20176。 ( kWh/ ㎡.a)。C%kWh/㎡/dkWh/㎡/dkPam/s176。 逆變器的選擇光伏并網(wǎng)逆變器是光伏電站的核心設備之一，其基本功能是將光伏電池組件輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電；此外，其還有自動運行停止功能、最大功率跟蹤控制功能、防孤島運行功能等。小型組串式逆變器又可細分為有隔離變壓器和無隔離變壓器兩種，其中有隔離變壓器的效率略低。但小型組串式逆變器也有其優(yōu)點：當逆變器發(fā)生故障時，對于小型組串式逆變器，只會影響所有連接到該逆變器的容量很少的電池組件的發(fā)電量，其余組件不受影響；而對于集中型逆變器，則有較大功率的電池組件的發(fā)電量都會受到影響。對于逆變器的選型，主要以以下幾個指標進行比較：逆變器輸入直流電壓的范圍：由于太陽能電池組串的輸出電壓隨日照強度、天氣條件及負載影響，其變化范圍比較大。逆變器輸出效率：大功率逆變器在滿載時，效率必須在95％以上。即使在逆變器額定功率10％的情況下，也要保證90％（大功率逆變器）以上的轉(zhuǎn)換效率。所選逆變器應輸出電流波形良好，波形畸變以及頻率波動低于門檻值。保證光伏發(fā)電系統(tǒng)運行在最大功率點。監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集：逆變器應有通訊接口進行數(shù)據(jù)采集并發(fā)送到遠控室，便于整個電站數(shù)據(jù)處理分析。 本工程光伏發(fā)電系統(tǒng)容量為60MWp，從工程運行及維護考慮，若選用單臺容量小的逆變設備，則設備數(shù)量較多，會增加投資后期的維護工作量；在投資相同的條件下，應盡量選用容量大的逆變設備，可在一定程度上降低投資，并提高系統(tǒng)可靠性；但若逆變器容量過大，則在一臺逆變器故障時，發(fā)電系統(tǒng)損失發(fā)電量過大。參考合肥陽光的500kW逆變器和SMA的500kW逆變器，兩者的電氣參數(shù)基本接近，而且初選的單片250Wp的多晶硅電池組件也均能與這兩種逆變器良好匹配。 逆變器主要技術(shù)參數(shù)表指 標 規(guī)格參數(shù) 輸出額定功率 500kW最大直流功率 560kW 最大交流電流 1008A 最高轉(zhuǎn)換效率 % 歐洲效率 % 最大直流電壓 1000Vdc 最大功率跟蹤(MPP)范圍 500Vdc850Vdc 最大直流輸入電流 1120A交流輸出電壓 315V輸出頻率范圍 47Hz52Hz 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） 自動投運條件 直流輸入及電網(wǎng)滿足要求時，逆變器將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 其它保護 短路保護,孤島效應保護、過熱保護、過載保護等工作環(huán)境溫度范圍 30℃～+55℃ 相對濕度 0～95%，無冷凝 滿功率運行的最高海拔高度 6000m(超過3000m需降額使用) 防護類型／防護等級 IP21（室內(nèi)） 散熱方式 風冷 重量 1700kg 所示，并網(wǎng)逆變器通過三相橋式變換器，將光伏陣列輸出直流電壓變換為高頻的三相斬波電壓，通過濾波器濾波變成正弦波交流電，接著通過外置的雙分裂三相變壓器隔離升壓（根據(jù)接入電網(wǎng)的要求，變壓器另配）后并入電網(wǎng)發(fā)電。圖 53 SG500MX逆變器主電路結(jié)構(gòu) 光伏方陣設計合理的電池陣列設計及電氣主接線對于提高太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)電效率，減少運行損耗，降低光伏并網(wǎng)電站運營費用以及縮短電站建設周期和經(jīng)濟成本的回收期具有重要的意義，合理的電氣主接線可以簡化保護配置、減少線路損耗、提高運行可靠性。太陽能電池組串單元布置在一個固定支架上的所有太陽能電池組串形成一個太陽能電池組串單元。 太陽能電池子方陣由一個或若干個陣列逆變器組組合形成一個太陽能電池子方陣。本項目利用農(nóng)業(yè)科技示范園已有蘑菇大棚棚頂安裝太陽能發(fā)電設施，設計總裝機容量為60MWp。每8個大棚為一個1MW發(fā)電單元，4個大棚安裝一臺500kWp的逆變器。本工程總裝機容量為60MWp，推薦采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案。固定安裝在生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚棚頂。每個逆變器直流輸入側(cè)連接的太陽能電池組件的總功率應大于該逆變器的額定輸入功率，且不應超過逆變器的最大允許輸入功率。各太陽能電池板至逆變器的直流部分電纜通路應盡可能短，以減少直流損耗。太陽能電池組串的并聯(lián)數(shù)量由逆變器的額定容量確定。，%/℃。電池組件串聯(lián)數(shù)量計算 計算公式： INT(Vdcmin/Vmp)94％ N ≤INT(Vdcmax /Voc)94％；式中：Vdcmax——逆變器輸入直流側(cè)最大電壓； Vdcmin——逆變器輸入直流側(cè)最小電壓； Voc——電池組件開路電壓； Vmp——電池組件最佳工作電壓； N——電池組件串聯(lián)數(shù)。根據(jù)運行經(jīng)驗及工作環(huán)境等因素，現(xiàn)分析16組串、17組串、18組串、19組串、20組串、21組串、22組串、23組串、24組串如表55所示。在北半球，對應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。圖53 陣列陰影示意圖一般確定原則：冬至當天9:00～15:00 太陽電池方陣不應被遮擋。計算公式如下： 式中：φ 為緯度(在北半球為正、南半球為負)，176。經(jīng)計算,，以保證在全年9:00～15:00 時段內(nèi)前排大棚不會對后排大棚上的光伏組件產(chǎn)生影響。太陽能電池組串的并聯(lián)數(shù)量由逆變器的額定容量確定。、匯流設備、逆變設備及升壓設備構(gòu)成