光伏發(fā)電并網(wǎng)工程項(xiàng)目建設(shè)方案

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1、光伏發(fā)電并網(wǎng)工程項(xiàng)目建設(shè)方案1.1光伏組件選擇1.1.1太陽(yáng)能電池分類(lèi)太陽(yáng)電池種類(lèi)繁多，形式各樣，按基體材料分類(lèi)主要有以下幾種：a）硅太陽(yáng)電池：主要包括單晶硅（SingleCrystaline-Si）電池、多晶硅（Polycrystaline-Si）電池、非晶硅（Amorphous-Si）電池、微晶硅（c-Si）電池以及HIT電池等。b）化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)電池：主要包括單晶化合物電池如砷化鎵（GaAs）電池、多晶化合物電池如銅銦鎵硒（CIGS）電池、碲化鎘（CdTe）電池等、氧化物半導(dǎo)體電池如Cr2O3和Fe2O3等。c）有機(jī)半導(dǎo)體太陽(yáng)電池：其中有機(jī)半導(dǎo)體主要有分子晶體、電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物、高聚物三

2、類(lèi)。d）薄膜太陽(yáng)電池：主要有非晶硅薄膜電池（-Si）、多晶硅薄膜電池、化合物半導(dǎo)體薄膜電池、納米晶薄膜電池等。1.1.2太陽(yáng)能電池技術(shù)性能比較目前國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能電池市場(chǎng)上主流太陽(yáng)電池基本為晶硅類(lèi)電池和薄膜類(lèi)電池。主要特性如表6-1所示。表6-1主要商用太陽(yáng)能電池特性表電池種類(lèi)晶硅類(lèi)薄膜類(lèi)單晶硅多晶硅非晶硅碲化鎘銅銦鎵硒商用效率14%20%14%17%5%9%5%8%5%8%實(shí)驗(yàn)室效率24%20.30%12.80%11.40%19.50%使用壽命25年25年25年25年25年組件層厚度厚層厚層薄層薄層薄層規(guī)模生產(chǎn)已形成已形成已形成已形成已證明可行環(huán)境問(wèn)題中性中性中性有（使用鎘）除使用鎘外為中性能量

3、償還時(shí)間23年23年12年12年12年主要原材料中中豐富鎘和碲化物都是稀有金屬銦是昂貴的稀有金屬生產(chǎn)成本高較高較低相對(duì)較低相對(duì)較低主要優(yōu)點(diǎn)效率高效率較高弱光效應(yīng)好弱光效應(yīng)好弱光效應(yīng)好技術(shù)成熟技術(shù)成熟成本較低成本相對(duì)較低成本相對(duì)較低根據(jù)上表可知，晶硅類(lèi)太陽(yáng)能電池由于制造技術(shù)成熟、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、光電轉(zhuǎn)化效率相對(duì)較高的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大型并網(wǎng)光伏電站項(xiàng)目。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池由于轉(zhuǎn)化效率較低、占地面積較大，不適合于建設(shè)大型光伏電站。1.1.3太陽(yáng)能電池類(lèi)型的確定多晶硅電池，總的生產(chǎn)成本較低，尤其是大功率組件價(jià)格要更便宜（可以降低工程投資）。另外，多晶硅太陽(yáng)電池在工程項(xiàng)目投運(yùn)后電池的效率逐

4、年衰減穩(wěn)定，單晶硅太陽(yáng)電池投運(yùn)后的前幾年電池的效率逐年衰減稍快，以后逐年衰減穩(wěn)定?？紤]到多晶硅電池技術(shù)較成熟，國(guó)內(nèi)外已有較大規(guī)模應(yīng)用的實(shí)例，發(fā)展前景較好。根據(jù)本工程的規(guī)模、場(chǎng)地條件及太陽(yáng)輻射條件，本工程擬全部選多晶硅電池組件。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，國(guó)內(nèi)主流廠商生產(chǎn)的多晶硅太陽(yáng)能組件應(yīng)用于大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的，其規(guī)格較多。綜合考慮組件效率、技術(shù)成熟性、市場(chǎng)占有率，以及采購(gòu)訂貨時(shí)的可選擇余地，本工程初選多晶硅太陽(yáng)能組件規(guī)格為255Wp。具體參數(shù)見(jiàn)表6-2表6-2太陽(yáng)能電池組件性能參數(shù)表峰值功率（Wp）255短路電流（Isc/A）8.88開(kāi)路電壓（Voc/V）37.62峰值電壓(Vmp/V)30.36峰值

5、電流(Imp/A)8.40短路電流(Isc)溫度系數(shù)(Isc)+0.062 %/C開(kāi)路電壓(Voc)溫度系數(shù)(Voc)-0.330 %/C最大功率(Pmp)溫度系數(shù)(Pmp)-0.450%/C外形尺寸(mm)165099140重量(kg)18.51.2光伏陣列的運(yùn)行方式設(shè)計(jì)1.2.1光伏陣列的運(yùn)行方式選擇目前國(guó)內(nèi)外電池陣列主要有三種運(yùn)行方式，固定式、斜單軸跟蹤式、雙軸跟蹤式，具體比較見(jiàn)表6-3。表6-3 電池陣列三種運(yùn)行方式比較項(xiàng)目固定式斜單軸跟蹤式雙軸跟蹤式發(fā)電量（%）100118125占地面積（萬(wàn)）2.24.64.9直接投資增加（%）100115124運(yùn)行維護(hù)工作量小有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，工作量較大

6、有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，工作量更大支撐點(diǎn)多點(diǎn)支撐多點(diǎn)支撐單點(diǎn)支撐板面清洗布置集中布置分散，需逐個(gè)清洗，清洗量較大布置分散，需逐個(gè)清洗，清洗量較大經(jīng)對(duì)初步比較，考慮到本工程規(guī)模較大，固定式初始投資較低、且支架系統(tǒng)基本免維護(hù)等。經(jīng)與業(yè)主協(xié)商，本期工程選用固定式運(yùn)行方式。1.2.2光伏陣列最佳傾角的計(jì)算北半球太陽(yáng)能電池組件方位角朝南，安裝角度與緯度有關(guān)。組件方陣安裝傾角的最佳角度取決于諸多因素，如：緯度、全年太陽(yáng)輻射分布、直接輻射與散射輻射比例、特定的場(chǎng)地條件等。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)方陣的最佳安裝傾角是系統(tǒng)全年發(fā)電量最大時(shí)的傾角。采用PVSYST軟件進(jìn)行分析計(jì)算，本工程的最佳傾角為45，如下圖所示：1.3逆變器的選

7、擇在國(guó)內(nèi)外大型光伏并網(wǎng)發(fā)電站中，一般采用100kW（含）以上的逆變器。功率等級(jí)一般分為：100kW、150kW、250kW、500kW、630kW和1MW，一般在交流輸出端帶有隔離變壓器。在250kW以上的逆變器中，也有不帶輸出隔離變壓器的機(jī)型，即將升壓變壓器與逆變器的隔離變壓器合二為一。本項(xiàng)目中，擬選用500kW無(wú)隔離變的具有較高的轉(zhuǎn)換效率的并網(wǎng)逆變器?？剂磕孀兤鞯陌惭b使用環(huán)境、可靠性、市場(chǎng)價(jià)格，初步選用500kW逆變器。本工程光伏并網(wǎng)發(fā)電設(shè)計(jì)20個(gè)1MWp發(fā)電矩陣單元，每個(gè)1MWp發(fā)電單元與兩臺(tái)500kW相連?？傆?jì)配置40臺(tái)500kW并網(wǎng)液冷逆變器。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，擬選用的逆變器技術(shù)參數(shù)如下

8、：型號(hào)YBS-500-A類(lèi)型YBS-500-A-300-1100-01電網(wǎng) 輸出額定交流功率500KW交流功率110%當(dāng)外部溫度Tamb45工作電壓300V+10%.-15%額定電流965A最大電流1100A電網(wǎng)頻率50HZ+-10%電網(wǎng)架構(gòu)IT最大電壓：1200Vpk(在光伏輸入接地)外部特殊轉(zhuǎn)換要求轉(zhuǎn)換條件：Uac(逆變器側(cè))：300V相與相和相與地之間絕緣：1200Vac接地保護(hù)(一次側(cè)；二次側(cè))浪涌保護(hù)Type 2有報(bào)警提示總諧波失真（%THD Iac）5%根據(jù) CGC/GF001：2010標(biāo)準(zhǔn)奇次諧波： 3th 9th 4% 11th. 15th 2% 17th。21th 1.5%

9、23th。33th 0.6%偶次諧波：最大到奇次的25% 2th 8th 1% 10th 32th 0.9-0.9引導(dǎo)記錄功率因數(shù)被定義為功率的線(xiàn)性參數(shù)。最大能效 98%依據(jù)Euro ETA的能效97%在10%的額定功率下：96%手動(dòng)開(kāi)關(guān)Yes熔斷器/斷路器(過(guò)流保護(hù))斷路器外部手動(dòng)開(kāi)關(guān)不連接接觸器Yes輔助電源輔助供電電源3400Vac,3ph,50Hz電網(wǎng)架構(gòu)：TN-S，TN-C；標(biāo)準(zhǔn)：外部供電可加選：從主電源內(nèi)部提供浪涌保護(hù)Type2有報(bào)警提示輔助電源消耗100W500w=300Vac最大電壓1100VDC如果在啟動(dòng)過(guò)程中電壓超過(guò)極限報(bào)警電壓紋波3%浪涌保護(hù)（每路輸入）Type 2有報(bào)警

10、提示PV 接地浮地手動(dòng)輸入開(kāi)關(guān)NO熔斷器/斷路器/接觸器（過(guò)電流保護(hù)）直流接觸器接觸器將斷開(kāi)如果通負(fù)電流接觸器將斷開(kāi)如果過(guò)大電流逆變器柜體尺寸（長(zhǎng)寬高）14008001800mm無(wú)底座底座高200mm重量1500Kg溫度范圍-20+45運(yùn)行的高/低溫度濕度1595%不能有冷凝防護(hù)等級(jí)室內(nèi)，IP54依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB4208-2008（IEC 60529：2001）最大海拔高度2000m功率降低額定值根據(jù)國(guó)標(biāo)：GB-T3859.2高海拔版：4000m顏色RAL 7035噪音=65db1.4光伏陣列設(shè)計(jì)及布置方案1.4.1光伏方陣布置方案1.4.1.1布置原則每?jī)闪薪M件間的間距設(shè)置保證在太陽(yáng)高度角最低

11、的冬至日9：0015：00時(shí)，前后排太陽(yáng)能電池組件間采光不受阻擋。1.4.1.2方陣布置說(shuō)明根據(jù)設(shè)計(jì)原則，本項(xiàng)目共20個(gè)光伏組件陣列組成的發(fā)電區(qū)域，均采用45傾角布置，采用固定式支架系統(tǒng)，支架基礎(chǔ)采用混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)式。圖一：支架定位參考樣圖圖一：支架定位參考樣圖1.4.2光伏陣列設(shè)計(jì)1.4.2.1光伏子方陣設(shè)計(jì)一個(gè)1MWp的光伏方陣，由太陽(yáng)能電池組件經(jīng)過(guò)串并聯(lián)組成。將組件串聯(lián)得到并網(wǎng)逆變器所要求的電壓，再將串聯(lián)組件并聯(lián)達(dá)到逆變器的功率要求。1、太陽(yáng)能電池串聯(lián)組件數(shù)量計(jì)算：根據(jù)逆變器的技術(shù)參數(shù)，最高輸入電壓為1100V，工作電壓范圍為5001100V；組件的開(kāi)路電壓為37.62V；最大工作點(diǎn)的工

12、作電壓30.36V；開(kāi)路電壓溫度系數(shù)為-0.33%/。1）組件開(kāi)路電壓因溫差升壓百分比最高值：65*0.003=21.45%（溫度范圍+25-40考慮）；2）組件開(kāi)路因溫差升壓值：21.45%*37.62=8.1V；3）組件開(kāi)路最高升壓值：37.62+8.1=45.72V；4）組件串聯(lián)最大數(shù)量：1100/45.7224塊；5）選擇組件串聯(lián)數(shù)量：20塊。2、1MWp子方陣太陽(yáng)能電池?cái)?shù)量計(jì)算：?jiǎn)蝹€(gè)發(fā)電單元的容量為1MWp，組件串并聯(lián)接線(xiàn)：1）20塊組件串聯(lián)為一路，每一路串聯(lián)容量為20*255=5.1kWp、輸出電壓20*30.36=607.2V；2）每一臺(tái)逆變器上太陽(yáng)能電池組件并聯(lián)數(shù)=1000/2

13、/5.1=98，因PV輸入數(shù)量是3，選擇一臺(tái)逆變器并聯(lián)數(shù)為99；3）2*99=198組件并聯(lián)組成一個(gè)發(fā)電單元，其子方陣太陽(yáng)能電池?cái)?shù)量為3960塊，容量為198*5.1=1009.8kWp，占地面積147.54*77.5=11434.35m。1.4.2.2光伏總方陣容量、電池總數(shù)量及占地面積1）20MWp并網(wǎng)系統(tǒng)由20個(gè)發(fā)電單元組成，總?cè)萘?1009.8*20=20，196kWp；2）太陽(yáng)能電池總數(shù)量=(20*198)*20=79，200塊，占地總面積319*749.7=239154.3m。1.4.2.3光伏組件布置及其電氣設(shè)備配置方式1、太陽(yáng)能電池布置方式：太陽(yáng)能電池2行20列；2、匯流形式：

14、每一匯流箱12進(jìn)1出(其中1進(jìn)備用)；3、匯流箱：1MWp子方陣共2*9=18匯流箱，20MWp共計(jì)18*20=360匯流箱；4、直流匯控柜：1MWp子方陣共2個(gè)直流匯控柜，20MWp共計(jì)40個(gè)直流匯控柜；5、逆變器：1MWp子方陣共2臺(tái)逆變器，20MWp共計(jì)40臺(tái)逆變器；6、升壓變壓器：1MWp子方陣共1臺(tái)升壓變，20MWp共計(jì)20臺(tái)升壓變。1.4.2.4光伏組件支架設(shè)計(jì)本項(xiàng)目光伏組件支架采用鋼結(jié)構(gòu)，采用的支架形式為2行20列（每套支架安裝6塊組件）。支架設(shè)計(jì)保證組件與支架連接牢固、可靠，底座與基礎(chǔ)連接牢固。1.4.3光伏陣列地點(diǎn)堪測(cè)太陽(yáng)能電池方陣應(yīng)面向正南安裝，可以在10內(nèi)調(diào)整。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考查

15、，本工程施工地點(diǎn)的山坡度距水平地面約45，具體方位落點(diǎn)如下：第1堪測(cè)點(diǎn)：北緯473538.31”、東經(jīng)1225642.22”；第2堪測(cè)點(diǎn)：北緯473538.28”、東經(jīng)1225603.00”；第3堪測(cè)點(diǎn)：北緯473550.99”、東經(jīng)1225603.00”第4堪測(cè)點(diǎn)：北緯473551.00”、東經(jīng)1225642.19”；堪測(cè)點(diǎn)總面積大約:（825+845）*380/2=317300m。1.4.4光伏組件間距的設(shè)計(jì)經(jīng)計(jì)算，255W的電池組件45傾角傾斜安裝，其角度與山體角度幾乎平行，方陣之間前后布局不用考慮陰影影響，只考慮通道即可。系統(tǒng)支架形式為2行20列，組件南北方向兩板間間距2.0m。光伏陣

16、列的安裝原則上選擇避免陰影影響，保證組串及匯流方便。1行組件布置圖例見(jiàn)圖三、圖四。圖三：1行組件布置形式圖例之一圖四：1行組件布置形式圖例之二1.4.4匯流箱體布置方案匯流箱體安裝在支架或鋼構(gòu)上，具有防水、防灰、防銹、防曬、防雷等功能，防護(hù)等級(jí)IO65以上，能夠滿(mǎn)足室外安裝使用要求；安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、便捷、使用周期長(zhǎng)。直流匯流箱帶防雷模塊。柜體選用冷軋鋼板，厚度1.2mm;框架和外殼具有足夠的剛度與強(qiáng)度，除滿(mǎn)足內(nèi)部元器件的安裝要求外，還能承受設(shè)備內(nèi)外電路短路時(shí)的電動(dòng)力和熱效應(yīng)，不會(huì)因設(shè)備搬運(yùn)、吊裝、運(yùn)輸過(guò)程過(guò)于受潮、冷凍、撞擊等因素而變形及損壞。柜體的全部金屬結(jié)構(gòu)件需經(jīng)過(guò)特殊防腐處理，已具備防腐、

17、美觀的性能。柜體應(yīng)具有保護(hù)接地。匯流箱進(jìn)線(xiàn)負(fù)極配置電池組件串電流檢測(cè)模塊，工作電源為直流；功耗小于15W；串行通訊接口一個(gè)，RS485方式；采樣處理11路光伏電池板電流（0-12A），采樣精度不低于0.5%?？刹捎帽O(jiān)控顯示模塊對(duì)每路電流進(jìn)行測(cè)量與監(jiān)控，遠(yuǎn)程記錄和顯示運(yùn)行狀況，無(wú)須到現(xiàn)場(chǎng)。1.4.5逆變器總體布置方案逆變器是光伏發(fā)電電站的核心設(shè)備，它將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的交流電。逆變器的品質(zhì)好壞決定了發(fā)電效率的大小。本項(xiàng)目并網(wǎng)逆變器采用大型光伏電站設(shè)計(jì)的三相集中型并網(wǎng)光伏逆變器。選用的逆變器主要電子元器件均為工業(yè)級(jí)以上產(chǎn)品，出廠前要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn)，交貨時(shí)需提交出廠檢驗(yàn)報(bào)告和詳細(xì)的安

18、裝調(diào)試說(shuō)明書(shū)。該逆變器采用緊湊型設(shè)計(jì)，該機(jī)柜防水防塵，適應(yīng)的環(huán)境溫度范圍更寬，即使在惡劣的環(huán)境中也能夠可靠運(yùn)行。根據(jù)每個(gè)光伏陣列的組件容量，逆變器采用的500kWp規(guī)格，共40臺(tái)。2臺(tái)逆變器與2臺(tái)直流匯控柜組合在一所電氣室中，形成一個(gè)1MWp逆變單元。1.5年上網(wǎng)電量估算1.5.1光伏發(fā)電系統(tǒng)效率分析并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率由光伏陣列的效率、逆變器效率、交流并網(wǎng)等三部分組成。（1） 光伏陣列效率1：光伏陣列在1000W/太陽(yáng)輻射強(qiáng)度下,實(shí)際的直流輸出功率與標(biāo)稱(chēng)功率之比。光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的損失包括：組件的匹配損失、表面塵埃遮擋損失、不可利用的太陽(yáng)輻射損失、溫度影響、最大功率點(diǎn)跟蹤精度、及

19、直流線(xiàn)路損失等，取效率87%計(jì)算。（2） 逆變器轉(zhuǎn)換效率2：逆變器輸出的交流電功率與直流輸入功率之比，取逆變器效率97%計(jì)算。（3） 交流并網(wǎng)效率3：從逆變器輸出至高壓電網(wǎng)的傳輸效率，其中主要是升壓變壓器的效率，取變壓器效率97%計(jì)算。系統(tǒng)總效率為：總12387%97%97%=81.9%1.5.2年上網(wǎng)電量估算采用加拿大環(huán)境署和美國(guó)NASA聯(lián)合開(kāi)發(fā)的光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件RetScreen，對(duì)某20MWp（20.196 MWp）并網(wǎng)光伏發(fā)電示范項(xiàng)目所需傾角平面的日照輻射量進(jìn)行測(cè)算，按照發(fā)電量年遞減0.8%計(jì)算，電站25年發(fā)電量見(jiàn)下表：年份年發(fā)電量(萬(wàn)kWh)年份年發(fā)電量(萬(wàn)kWh)13109.2

20、050142800.922523084.3314152778.515133059.6567162751.287043035.1795172734.236753010.8980182712.362862981.8108192690.663972962.9164202669.138682939.2130212647.785592915.6993222621.6032102892.3737232605.5904112869.2347242584.7457122841.2809252564.0677132823.510625年總發(fā)電量為：70701.23萬(wàn)kWh，平均年發(fā)電量為2828.249萬(wàn)kWh，年平均利用小時(shí)數(shù)為1400.4h。