農(nóng)光互補分布式光伏發(fā)電工程太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方

案光伏發(fā)電簡介光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。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)生電子一空穴對。界面層附近的電子和空穴在復(fù)合之前,將通過空間電荷的電場作用被相互別離。電子向帶正電的N區(qū)和空穴向帶負(fù)電的P區(qū)運動。通過界面層的電荷別離,將在P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生一個向外的可測試的電壓。此時可在硅片的兩邊加上電極并接入電壓表。對晶體硅太陽能電池來說,開路電壓的典型數(shù)值為0.5~0.6V。通過光照稀有的金屬,對這種電池的大規(guī)模生產(chǎn)會產(chǎn)生很大的制約。(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,非晶硅太陽能電池效率已達14.6%,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。非晶硅太陽電池組件本錢較其他太陽電池組件低,弱光下電特性較好,但會存在一定的效率衰減。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。晶體硅與薄膜太陽電池組件比照分析根據(jù)目前太陽電池的工程數(shù)據(jù)對晶體硅和薄膜太陽電池組件的分析如下:(-)組件轉(zhuǎn)換效率和占地面積目前,國內(nèi)主流廠家晶體硅太陽電池組件轉(zhuǎn)換效率的為15%~16%,而薄膜太陽電池組件的工程采用數(shù)據(jù)為8%~10%o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。因此對于土地資源相對缺乏的地區(qū),選用轉(zhuǎn)換效率高、占地少的晶體硅太陽電池組件更為合理。（二）發(fā)電本錢目前晶體硅市場迎來了一個高速擴張期,多晶硅產(chǎn)能釋放、行業(yè)瓶頸突破、薄片化技術(shù)推動本錢下降,轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)步提升,晶硅電池強勢保持著其主導(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)整其薄膜電池計劃,減少或暫停薄膜電池生產(chǎn)。目前,晶體硅電池組件的價格將接近薄膜太陽電池組件的價格。由于薄膜太陽電池組件轉(zhuǎn)換效率低導(dǎo)致用地本錢、電纜成本、方陣支架及基礎(chǔ)本錢、方陣人工安裝本錢總體將比晶體硅太陽電池組件增加約1.2元/W。綜合組件價格及其他工程投資工程投資因素,晶體硅太陽組件的發(fā)電本錢低于薄膜太陽電池組件。這是目前晶體硅太陽組件廣泛運用于大型光伏電站建設(shè)的主要原因之一。（三）系統(tǒng)發(fā)電量及使用壽命由于薄膜太陽組件有較好的弱光發(fā)電優(yōu)勢,同功率發(fā)電容量的太陽電池組件,經(jīng)過工程測試,薄膜太陽組件的系統(tǒng)發(fā)電量比晶體硅太陽組件約高10%,但增加的發(fā)電量缺乏以抵消其發(fā)電本錢的增加。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)定可靠的運行,同時具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率和性價比。據(jù)了解,場址歷史上未出現(xiàn)過沙塵暴等惡劣天氣,對于晶體硅和非晶硅薄膜組件來說,均能滿足場址環(huán)境條件對光伏組件耐侯性和封裝性的要求。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。此外,場址所在地區(qū)長期高溫,晶體硅光伏組件在高溫下轉(zhuǎn)換效率降低的劣勢將不明顯。根據(jù)分析計算,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。但是,大功率組件的面積相應(yīng)有所增加,另外再考慮市場供求關(guān)系,大功率組件一般都出口到國外。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,由于本項目規(guī)模大,工程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,以滿足工程工程需要,保證工程工期的順利進行。晶體硅太陽電池在我國的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)技術(shù)均可以到達國際先進標(biāo)準(zhǔn),國內(nèi)廠家生產(chǎn)的晶體硅太陽電池組件足夠滿足本工程20MWp晶體硅太陽電池組件的需要。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。考慮到市場供求關(guān)系,本報告中20MWp晶體硅太陽電池組件選用國產(chǎn)250Wp多晶硅太陽能組件。表5-1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VocV37.7工作電壓VmpV30.3短路電流IscA8.69工作電流ImpA8.27電壓溫度系數(shù)%/℃-0.33電流溫度系數(shù)%/℃0.06工作溫度范圍℃-40?85NOCT℃45±2組件尺寸mm1640X992X40重量kg201.3光伏陣列的運行方式設(shè)計1.3.1光伏陣列的運行方式選擇(1)電池陣列的運行方式分類在光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計中,光伏組件陣列的運行方式對發(fā)電系統(tǒng)接收到的太陽總輻射量有很大的影響,從而影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力。光伏組件的運行方式有固定式、傾角季度調(diào)節(jié)式和自動跟蹤式三種型式。其中自動跟蹤式包括單軸跟蹤式和雙軸跟蹤式。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。如下列圖5-1。圖5-1太陽能電池組件支架類型固定式支架水平單軸跟蹤傾斜單軸窕蹤雙軸跟蹤(2)電池陣列的運行方式的比擬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。經(jīng)初步計算,假設(shè)采用水平單軸跟蹤方式,系統(tǒng)理論發(fā)電量(指跟蹤系統(tǒng)自日出開始至日落結(jié)束均沒有任何遮擋的理想情況下)可提高15%?20%;假設(shè)采用斜單軸跟蹤方式,系統(tǒng)理論發(fā)電量可提高25%?30%;假設(shè)采用雙軸跟蹤方式,系統(tǒng)理論發(fā)電量可提高30%?35虬然而系統(tǒng)實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,跟蹤支架運行難于同步等。雙軸跟蹤式投資遠高于單軸系統(tǒng),并且占地面積比擬大。根據(jù)已建工程調(diào)研數(shù)據(jù),安裝晶硅類電池組件,假設(shè)采用水平單軸跟蹤方式,系統(tǒng)實際發(fā)電量可提高約15%,假設(shè)采用斜單軸跟蹤方式,系統(tǒng)實際發(fā)電量可提高約20虬固定式與自動跟蹤式各有優(yōu)缺點:固定式初始投資較低、且支架系統(tǒng)基本免維護；自動跟蹤式初始投資較高、需要一定的維護,但發(fā)電量較傾角最優(yōu)固定式相比有較大的提高,假如不考慮后期維護工作增加的本錢,采用自動跟蹤式運行的光伏電站單位電度發(fā)電本錢將有所降低。假設(shè)自動跟蹤式支架造價能進一步降低,那么其發(fā)電量增加的優(yōu)勢將更加明顯；同時,假設(shè)能較好解決陣列同步性及減少維護工作量,那么自動跟蹤式系統(tǒng)相較固定安裝式系統(tǒng)將更有競爭力。(3）電池陣列的運行方式確實定經(jīng)對固定式和跟蹤式兩種運行方式的初步比擬,考慮到本工程規(guī)模較大,固定式初始投資較低,且考慮到本工程是在大棚上進行太陽能電池的鋪設(shè),維修不便,應(yīng)選擇固定式運行方式。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、而且后期運行過程中需要一定的維護,運行費用相對較高,另外電池陣列的同步性對機電控制和機械傳動構(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)境下的實際應(yīng)用的可靠性驗證,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。根據(jù)以上綜合分析,本工程推薦選用固定式運行方式。光伏陣列最正確傾角的計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正確傾角即光伏發(fā)電系統(tǒng)全年發(fā)電量最大時的傾角。在光伏供電系統(tǒng)設(shè)計中,光伏組件方陣的放置形式和放置傾角對光伏系統(tǒng)接收到的太陽輻射有很大的影響,從而影響到光伏供電系統(tǒng)的發(fā)電能力。因此確定方陣的最正確傾角是光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。對于某一傾角固定安裝的光伏陣列,所接受的太陽輻射能與傾角有關(guān),較簡便的輻射量計算經(jīng)驗公式為：RB=SX[sin(a+B)/sina]+D式中:R8——傾斜光伏陣列面上的太陽能總輻射量s一—水平面上太陽直接輻射量D——散射輻射量口——中午時分的太陽高度角8——光伏陣列傾角計算傾斜面上的太陽輻射量,通常采用Klein計算方法。利用RETScreen軟件,采用所選工程代表年的太陽輻射資料,計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。表5-2不同傾角方陣面上各月平均太陽輻射量(單位:MJ/m2)根據(jù)計算,本工程確定光伏陣列的最正確傾角為22。,其各月1月492.0491.3498.5501.6504.6507.52月514.5516.7518.8520.7522.6524.33月576.0576.5576.9577.1577.2577.24月596.9591.5594.0592.4590.7588.85月568.3561.7563.1560.3557.4554.46月460.9458.6456.2453.8451.2448.67月461.3463.2461.0458.7456.4453.98月477.7476.2474.6473.0471.3469.49月487.2486.9486.5486.0481.4484.710月479.7480.9481.9482.9483.8484.511月469.0471.7474.4476.9479.3481.612月470.3473.8477.2480.5483.7486.8總量6057.76061.16063.26064.06063.66061.8累積一年的太陽輻射量最大。1.4逆變器選型1.4.1逆變器單機容量選擇大型光伏并網(wǎng)電站,宜選擇大功率集中型逆變器,以簡化系統(tǒng)接線,同時大功率逆變器效率較高,利于降低運行損耗、提升光伏電場整體效率。目前市場上大功率逆變器有以下幾種,630KW、500KW.330KW.250KW、200KW.100KWo兆瓦級逆變升壓成套設(shè)備,國內(nèi)尚無定型產(chǎn)品,大多數(shù)電站一般仍采購分體設(shè)備,通過組合實現(xiàn)逆變、升壓功能。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)運用。對于630KW、500KW.330KW、250KW、200KW、100KW大型逆變器可通過多機并聯(lián)為1MW單元,配1MW箱式變壓器,組成1MW光伏逆變升壓單元。組成的光伏逆變升壓單元,有許多優(yōu)點。包括簡化接線,節(jié)省占地,運行方便,投資經(jīng)濟等,但是集中型逆變器MPPT最大效率跟蹤效果不好,不能最大化利用太陽能,而中小型逆變器大多數(shù)具備同時跟蹤2-3路在界面層產(chǎn)生的電子一空穴對越多,電流越大。界面層吸收的光能越多,界面層即電池面積越大,在太陽能電池中形成的電流也越大。1.1.2基本原理太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上,形成新的空穴-電子對,在p-n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。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的工作原理。(1)太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式,一種是光一熱一電轉(zhuǎn)換方式,另一種是光一電直接轉(zhuǎn)換方式。（2)光一熱一電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電,一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣,再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光一熱轉(zhuǎn)換過程;后一個過程是熱一電轉(zhuǎn)換過程,與普通的火力發(fā)電一樣.太陽能熱發(fā)電的缺點是效率很低而本錢很高,估計它的投資至少要比普通火電站貴5?10倍。(3）光一電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng),將太陽組串功能。為了更好的利用光照資源,實現(xiàn)利潤最大化,推薦使用中型28kW逆變器。主要原因是逆變器具備同時多路MPPT跟蹤功能,能夠使光電轉(zhuǎn)換效率到達更高,能提升光伏電站整體效率。同時,單機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),能夠更好的開展農(nóng)業(yè)。4.2逆變器配置選擇對于中壓并網(wǎng)工程,逆變器配置中,建議不需隔離變壓器,可由其逆變器交流輸出一次升壓,以提升整機效率。中型逆變器配置,以適應(yīng)戶外運行為宜,以節(jié)省土建投資。同時,逆變器還應(yīng)具備以下功能:適應(yīng)現(xiàn)場多年環(huán)境溫度-30℃?+40℃采用MPPT技術(shù),跟蹤電壓范圍要寬、最大直流電壓要高;提供人機界面及監(jiān)控系統(tǒng);具有極性反接保護、短路保護、孤島效應(yīng)保護、交流過流及直流過流保護、直流母線過電壓保護、電網(wǎng)斷電、電網(wǎng)過欠壓、電網(wǎng)過欠頻、光伏陣列及逆變器本身的接地檢測及保護功率(對地電阻監(jiān)測和報警功能）等,并相應(yīng)給出各保護功能動作的條件和工況(即時保護動作、保護時間、自成恢復(fù)時間等）。交直流均具有防浪涌保護功能；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。1.5光伏方陣設(shè)計1.1太陽能電池方陣支架的要求和間距計算方陣場安裝地的選擇應(yīng)防止陰影影響,各陣列間應(yīng)有足夠間距,一般要求在冬至日影子最長時,前后兩排光伏陣列之間的距離要保證上午9點到下午3點之間前排不對后排造成遮擋。本工程在大棚頂進行方陣布設(shè),應(yīng)考慮前后兩排大棚間間距。光伏方陣支架采用鋼結(jié)構(gòu),支架設(shè)計保證光伏組件與支架連接牢固、可靠,底座與基礎(chǔ)連接牢固。支架采用鋼結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)支架符合GB50205的要求。方陣緊固螺栓連接符合GB50205-2001中6.2的要求。光伏方陣陣列間距垂直距離應(yīng)不小于其直徑。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。影子的倍率主要與緯度有關(guān),一般來說緯度越高,影子的倍率越大。sina二sin4)sin5+cos4)cos6coswsinP=cos6sinw/cosaLs/L=cosPXH/tan[arcsin(0.648cosL-0.399sinL)]其中,山為當(dāng)?shù)鼐暥?3為太陽赤緯,冬至日的太陽赤緯為-23.5度；3為時角,上午9:00的時角為45度。a為太陽高度角B為太陽方位角本工程光伏場地所在緯度為40.3°,太陽組件排布方式:組件豎排,橫向為兩排,TP672P光伏陣列前后排間距(不含前排陣列投影距離)計算結(jié)果為4.091米,考慮本工程在光伏電站下面開展農(nóng)業(yè),間距取為5%1.2光伏陣列排布大型光伏電場組件陣列的布置,一般通過光伏陣列分區(qū)、分級排布來實現(xiàn)。分區(qū)以光伏電場升壓變設(shè)備為對象,把光伏電場劃分為假設(shè)干個相對獨立的交流發(fā)電子系統(tǒng)。本工程總?cè)萘繛?0MWp,按1.416MW/0.977MW為單元分區(qū),為15個分區(qū)。分級是在每個分區(qū)內(nèi),對光伏組件陣列進行分級,匯流箱下轄一級光伏陣列,匯流柜下轄二級光伏陣列。圖5-2陣列安裝示意圖太陽電池組件最低點距地面的距離主要考慮當(dāng)?shù)刈畲蠓e雪深度、防止動物破壞及場區(qū)種植的作物的高度,本工程的太陽電池組件為棚頂設(shè)置,不需考慮。1.6光伏子方陣設(shè)計計算組件串聯(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)。電池實際工作溫度范圍確定在本工程中,選用250多晶硅組件,其主要技術(shù)參數(shù)見表5-3所示:表5-3250W組件參數(shù)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℃,太名稱單位性能參數(shù)最大功率WpW250開路電壓VocV37.7工作電壓VmpV30.3短路電流IscA8.69工作電流ImpA8.27電壓溫度系數(shù)%/℃-0.33電流溫度系數(shù)%/℃0.06工作溫度范圍℃-40~85NOCT℃45±2組件尺寸mm1640X992X40重量kg20陽輻射為lOOOW/i,、地面標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜輻照度分布為AMI.5o據(jù)***氣象數(shù)據(jù)顯小為:極端最高氣溫:42.6℃極端最低氣溫:-16.4℃由于電站工作在白天,太陽能電池的實際工作的環(huán)境溫度范圍可取:-30℃?55℃。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,最大功率點跟蹤范圍500V?850V。組件串應(yīng)保證逆變器直流輸入?yún)?shù)在70℃時的逆變器MPPT電壓滿足條件,-35℃時的開路電壓滿足條件。由計算可知,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*37.7*(1+0.3596*60)=912.34V,小于逆變器最大直流電壓1000Vo正常工作時,晶體硅組件串的工作電壓為：20*30.3*(1-0.45%*45)=519.94V,并網(wǎng)逆變器MPPT電壓范圍為450-850V,可滿足使用要求。假設(shè)選擇每個支路的電組件數(shù)量較大,那么最低溫度時開路電壓將突破極限,損壞系統(tǒng);假設(shè)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。綜上所述,本工程選定為20塊/串。1.6.3光伏陣列單元設(shè)計大型光伏電場實際上都是由假設(shè)干個相同的光伏陣列單元構(gòu)成。光伏陣列單元組件數(shù)量一般取單串組件數(shù)量的整數(shù)倍。光伏組件陣列采取單元化設(shè)計,以便于串聯(lián)回路接線和結(jié)構(gòu)支架安裝。本工程TP672P組件以20塊組件共1個組件串設(shè)計為一個陣列單元,光伏組件采取豎向排列,上下共兩排。各組件之間留20mm縫隙,便于安裝和過風(fēng)。陣列單元示意圖如圖5-3所示圖5-3TP672P光伏陣列單元排布圖在TP672P光伏陣列中,每塊組件功率為250W,每個陣列單元的功率為:18*25024.5KWp。本工程按1.416MWp光伏陣列進行分區(qū),每個分區(qū)集中逆變升壓。每個分區(qū)布置整數(shù)個光伏組串單元,設(shè)計為142個。1.416MWp分區(qū)實際總功率分別為：142*40*250=L41642MWpo光伏電場共18個光伏分區(qū),總功率20MWp。每個分區(qū)陣列單元分成東西兩局部,中間間距為6米,用于建筑道路。逆變升壓站安裝于道路旁陣列中間位置。東西兩分區(qū)內(nèi)各陣列單元左右間距設(shè)計為0.5m,TP672P組件1.416MW陣列單元排布如圖5-4所示。圖5-4TP672P組件1.416MW陣列單元排布圖111f1V|1IIVIf-ifrifvifvi11-11111riiiKHrIf-j1.■i■■r11T1_111?11Y1If-J1"11~rI,■IY11_111VIIiI?iiV1I」1LHji」1II1iiIIII方針接線方案設(shè)計■i，1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,L416MW多晶硅光伏方陣共有142個組件串,根據(jù)組件并聯(lián)方式設(shè)計,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,經(jīng)過光伏方陣接線交流匯流盒后1.416MW多晶硅光伏方陣經(jīng)過直埋電纜送入安裝在分站房內(nèi)的容量為1500kva箱變中,1.1416W陣列單元電氣接線如圖5-5所示。圖5-51.416MW陣列單元電氣接線圖

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3=08自1.8.1積雪處理根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r,冬季降雪天氣較少,而光伏組件又有以下特點:1)組件上外表為玻璃結(jié)構(gòu),且采用自潔涂層,光滑度高,不易積雪。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)外表植絨處理,反光率低,組件外表溫升明顯,組件外表不易積雪。由于以上氣候情況及光伏組件自身特點,以及同地區(qū)同類型輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能,光一電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。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。當(dāng)許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比擬大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源,具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點.太陽能電池壽命長,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。1.1.3技術(shù)優(yōu)勢與常用的發(fā)電系統(tǒng)相比,太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點主要表達在:太陽能發(fā)電被稱為最理想的新能源。①無枯竭危險；②平安可靠,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,獲取能源光伏發(fā)電系統(tǒng)實際運行經(jīng)驗來看,本工程光伏組件外表不會出現(xiàn)長時間積雪情況,一旦出現(xiàn)積雪,會在晴天后迅速融化滑落,故無需采取特殊的融雪措施。8.2組件外表清潔為保證電池發(fā)電效率,每1個月定期對組件進行清洗,如果遇到雨水季節(jié),可減少清洗次數(shù)?？紤]到主要是灰塵,清洗物采用清水清洗。為了不影響發(fā)電和系統(tǒng)平安,清洗時間應(yīng)該在上午9點前和下午3點后,或陰天。1.9年并網(wǎng)電量計算并網(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)等三局部組成。(1)光伏陣列效率nl:光伏陣列在1000W/m2太陽輻射強度下,實際的直流輸出功率與標(biāo)稱功率之比。光伏陣列在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失包括:組件的匹配損失、外表塵埃遮擋損失、不可利用的太陽輻射損失、溫度影響、最大功率點跟蹤精度、及直流線路損失等,取效率87%計算。(2)逆變器轉(zhuǎn)換效率n2: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98.5%計算。(3)交流并網(wǎng)效率n3：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98.5%計算。(4)系統(tǒng)總效率為:1］總=qixn2Xn3=87%X98.5%x95%=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：10年平均月總輻射數(shù)據(jù)(水平面和30度傾斜面)10年平均月環(huán)境溫度3)光伏系統(tǒng)各局部效率4)固定式安裝,方位為正南。25年按照每年0.8%遞減計算,計算每年發(fā)電量如5-4表所示,年平均發(fā)電量為2524.75萬度電,此數(shù)值為理論發(fā)電量,在實際中會出現(xiàn)一定的折損,結(jié)合工程實際情況并與業(yè)主協(xié)商,暫定每年的平均發(fā)電量定位2200萬度電。表5-4各年平均理論發(fā)電量度/年年份年發(fā)電量(萬度/年）年份年發(fā)電量(萬度/年）第1年2880.00第14年2594.44第2年2856.96第15年2573.69第3年2834.10第16年2553.10第4年2811.43第17年2532.67第5年2788.94第18年2512.41第6年2766.63第19年2492.31第7年2744.50第20年2472.37第8年2722.54第21年2452.60第9年2700.76第22年2432.97第10年2679.15第23年2413.51第n年2657.72第24年2394.20第12年2636.46第25年2371.05第13年2611.3725年總發(fā)電量萬63118.84花費的時間短。1.1.4光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介光伏組件光伏組件種類有很多,如"單晶硅","多晶硅","非晶硅"等。選擇的原那么可參照供貨商的價格、產(chǎn)品供貨情況、保障、效率等。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。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16-17%,多晶硅15-16%。在光伏電池組件生產(chǎn)方面我國2007年已成為第三大光伏電池組件生產(chǎn)國,生產(chǎn)的組件主要出口到歐美等興旺國家。2008年我國已能規(guī)模化生產(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70-80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。當(dāng)前國際上已建成的大型光伏并網(wǎng)電站基本上采用晶硅電池。薄膜電池分為硅基薄膜電池、CdTe電池和CIGS電池。當(dāng)前商業(yè)應(yīng)用的薄膜電池轉(zhuǎn)化效率較低,硅基薄膜電池為5-8%,CdTe電池為11%,CIGS電池為10%。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)。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。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。單晶硅太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率相對較高,但價格相對較高。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)本錢較低。非晶硅薄膜太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率相對較低,但它本錢低,重量輕,應(yīng)用更為方便。(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)。跟蹤系統(tǒng)是一種支撐光伏方陣的裝置,它精確地移動以使太陽入射光線射到方陣外表上的入射角最小,以使太陽入射輻射(即收集到的太陽能)最大。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%。但系統(tǒng)本錢將明顯增加(雙軸跟蹤器＞單軸跟蹤器＞方位跟蹤器),但就其性價比來說,太陽能跟蹤的方陣其性價比要優(yōu)于固定的方陣,但跟蹤系統(tǒng)的運行本錢會明顯高于固定系統(tǒng)。(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)的局部。最大功率跟蹤器(MPPT)是一種電子設(shè)備,無論負(fù)載阻抗變化還是由溫度或太陽輻射引起的工作條件的變化,都能使方陣工作在輸出功率最大的狀態(tài),實現(xiàn)方陣的最正確工作效率。(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。非晶合金主要以鐵、鍥、鉆、略、鎰等金屬為合金基礎(chǔ),加入少量的硼、碳、硅、磷等元素,因此具有鐵磁性良好、機械強度高、耐蝕性能好、制作工藝簡單、成材率高等特點。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