摘要鑒于全球平均氣溫升高和傳統(tǒng)能源資源衰減，可再生能源開發(fā)正成為國(guó)際關(guān)注的焦點(diǎn)領(lǐng)域，這種清潔高效的可再生能源——太陽能，幾乎不受地理?xiàng)l件制約，作為可再生能源的標(biāo)桿選項(xiàng)之一，基于技術(shù)演進(jìn)和批量應(yīng)用的良性循環(huán)，作為可再生能源，光伏發(fā)電已形成主要構(gòu)成部分，且在全球各地迅猛發(fā)展。煤電機(jī)組仍是電力系統(tǒng)的骨干電源，可由此產(chǎn)生的環(huán)境惡化與溫室效應(yīng)問題不斷凸顯，我國(guó)進(jìn)一步強(qiáng)化了綠色低碳及節(jié)能減排的政策導(dǎo)向，電力系統(tǒng)成為節(jié)能減排的前沿陣地，針對(duì)煤炭占比過高的高碳能源體系，加快能源消費(fèi)向清潔低碳模式過渡，2020年氣候雄心峰會(huì)發(fā)布2030-2060碳減排階段性目標(biāo)以來，我國(guó)加快光伏電站產(chǎn)業(yè)的布局步伐，繼而推出整套支持性制度。關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；可再生能源；分布式光伏電站ABSTRACTGiventheglobalaveragetemperatureriseandthedepletionoftraditionalenergyresources,thedevelopmentofrenewableenergyhasbecomeafocusareaofinternationalconcern.Asacleanandefficientrenewableenergysource,solarenergyisalmostunrestrictedbygeographicalconditionsandisoneofthebenchmarkoptionsforrenewableenergy.Basedonthevirtuouscycleoftechnologicalevolutionandlarge-scaleapplication,photovoltaicpowergenerationhasbecomeamajorcomponentofrenewableenergyandisdevelopingrapidlyaroundtheworld.Coal-firedpowerunitsremainthebackboneofthepowersystem,buttheenvironmentaldeteriorationandgreenhouseeffectproblemscausedbythemarebecomingincreasinglyprominent.Chinahasfurtherstrengtheneditspolicyorientationtowardsgreen,low-carbon,andenergyconservationandemissionreduction.Thepowersystemhasbecometheforefrontofenergyconservationandemissionreduction.Inresponsetothehigh-carbonenergysystemwithahighproportionofcoal,Chinaisacceleratingthetransitionofenergyconsumptiontoacleanandlow-carbonmodel.Sincethe2020ClimateAmbitionSummitreleasedthephasedcarbonreductiontargetsfor2030-2060,Chinahasacceleratedthelayoutofthephotovoltaicpowerstationindustryandsubsequentlyintroducedacompletesetofsupportivepolicies.KEYWORDS:：photovoltaicpower；renewableenergysources；Distributedphotovoltaicpowerstation目錄TOC\o"1-3"\h\u231761緒論 緒論1.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況1.1.1國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)70年代起，在整個(gè)地球上掀起了一股太陽能綠色能源新能源的熱浪。現(xiàn)如今，太陽能由于分布廣、儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在新能源領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，基于先前科研人員大量的科研基礎(chǔ)，和光伏領(lǐng)域?qū)I(yè)人員的努力奮斗，太陽能逐步發(fā)展成為今天的光伏產(chǎn)業(yè)。光伏電站的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)多樣化特征，按電力聯(lián)網(wǎng)形式劃分為集中式聯(lián)網(wǎng)、分布式聯(lián)網(wǎng)及獨(dú)立離網(wǎng)光伏電站。分布式光伏電站：該發(fā)電系統(tǒng)主要分布于建筑外立面及無遮擋的戶外空間，其運(yùn)行機(jī)制可有效解決鄰近用戶的供電問題，也可促進(jìn)地方資源合理配置，并網(wǎng)接入后既可平抑供電波動(dòng)，又能對(duì)差額電量進(jìn)行合理分配，富余電力可對(duì)外輸出，對(duì)企業(yè)、工廠及居民用電需求形成有效補(bǔ)充。2021年統(tǒng)計(jì)顯示，大型地面光伏電站的新增裝機(jī)規(guī)模占比為46.6%，分布式光伏新增裝機(jī)占比達(dá)53.4%左右，分布式光伏新增裝機(jī)占比首次超過集中式光伏電站，2023年階段，9628.6萬千瓦成為分布式光伏年度新增裝機(jī)新峰值，占比攀升至44.2%，2015年到2023年這一階段，分布式光伏電站總裝機(jī)容量從606萬千瓦穩(wěn)步攀升至25443.8萬千瓦，全部光伏裝機(jī)占比自14.03%提高至41.2%，顯示出分布式光伏電站的迅猛發(fā)展態(tài)勢(shì)。國(guó)家和相關(guān)部門也陸續(xù)制定了新的相關(guān)法律法規(guī)，并對(duì)之前的相關(guān)法律法規(guī)、行業(yè)政策進(jìn)行了修訂，這其中《關(guān)于引導(dǎo)加大金融支持力度促進(jìn)風(fēng)電和光伏發(fā)電等行業(yè)健康有序發(fā)展的通知》《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》以及《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》等等關(guān)于光伏行業(yè)發(fā)展的相關(guān)文件充分體現(xiàn)了我國(guó)對(duì)光伏發(fā)電領(lǐng)域的大力支持，以及積極推動(dòng)能源體系不斷優(yōu)化的信心。2024年，我國(guó)分布式光伏發(fā)電已成為能源發(fā)電市場(chǎng)上重要的一根支柱，經(jīng)過國(guó)家政策的支持，其裝機(jī)規(guī)模也實(shí)現(xiàn)了前所未有的大幅度提升。來自國(guó)家能源局2024年的統(tǒng)計(jì)資料表明，今年前三季度，全國(guó)新增并網(wǎng)發(fā)電規(guī)模突破1.6億千瓦，提升了近24.8個(gè)百分點(diǎn)，兩類光伏電站中，集中式裝機(jī)7566萬千瓦左右，分布式裝機(jī)8522萬千瓦上下，由此數(shù)據(jù)可看出，有效說明了分布式光伏在能源轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵作用與投資價(jià)值。1.1.2國(guó)外多個(gè)先進(jìn)國(guó)家，諸如歐美與日本等地，很早就著手開展太陽能相關(guān)技術(shù)研究，且制定措施鼓勵(lì)民間開展太陽能創(chuàng)新實(shí)踐，日本在太陽能利用方面走在了世界前列，1970年代日本首次提出針對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的五年計(jì)劃方案，目前已分階段完成數(shù)個(gè)五年計(jì)劃，促進(jìn)日本光伏產(chǎn)業(yè)形成完整產(chǎn)業(yè)鏈和快速擴(kuò)張。這不僅使其大大減少了對(duì)化石燃料的使用，也減緩了日本大量依賴能源進(jìn)口的問題，而且也很好的改善了本國(guó)生態(tài)環(huán)境。為更好地讓光伏產(chǎn)業(yè)得到有利發(fā)展，目前日本正在大力推行光伏產(chǎn)業(yè)的三十年發(fā)展規(guī)劃，其目標(biāo)是在2030年實(shí)現(xiàn)全國(guó)的光優(yōu)發(fā)電電站裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到100GWp。90年代后期，美國(guó)總統(tǒng)1997年簽署光伏發(fā)展令，配套開展屋頂安裝項(xiàng)目，該計(jì)劃受到美國(guó)官方層面的積極倡導(dǎo)，美國(guó)將其確立為21世紀(jì)光伏領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的主要路徑，規(guī)劃到2010年達(dá)成100萬套屋頂及建筑光伏系統(tǒng)的安裝目標(biāo)，2010年前后階段，美國(guó)緊接著發(fā)布"千萬太陽能屋頂"綱要，政策實(shí)施期為2013至2021年，該計(jì)劃每年可獲得美國(guó)政府5億美元的財(cái)政補(bǔ)貼。自2004年美國(guó)在光伏領(lǐng)域?qū)嵤┘夹g(shù)攻關(guān)與政策激勵(lì)并重的策略后，美國(guó)光伏系統(tǒng)需求量以30%-41%的年增速持續(xù)擴(kuò)大，2017年前后，美國(guó)光伏累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到50GW以上，2010年初至2020年初階段，美國(guó)光伏裝機(jī)規(guī)模在過去十年中累計(jì)增加75GW以上，從2019年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，美國(guó)能源新增裝機(jī)量中，光伏占比達(dá)40%左右。美國(guó)在建筑光伏發(fā)展方面表現(xiàn)積極，1997年歐洲正式啟動(dòng)"百萬屋頂"光伏計(jì)劃，1998年10月前后，結(jié)合百萬屋頂歐洲計(jì)劃，德國(guó)聯(lián)合政府還規(guī)劃了一項(xiàng)計(jì)劃，預(yù)計(jì)6年內(nèi)完成10萬套光伏屋頂系統(tǒng)的鋪設(shè)，總?cè)萘繛?00-500MW，可謂光伏領(lǐng)域二十年間最宏大的計(jì)劃。在20世紀(jì)90年代德國(guó)開始大力推行“千屋項(xiàng)”計(jì)劃，讓德國(guó)的居民在他們居住的房屋屋面安裝光伏太陽能電池板，以此來利用太陽能進(jìn)行發(fā)電。方案開展后迅速取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，德國(guó)迅速跟進(jìn)啟動(dòng)了"十萬屋頂"光伏工程，依托這兩個(gè)計(jì)劃在德國(guó)的順利運(yùn)作，推動(dòng)了德國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，觀察到德國(guó)光伏計(jì)劃成效后，意大利借鑒了德日光伏領(lǐng)域的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施"光伏發(fā)電屋頂"項(xiàng)目，且得到高效落實(shí)，推動(dòng)其光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)，作為發(fā)達(dá)國(guó)家陣營(yíng)的領(lǐng)頭羊，為太陽能資源的開發(fā)應(yīng)用樹立了積極典范。美國(guó)從光伏建設(shè)開始一直到21世紀(jì)初，其在光優(yōu)發(fā)電領(lǐng)域的總裝機(jī)容量已經(jīng)超過73000MW，成為世界上開發(fā)和利用太陽能最大的國(guó)家。1.2研究背景及意義面對(duì)日益嚴(yán)峻的全球能源匱乏及環(huán)境破壞態(tài)勢(shì)，各國(guó)將清潔能源的研發(fā)應(yīng)用納入可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于光伏發(fā)電清潔環(huán)保、無污染且可再生，正逐步成為能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵路徑。在中國(guó)“雙碳”目標(biāo)背景下，分布式光伏電站作為推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)碳中和的重要手段，正受到廣泛關(guān)注和推廣。赤峰市地處內(nèi)蒙古東南部，日照資源豐富，全年太陽輻射量大，具備建設(shè)光伏電站的良好自然條件。同時(shí)，赤峰市經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)為主，分布式光伏系統(tǒng)不僅能夠?yàn)楫?dāng)?shù)鼐用窈推髽I(yè)提供清潔電力，還能促進(jìn)農(nóng)村能源革命，助力鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施。此外，發(fā)展分布式光伏電站還能夠減少化石能源消耗，降低溫室氣體排放，為改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量提供支持。本研究具有重要的理論與實(shí)踐意義。一方面，為赤峰市及類似地區(qū)分布式光伏電站的規(guī)劃和實(shí)施提供可借鑒的設(shè)計(jì)思路；另一方面，有助于推動(dòng)光伏技術(shù)在地方經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用，提升能源利用效率，促進(jìn)區(qū)域能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。2項(xiàng)目概述2.2地理位置情況該項(xiàng)目選址內(nèi)蒙古赤峰市寧城縣，位于東經(jīng)119°31、北緯41°60，森林覆蓋率45.6%。理位置適宜，交通便利。項(xiàng)目所在地距離并網(wǎng)點(diǎn)150m，周圍空曠，無陰影遮擋，實(shí)地考察情況表明，項(xiàng)目所處位置地面坡度平緩，場(chǎng)地地層單一，依照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，項(xiàng)目所在地被劃歸為1類抗震區(qū)域，結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)勢(shì)明顯，且鮮少遭遇震害影響，鄰近區(qū)域生態(tài)狀況佳，該位置具有優(yōu)越的地理稟賦，地面無高大物體遮擋，為發(fā)電量創(chuàng)造有利條件，輸電線路緊鄰，并網(wǎng)方便。圖1、圖2為項(xiàng)目所在地的實(shí)景圖和示意圖。圖1、赤峰市205.38kw并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)選址實(shí)景圖圖2、赤峰市205.38kw并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)選址示意圖2.1設(shè)計(jì)步驟本研究圍繞赤峰市205.38kW分布式光伏電站的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，主要內(nèi)容包括：（1）項(xiàng)目資源評(píng)估：分析赤峰市的氣象條件、日照輻射量和環(huán)境溫度，評(píng)估光伏系統(tǒng)的資源利用潛力。（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：選定光伏組件和逆變器，進(jìn)行系統(tǒng)布置優(yōu)化，確定組件傾角、陣列排布及接線方案。（3）發(fā)電量及經(jīng)濟(jì)性分析：通過計(jì)算地面電站的發(fā)電性能，再結(jié)合電站的生命周期運(yùn)用成本法評(píng)估經(jīng)濟(jì)效益。（4）并網(wǎng)與運(yùn)行方案：設(shè)計(jì)電力接入系統(tǒng)，制定電站運(yùn)行和維護(hù)策略，確保安全可靠的并網(wǎng)運(yùn)行。2.3項(xiàng)目簡(jiǎn)介本項(xiàng)目選址在內(nèi)蒙古東部建設(shè)光伏電站，采用南北朝向布局，電池板采用東西走向排布，采用0度方位角進(jìn)行電站布局，以最大化光伏板傾斜面全年的太陽輻射接收量，該項(xiàng)目中光伏陣列采用15°傾角以實(shí)現(xiàn)最佳發(fā)電效率，本系統(tǒng)采用地面安裝的光伏并網(wǎng)發(fā)電方案，系統(tǒng)總裝機(jī)規(guī)模達(dá)205.38千瓦，擬配置380塊550WJW-HD144P-STC*發(fā)電組件，配合五臺(tái)并網(wǎng)逆變器與一臺(tái)配電箱等器材施工。2.4太陽能資源我國(guó)太陽能輻照度存在明顯的空間差異，仍顯示出某些鮮明特性，太陽總輻照度呈現(xiàn)以青藏高原西南為中心的同心圓遞減模式，形成以四川盆地-云貴高原東北部為中心的輻射遞減格局，二者的中心值雖緯度接近，受局部地形氣候制約，形成兩種截然有別的輻照格局，基于圖3我國(guó)全年日照時(shí)數(shù)分布圖分析，赤峰市全年日照時(shí)數(shù)介于2600與3000小時(shí)之間，太陽能開發(fā)潛力較大。日照時(shí)間充足，光伏潛力巨大。圖3、全年日照時(shí)數(shù)分布圖赤峰市坐落于蒙古高原漸變?yōu)檫|河平原的過渡帶，地形組合以丘陵山地為典型，地表起伏明顯，海拔高差達(dá)1806米，赤峰市地處內(nèi)蒙古自治區(qū)東南方位，地理坐標(biāo)跨北緯41°17′10″～45°24′15″，赤峰位于116°21′07″～120°58′52″東經(jīng)帶，氣候歸類為中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)型，造成赤峰冬季時(shí)間偏長(zhǎng)，春季雨量偏少的氣象格局。赤峰市太陽能資源稟賦優(yōu)異,年均太陽總輻射量介于5,600.78至6,262.45MJ/m2范圍內(nèi),年平均值維持在6025.16MJ/m2水平,圖4充分說明，該區(qū)域太陽能資源儲(chǔ)量充沛且分布穩(wěn)定性良好,然而太陽輻射量存在明顯的區(qū)域差異性,尤其體現(xiàn)在西、北部多山地帶。針對(duì)地形特點(diǎn)實(shí)施的太陽能資源開發(fā)潛力分析證實(shí),太陽能適宜開發(fā)區(qū)占比超過四成,從開發(fā)潛力看，全市76.8%面積處于太陽能資源的中高適宜等級(jí)，從經(jīng)濟(jì)投入和環(huán)保維度綜合衡量,適宜布置太陽能裝置的草甸與裸露地塊,適宜開發(fā)的兩類土地占比中，26.4%屬最適宜，30.7%屬次適宜,分析表明當(dāng)?shù)靥柲苜Y源開發(fā)潛力巨大。如圖4為赤峰市太陽能資源儲(chǔ)量空間分布圖，根據(jù)圖片我們可知，本項(xiàng)目選址的赤峰市寧城縣處于赤峰太陽能輻射量中等水平地段，赤峰市太陽能資源較為豐富，雖然處于輻照量中間地段，但開發(fā)的意義和潛力巨大。，圖4、赤峰市太陽能資源儲(chǔ)量空間分布3光伏電站整體設(shè)計(jì)3.1光伏組件選型就太陽能光伏系統(tǒng)而言，組件選型在光伏系統(tǒng)中起著不可替代的作用，其影響將貫穿光伏系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)，光伏發(fā)電單元由相互串聯(lián)的太陽能板組成組串，之后采用并聯(lián)方式將這些組串整合為光伏方陣，對(duì)串聯(lián)排列的光伏組件實(shí)施電氣互聯(lián)，最終建成光伏電站?；诩夹g(shù)成熟程度、光電轉(zhuǎn)換效能與成本收益分析，晶體硅電池可劃分為單晶硅及多晶硅兩個(gè)類別，本方案采用小型光伏電站架構(gòu)，需選用功率匹配的組件以實(shí)現(xiàn)靈活配置，從光電轉(zhuǎn)換效率來看，單晶硅組件顯著領(lǐng)先于多晶硅組件，方案實(shí)際配置為374個(gè)JW-HD144P-STC*550W(182)規(guī)格組件。單晶硅光伏組件兼具優(yōu)異的穩(wěn)定性與高效的能量轉(zhuǎn)換率，同等占地面積下可顯著提升電站裝機(jī)規(guī)模，這對(duì)提升本項(xiàng)目的分布式電站綜合效能尤為關(guān)鍵，但成本效益比稍低，本研究對(duì)兩款主流單晶半片光伏組件進(jìn)行了性能對(duì)比測(cè)試，相關(guān)規(guī)格參數(shù)見表1：規(guī)格參數(shù)JW-HD144P-STC*YLM-J3.0PRO最大輸出功率（Pmax）(W）550555最佳工作電壓（Vmp）(V)42.0542.05最佳工作電流（Imp）(A)13.0813.20開路電壓（Voc）(V)49.8849.90短路電流（Isc）(A)14.0114.11組件效率（%）21.321.48工作溫度（℃）-40℃~+85℃-40°C~+85°C最大系統(tǒng)電壓（V）15001500最大保險(xiǎn)絲額定值（A）2530標(biāo)稱工作溫度42±2℃39±2℃組件邊框（材料）氧化鋁合金陽極氧化鋁合金開路電壓溫度系數(shù)-0.26%/℃-0.28%/℃短路電流溫度系數(shù)+0.050%/℃+0.05%/℃電池?cái)?shù)量144144接線盒IP68，3個(gè)二極管分體式/≥IP68組件尺寸2279mm*1134mm*30mm2278mm/1134mm/30mm電纜類型4.0mm2，負(fù)極（-）350mm/正極（+）160mm（線纜長(zhǎng)度可定制）±300mm，可定制/4mm2峰值功率（Pmax）溫度系數(shù)-0.340%/℃-0.340%/℃表1、JW-HD144P-STC*、YLM-J3.0PRO規(guī)格參數(shù)3.2電池陣列傾角本項(xiàng)目在光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，重點(diǎn)把控光伏陣列的設(shè)計(jì)安裝工作，陣列安裝的角度參數(shù)（方向角/傾角）對(duì)發(fā)電量起主導(dǎo)作用,在同等環(huán)境參數(shù)下，光伏系統(tǒng)若出現(xiàn)1度的方位角或傾斜角偏差，將顯著影響其發(fā)電效率，光伏組件的方向角即其朝向偏離正南方向的水平夾角，無障礙物時(shí)普遍采用0°設(shè)定，方向角在北半球默認(rèn)為0°，南半球需修正至180°。組件傾角是光伏板平面與水平基準(zhǔn)面之間的幾何夾角，使得光伏系統(tǒng)輸出最大的傾角就是最佳傾角，春秋分期間光伏組件正對(duì)太陽入射光線，當(dāng)前傾角設(shè)置最為合理，基礎(chǔ)設(shè)定為匹配該地緯度，由于夏秋季節(jié)太陽輻照度分布存在明顯波動(dòng)，故推薦采用比當(dāng)?shù)鼐暥壬缘偷膬A角設(shè)置。設(shè)計(jì)最佳傾角應(yīng)平衡技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性與經(jīng)濟(jì)性要求，以此形成最佳配置。本工程中光伏組件采用固定傾角支架安裝，當(dāng)光伏組件與太陽輻射光線垂直時(shí)，電池板接收的太陽能輻照量最大，此時(shí)發(fā)電量也為最大。根據(jù)本項(xiàng)目所在地每月平均太陽能輻射量的數(shù)據(jù)資料，通過計(jì)算機(jī)推算（如圖5）得出本項(xiàng)目最佳傾角為15°圖5、最佳傾角3.3光伏陣列間距太陽能發(fā)電陣列配置,要核算光伏組件行列布局的間隔數(shù)值,采用數(shù)值計(jì)算結(jié)果配置方陣布局，組件間隔需符合9:00到15:00要求:早九點(diǎn)到下午三點(diǎn):9點(diǎn)到15點(diǎn)這個(gè)階段,光伏板各方位均不得存在遮擋物，得益于項(xiàng)目光伏場(chǎng)區(qū)占地規(guī)模大且地價(jià)優(yōu)惠，采用收益率最大化設(shè)計(jì)策略縮短投資回收周期?；陉嚵兄Ъ艿陌惭b模式，構(gòu)建了地面支架的安裝體系，陣列最佳傾角設(shè)定為15度為宜，運(yùn)用間距公式求得矩陣相鄰兩排支架的間距數(shù)值，為防止組件間隔不合理造成的發(fā)電效率損失，應(yīng)優(yōu)化組件間隔布局依據(jù)公式(1)(2)(3)可求得：（1）（2）（3）該式中L定義為組件斜面寬度，D定義為遮擋體與組件陣列的凈距，陣列傾角θ的取值近似為20°，項(xiàng)目點(diǎn)緯度Φ為41.17°（北半球取正值，若在南半球則為負(fù))，經(jīng)計(jì)算得到太陽高度角α為23.75°，光伏方陣的β傾角為-15.96度，兩光伏方陣南北間距6.58m左右，高度在2.5m上下，方陣的2.5m高度與間距關(guān)系見圖6圖6方陣間距設(shè)計(jì)3.4逆變器選擇作為并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的核心設(shè)備，逆變器的重要性遠(yuǎn)超其他組成部分，必須維持光伏電池在最高效的運(yùn)行模式下，實(shí)現(xiàn)太陽能的高效利用目標(biāo)，把日光能量轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)用電力，選擇恰當(dāng)?shù)墓夥孀兤魇请娬窘ㄔO(shè)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，既可保障電站的安全運(yùn)行，并可實(shí)現(xiàn)電站的持續(xù)高效性，逆變器篩選，首要任務(wù)是整理并分析市場(chǎng)上不同逆變器的相關(guān)數(shù)據(jù)，逆的關(guān)鍵作用體現(xiàn)在對(duì)逆變器的運(yùn)行管理上，主要作用是把光伏板捕獲太陽能時(shí)形成的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，為周邊地區(qū)用電設(shè)備提供穩(wěn)定電力支持。實(shí)施逆變器遴選階段，既要分析組件技術(shù)指標(biāo)，也要監(jiān)測(cè)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)參數(shù)，還需掌握逆變器的可靠性表現(xiàn)、自我保護(hù)功能狀態(tài)、輸出效率數(shù)值、額定容量范圍、功率因數(shù)及輸入電流電壓參數(shù)，逆變器須滿足低壓穿越的技術(shù)要求，防止光伏系統(tǒng)在無故障區(qū)因解列造成功率衰減，逆變器應(yīng)集成直流輸入防護(hù)、孤島效應(yīng)防護(hù)、過欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、漏電保護(hù)及散熱系統(tǒng)，逆變器應(yīng)集成絕緣阻抗監(jiān)測(cè)與欠壓脫扣雙重保護(hù)機(jī)制，在逆變器等設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，可迅速實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的自主斷開，抑制風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散。逆變器的選型需要遵守以下規(guī)則（1）光伏組件的工作溫度：光伏組件的工作溫度影響組件的電性能參數(shù)。為使設(shè)計(jì)更加續(xù)密，計(jì)算過程中運(yùn)用光伏組件夏季或冬季工作溫度下的電性能參數(shù)。根據(jù)居民家庭所在點(diǎn)極限溫度為-20~+40℃，可得光伏組件夏季工作最高溫度為40℃、冬季工作最低溫度為-20℃。（2）光伏組件全年最大輸出功率：光伏組件的額定峰值功率為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下得到的，為更合理地選擇逆變器，需得到實(shí)際應(yīng)用過程中組件全年最大輸出功率。(3）用戶計(jì)劃安裝容量：結(jié)合安裝區(qū)域占地面積、材料技術(shù)參數(shù)與陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可推導(dǎo)裝機(jī)容量理論最大值，最終結(jié)合實(shí)地測(cè)量結(jié)果制定安裝計(jì)劃并核準(zhǔn)實(shí)際裝機(jī)規(guī)模。2、組串式逆變器的優(yōu)點(diǎn)（1）光伏組串逆變器的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)99%水平，我國(guó)逆變器轉(zhuǎn)換效率保持在98.5%-99%的高水平；（2）組串式逆變器的MPPT跟蹤通道數(shù)上限為6到9路，該逆變器的啟動(dòng)電壓大致為160V，電壓動(dòng)態(tài)跟蹤范圍設(shè)計(jì)為180V~1000V，靜態(tài)跟蹤精度為99.99%，動(dòng)態(tài)跟蹤精度為99%，可適配各類電站的發(fā)電運(yùn)行,有效增強(qiáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量；（3）該型逆變器可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)調(diào)節(jié)的快速響應(yīng)，30ms是單逆變器完成電網(wǎng)指令接收與執(zhí)行的上限時(shí)間，多機(jī)并聯(lián)與單機(jī)運(yùn)行模式下，逆變器對(duì)電網(wǎng)指令的響應(yīng)速度同樣迅捷。該裝置支持對(duì)光伏組串的智能化巡檢,其測(cè)量精度達(dá)到極高水準(zhǔn)，其監(jiān)測(cè)誤差不超過0.5%,支持對(duì)故障組串的實(shí)時(shí)捕捉,并可回傳故障誘因，全面提升了電站的安全保障與運(yùn)維可靠性；相比集中供電模式，獨(dú)立逆變器故障的擴(kuò)散范圍更小,且維修響應(yīng)更為迅速,非專職人員也可進(jìn)行操作,進(jìn)而大幅削弱了故障造成的發(fā)電衰減。本方案規(guī)劃的光伏系統(tǒng)總?cè)萘繛?05.38kWp,從系統(tǒng)安全穩(wěn)定角度出發(fā)，系統(tǒng)采用5臺(tái)ASW-40KW逆變器進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換，表2中呈現(xiàn)了ASW-40KW逆變器的技術(shù)參數(shù)：參數(shù)ASW40K-LT-G3最大組件接入功率52000WpSTC最大輸入電壓1100VMPPT電壓范圍/額定輸入電壓180V-1000V/630V最小啟動(dòng)電壓160V啟動(dòng)并網(wǎng)電壓200V每組MPPT最大輸入電流32A/32A/40A每組MPPT最大短路電流48A/48A/60AMPPT數(shù)量/每路MPPT輸入組串?dāng)?shù)2/A:2;B:2;額定輸出功率40000W最大視在功率44000W交流額定電壓220V/380V-230V/400V交流電壓范圍160V-300V/320V-520V交流電網(wǎng)頻率/頻率范圍50Hz/45Hz-55Hz60Hz/55Hz-65Hz最大輸出電流/額定輸出電流63.8A/58.0A功率因數(shù)/功率因數(shù)可調(diào)范圍1/0.8超前~0.8滯后饋電相數(shù)/交流接線制式3/3-N-PE最大電流總諧波失真(額定功率)<3%最大效率98.7%防護(hù)等級(jí)(參照IEC62109-1)過壓等級(jí)(參照IEC62109-1)I/AC:III;DC:II尺寸(寬/高/深)543*520*235mm重量30kg工作溫度范圍-25℃~+60℃夜間損耗<1W拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無變壓器散熱方式智能強(qiáng)制風(fēng)冷防護(hù)等級(jí)(參照IEC60529)IP66氣候類別(參照IEC60721-3-4)4K4H最大允許相對(duì)濕度（無凝露）100%最大工作海拔3000m表2、ASW-40KW逆變器參數(shù)3.5光伏組串設(shè)計(jì)按照我們所選定的逆變器，參考其參數(shù)與規(guī)格，通過下列公式計(jì)算出光伏組件的串并聯(lián)的范圍，再設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)逆變器允許最高電壓為1100V，MPPT電壓范圍在180～1000V之間。將N型半片單面組件中的相關(guān)數(shù)據(jù)，代入下列公式可計(jì)算得出光伏組件串聯(lián)數(shù)，具體如下：N(1)(2)(3)(4)通過計(jì)算上面的公式（1）（2）（3）（4）我們知道5.37766≤N≤19.2938，所以我們安排一種方案：所有組件分19串4并，每臺(tái)逆變器接入組件76塊，功率41.8kW如圖表3所示：串聯(lián)塊數(shù)/塊并聯(lián)快數(shù)/臺(tái)逆變器數(shù)/臺(tái)實(shí)際安裝容量/kw計(jì)劃安裝容量/kw194141.841.8194141.841.8194141.841.8194141.841.8194141.841.8表3、光伏組串設(shè)計(jì)3.6光伏組件及并網(wǎng)逆變器原理光伏組件布置與接線、并網(wǎng)逆變器接線分別如圖7所示圖7、光伏組件布置與接線圖、并網(wǎng)逆變器接線圖3.7支架設(shè)計(jì)光伏陣列支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：在支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段前，應(yīng)當(dāng)完成場(chǎng)地巖土數(shù)據(jù)、系統(tǒng)總圖、支架形式、功能與強(qiáng)度要求、施工條件及周期等基礎(chǔ)資料的收集。（2）支架基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)需兼顧支架的極限承載能力與實(shí)際運(yùn)行中的最大荷載。（3）上部支架結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)不應(yīng)超過支架基礎(chǔ)的安全等級(jí)，針對(duì)光結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵系數(shù)設(shè)定（4）支架基礎(chǔ)的最低耐久性要求與電站設(shè)計(jì)年限一致，且需以25年作為基準(zhǔn)（5）進(jìn)行支架基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)需要前瞻性地評(píng)估電站長(zhǎng)期運(yùn)行的環(huán)境承載壓力，應(yīng)符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保及水土保持的相關(guān)規(guī)定，需控制土石方開挖回填量，減少對(duì)原生植被和地表土層的擾動(dòng)。（6）支架基礎(chǔ)在設(shè)計(jì)和施工階段需兼顧安全與穩(wěn)定雙重標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施過程中須達(dá)到安全有保障、支撐穩(wěn)固且防護(hù)設(shè)施齊全的要求，當(dāng)?shù)貏?shì)不平、挖填困難、需保護(hù)環(huán)境、冬季施工或工期緊迫時(shí)，可采用螺旋樁基礎(chǔ)支架。（7）錨桿基礎(chǔ)：首階段需完成現(xiàn)場(chǎng)仿真實(shí)驗(yàn)，保障工程實(shí)施的可操作性及設(shè)計(jì)參數(shù)的可靠性。（8）在設(shè)計(jì)支架時(shí)支架基本構(gòu)建中混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不能低于C25；結(jié)構(gòu)鋼筋可以選擇使用HRB400鋼筋或者可以選擇HPB300鋼筋；結(jié)構(gòu)鋼可以選擇使用Q235鋼或Q345鋼。（9）支架基礎(chǔ)在建設(shè)中所用的原材料需要在成品器件到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)對(duì)器件的材料、規(guī)格、外表和尺寸大小進(jìn)行仔細(xì)驗(yàn)收，現(xiàn)場(chǎng)的器件需要該有產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的合格證書及相關(guān)性能的檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)表，并且還要對(duì)重要的數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)的原材料和成品構(gòu)件需要進(jìn)行分類保存，鋼材、水泥等材料需要儲(chǔ)存在干燥庫房，還要做好安全防護(hù)設(shè)施。光伏支撐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)方案種類繁多，結(jié)合場(chǎng)地氣象條件及光伏發(fā)電設(shè)施建設(shè)要求，首要環(huán)節(jié)是土地檢測(cè)實(shí)施，地基施工同步收尾，發(fā)電站建設(shè)于未做混凝土處理的泥土，對(duì)光伏組件及其支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三重防銹防腐防水處理，按照要求：厚度10mm以下的材料鍍層不能＜70μm，10mm及以上構(gòu)件鍍層須＞100μm，鋼結(jié)構(gòu)防腐年限應(yīng)≥25年，該光伏系統(tǒng)采用庭院式地面安裝模式，由于電站的運(yùn)營(yíng)特性、技術(shù)完善度、資金投入、發(fā)電性能、占地規(guī)模、運(yùn)維開銷及故障發(fā)生率等實(shí)際情況，并兼顧土地集約利用，杜絕資源浪費(fèi)現(xiàn)象，電站最終采用兩排固定支架，傾斜角按最優(yōu)值設(shè)定。圖8、光伏支架設(shè)計(jì)實(shí)景圖圖9、光伏支架設(shè)計(jì)示意圖3.8交流配電柜選配光伏配電箱的功能模塊及選型參數(shù)：

光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成離不開光伏配電箱，其造價(jià)不高，占總體經(jīng)費(fèi)的極小部分，該組件卻是維系光伏系統(tǒng)安全的核心環(huán)節(jié)，作為光伏工程的核心構(gòu)成單元，戶用光伏配電箱的組成清單：配電刀閘、電壓安全保護(hù)單元、空氣開關(guān)組合防雷裝置。

配電箱內(nèi)部設(shè)備的選型：1）空氣開關(guān)：交流線路配置空氣開關(guān)的核心目的是實(shí)現(xiàn)過載及短路保護(hù)，常規(guī)選擇標(biāo)準(zhǔn)是逆變器交流側(cè)最大輸出電流乘以1.1-1.5倍，系統(tǒng)采用的SG12RT-70型逆變器交流輸出電流最高可達(dá)58安培，宜采用70A斷路器，本研究采用70A規(guī)格的斷路器。

（2）過欠壓保護(hù)器：專為低壓電能分配系統(tǒng)開發(fā)，線路電壓一旦突破安全界限，斷路器便自動(dòng)脫扣，電壓值復(fù)原后觸點(diǎn)自動(dòng)重新閉合，自復(fù)式過欠壓保護(hù)器與主斷路器的額定電流需滿足前者≥后者，實(shí)驗(yàn)選用40A額定電流的自復(fù)式過欠壓保護(hù)裝置，額定380VAC，50Hz工頻，過壓保護(hù)在460V±10V區(qū)間內(nèi)激活，欠壓保護(hù)激活電壓為300V±10V，延時(shí)10秒起步，最長(zhǎng)60秒。

（3）防雷保護(hù)器：業(yè)內(nèi)稱為浪涌保護(hù)器，可在極短時(shí)間內(nèi)疏導(dǎo)電流，對(duì)回路附屬設(shè)施進(jìn)行防護(hù)，本工程采用的防雷裝置為ZGS-C型。

（4）刀閘：操作刀閘可實(shí)現(xiàn)線路斷開，防止檢修維護(hù)過程中出現(xiàn)意外通電，杜絕作業(yè)人員傷亡事故，實(shí)施刀開關(guān)選擇時(shí)，主斷路器額定電流是刀閘電流選擇的下限基準(zhǔn)，16A是刀開關(guān)的典型規(guī)格型號(hào)，32安培與63安培等規(guī)格，系統(tǒng)配置了63A電流等級(jí)的刀開關(guān)。

配電柜選型需依據(jù)以下關(guān)鍵產(chǎn)品參數(shù)要求：

（1）采用較高工作電壓可支持更大的輸入電壓跨度，支持多逆變器集群協(xié)同運(yùn)作。

（2）用料便宜、所需空間小、裝配容易、樣式簡(jiǎn)明。

（3）該配電箱符合IP68防塵防水規(guī)范，既適合室內(nèi)也適應(yīng)戶外安裝。

（4）落實(shí)防雷設(shè)備及相關(guān)安全防護(hù)工作。

交流配電柜應(yīng)配置防雷保護(hù)裝置、斷路器、過欠壓保護(hù)器、隔離刀閘及電能計(jì)量表，項(xiàng)目采用的交流配電柜各項(xiàng)參數(shù)詳見第4表。參數(shù)技術(shù)指示額定工作電壓/V380輸入路數(shù)2輸出路數(shù)1額定沖擊耐受電壓/kV2.6防護(hù)等級(jí)IP65相對(duì)濕度≤95工作溫度-25~＋45顏色定制尺寸/mm740×533×180表4、交流配電箱參數(shù)4電氣設(shè)計(jì)4.1電纜選擇電站建設(shè)實(shí)施階段，作為電力系統(tǒng)的紐帶，電纜維系設(shè)備互聯(lián)與電站持續(xù)供電，逆變器輸入端采用直流電纜進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)太陽能電池組件、直流匯流箱與逆變器輸入側(cè)之間的電路連接；該電纜系統(tǒng)在逆變器輸出側(cè)采用交流制式，主流采用三相架構(gòu)，使逆變器輸出端與并網(wǎng)裝置形成電路通路，光伏陣列的電氣連接采用銅芯電纜，估算直流側(cè)需鋪設(shè)約500米電纜，交流側(cè)電纜長(zhǎng)度視場(chǎng)地布局及并網(wǎng)點(diǎn)遠(yuǎn)近而定，預(yù)計(jì)需鋪設(shè)約100m。電纜可承載的電流上限；參數(shù)I為經(jīng)計(jì)算的電流數(shù)值；1為回路穩(wěn)態(tài)工作電流的計(jì)算值A(chǔ)；S為電纜截面尺寸的計(jì)算值，單位采用mm2；ρ即導(dǎo)體電阻率系數(shù)，式中銅導(dǎo)體ρ值取0.0185Ω·mm2每米；L定義為電纜長(zhǎng)度，計(jì)量單位m；△U定義為回路最大允許電壓降；f反映工作溫度水平；K作為溫度對(duì)電流輸出特性的補(bǔ)償系數(shù)。電阻:R（2）（3）（4）運(yùn)用這組公式計(jì)算線路損耗，總線損率經(jīng)計(jì)算得出1.6772%，達(dá)到光伏電纜系統(tǒng)2%的線損限定值，陣列輸出電纜選用PV-YJV-3×16mm2規(guī)格的光伏直流電纜。交流電纜的篩選及其電氣參數(shù)核算：I=P3（5）（5）式中，P為功率W；U為電壓V；cosφ為功率因數(shù)；1為相線電流A。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，線損應(yīng)小于2%，所以：S（6）依照（6）式的數(shù)學(xué)建模，因測(cè)算截面積超過70mm2，電纜最終選型結(jié)果為ZR-YJC-3×50mm2。PAGEPAGE14.2接入系統(tǒng)建議因氣溫與環(huán)境變量直接影響電力輸出效率，為維持光伏系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)配置采用光伏并網(wǎng)方案，太陽能電力直接匯流至電網(wǎng)端，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光伏組件發(fā)電量的高效利用，光伏支架上采用了分散式交流逆變器安裝方案，由光伏陣列生成的直流電經(jīng)過逆變器交流轉(zhuǎn)換，再升壓到10kV等級(jí)，最終接入鄰近電網(wǎng)。4.3消防設(shè)計(jì)(1)應(yīng)按照既定標(biāo)準(zhǔn)要求擬定方案,實(shí)施防火隔離、阻斷火源、滅火處置、排煙降溫的遞進(jìn)式技術(shù)措施,強(qiáng)化自我防御及救援能力。(2)電站建設(shè)須達(dá)到消防機(jī)構(gòu)規(guī)定的設(shè)計(jì)審核標(biāo)準(zhǔn)，與消防監(jiān)督部門達(dá)成共識(shí)后批準(zhǔn)實(shí)施方案。(3)設(shè)計(jì)必須做到安全穩(wěn)固,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。具體設(shè)計(jì)如下：（1）安全運(yùn)行是光伏電站消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要原則，光伏電站消防管理采用非專職模式，本站點(diǎn)未設(shè)立專門的消防滅火部門,僅委派一名兼職消防管理成員,電站可自主實(shí)施初期火災(zāi)撲滅措施,若發(fā)生重大火情,由現(xiàn)場(chǎng)消防員配合開展協(xié)同撲救；（2）該電站配備消防用砂箱及可攜式滅火器具；各屋頂邊角與分散位置均部署攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)電站實(shí)時(shí)可視化監(jiān)管，各屋面檢修口處均設(shè)有便攜式滅火裝置；(3)建筑物采用的各類材質(zhì)需按消防技術(shù)規(guī)范執(zhí)行；(4)于光伏系統(tǒng)施工地點(diǎn),要求配置通信電話終端；(5)定期組織開展消防安全防火宣傳教育活動(dòng),以提高工作人員對(duì)消防安全的防范認(rèn)知。4.4防雷接地鑒于光伏組件大多暴露在無遮蓋的室外環(huán)境，加之面板陣列分布范圍大，雷雨氣候中易出現(xiàn)雷擊損傷；光伏陣列的輸出端與用電設(shè)備及建筑電網(wǎng)直接相連，雷擊引發(fā)的系統(tǒng)故障會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)散至周邊設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的可靠安全運(yùn)行，防雷接地作為電站建設(shè)的必要工序不可省略。所有光伏單元接地后可防范雷電沖擊損害，雷電對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的干擾途徑可歸納為直接雷擊、雷電感應(yīng)與侵入波三類,為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全運(yùn)行及光伏系統(tǒng)設(shè)備防護(hù)需求,并網(wǎng)光伏系統(tǒng)需配備完整的防雷保護(hù)及接地設(shè)施,且要滿足GB50057-94的規(guī)范要求,接地設(shè)施須符合GB50169-9規(guī)范要求。常用接地類別可分為防雷接地、工作接地、保護(hù)接地、屏蔽接地及重復(fù)接地等，全站電流總值一般不超過4Ω，微機(jī)保護(hù)要求接地電阻不得高于2Ω，該接地裝置采用水平接地體作為主體結(jié)構(gòu)，以垂直接地體為補(bǔ)充的人工綜合接地網(wǎng)，水平接地體的材質(zhì)為鍍鋅扁鋼，采用鍍鋅鋼管作為垂直接地體。接地電阻需符合防雷接地電阻值的規(guī)范要求，進(jìn)行配電室及其附屬地面設(shè)備基礎(chǔ)施工階段，宜于建筑周邊選取土壤層深厚且濕度達(dá)標(biāo)的位置，完成預(yù)埋件基礎(chǔ)埋入，預(yù)埋深度不宜低于1m，連接部位宜采用熱鍍鋅扁鋼材料，針對(duì)某些特殊地段，可靈活添加降阻劑，地線引出部分普遍采用截面積35mm2的銅纜，雷擊防護(hù)接地電阻上限為30Ω，宜實(shí)施接地體獨(dú)立布設(shè)，發(fā)電單元的金屬包邊及承重骨架，變壓器外殼這類屏蔽構(gòu)件的接地電阻不應(yīng)超過42Ω。光伏陣列直流防雷體系；鋼結(jié)構(gòu)支架系統(tǒng)須實(shí)現(xiàn)有效接地連接，所有光伏單元經(jīng)布線整合后接入防雷匯流裝置，設(shè)備保護(hù)由匯流箱內(nèi)高壓防雷器完成，各陣列匯流后接入直流側(cè)防雷配電柜，基于多級(jí)防雷配置的防護(hù)體系，可大幅降低雷擊造成的設(shè)備損毀概率。交流側(cè)防雷措施：逆變器輸出的交流電需經(jīng)防雷保護(hù)后實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)接入，能明顯減少雷電及電網(wǎng)瞬態(tài)過電壓對(duì)電氣裝置的危害。電氣設(shè)施借助纜線接通，構(gòu)建完整的防雷體系，添設(shè)金屬預(yù)埋結(jié)構(gòu)，可增強(qiáng)防雷結(jié)構(gòu)的防護(hù)能力，從而在安全防護(hù)方面實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性的增強(qiáng)。4.5監(jiān)控通信系統(tǒng)從模擬信號(hào)管控的原始階段演進(jìn)，當(dāng)前光伏監(jiān)控技術(shù)已演進(jìn)至網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字控制階段，即進(jìn)入智能管理范疇，必須采用監(jiān)控儀器實(shí)施，采用網(wǎng)絡(luò)分布式方案，從而對(duì)光伏系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和工況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)與分析，以利于光伏系統(tǒng)的運(yùn)維管理，該光伏系統(tǒng)GPRS模塊是智能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的關(guān)鍵組件，該采集模塊支持對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，諸如電流、電壓與功率等基礎(chǔ)電學(xué)參數(shù)，支持項(xiàng)目實(shí)時(shí)定位與故障診斷信息的采集，并可實(shí)施遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遙測(cè)與遙控，選用數(shù)據(jù)采集器能有效實(shí)現(xiàn)各類光伏系統(tǒng)的遠(yuǎn)程運(yùn)維管理，操作便捷高效。本文選用的是光伏逆變器愛士惟的Ai-Logger1000數(shù)據(jù)采集器，本款采集器具有：支持市場(chǎng)上大部分常見逆變器的接入?yún)f(xié)議，可以適用于于大部分的光伏電站，安裝簡(jiǎn)單減少不必要的線路布置，更好的了節(jié)省了電站建設(shè)的投資成本；GPRS具有傳輸效率高、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性能好、傳輸穩(wěn)定可靠等工作性能，Ai-Logger1000功率參數(shù)如下表5所示：功率參數(shù)Ai-Logger1000數(shù)據(jù)采集器最大可接入設(shè)備數(shù)量80LANLANx1,10/100/1000MbpsRS485COMx3,1000m以太網(wǎng)1數(shù)字/模擬信號(hào)輸入/輸出DIx4,DOx2LEDLEDIndicatorx4–COM1~3,NorthcommunicationWEBEmbeddedWebUSBUSB2.0x1APPWLAN連接，用于近端調(diào)試RST1工作溫度-40°C~60°C(-40°F~140°F)存儲(chǔ)溫度-40°C~70°C(-40°F~158°F)相對(duì)濕度（無凝露）5%~95%最高海拔4,000m(13,123ft.)直流供電電源12V~24V/2A尺寸

(寬x高x深)240mm×126mm×42mm重量453g防護(hù)等級(jí)IP20安裝方式掛墻、導(dǎo)軌、桌面表、5asw采集器的各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)圖10、Ai-Logger1000數(shù)據(jù)采集器5發(fā)電量計(jì)算戶用光伏發(fā)電量采用以下計(jì)算式：戶用發(fā)電量L=W·H·η其中：L對(duì)應(yīng)光伏電站年發(fā)電數(shù)值；W為光伏陣列的裝機(jī)總量；H為該地區(qū)太陽能資源年度有效利用小時(shí)數(shù)；η描述光伏發(fā)電體系吸收陽光產(chǎn)出電力的綜合效率，就本文開發(fā)的戶用型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)而言：（1）采用380片550Wp高效太陽能電池板進(jìn)行安裝，最終實(shí)現(xiàn)209千瓦的裝機(jī)規(guī)模。（2）查閱2020年《中國(guó)部分省市光伏電站最佳安裝傾角及發(fā)電量速查表》大數(shù)據(jù)資料，從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)看，南京光伏建筑15°傾角安裝最為理想，同本方案設(shè)計(jì)的傾斜角度吻合，基于全國(guó)日照時(shí)長(zhǎng)分布圖示，統(tǒng)計(jì)得出赤峰市H指標(biāo)下限約2600小時(shí)，h值采用2600。（3）光伏發(fā)電系統(tǒng)綜合效率η：現(xiàn)階段集中式光伏系統(tǒng)的效率平均水平為80%左右（由由于電站質(zhì)量參差，經(jīng)資料分析得出，初始年度系統(tǒng)效率的波動(dòng)范圍為75%～84%)，損電能損耗主要產(chǎn)生于光伏組件光電轉(zhuǎn)換、線纜傳輸過程以及逆變變壓環(huán)節(jié)的能量耗散戶用光伏系統(tǒng)因組件數(shù)量少、電纜布設(shè)距離短，未發(fā)生陰影遮擋損耗與同區(qū)域地面電站相比，系統(tǒng)效率高出4-10個(gè)百分點(diǎn)，效率系數(shù)η可采用85%。（4）所述戶用并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在首年可實(shí)現(xiàn)約：L=W×H×η=209kW×2600h×85%≈461890kW·h（1）本次試驗(yàn)采用的光伏組件，其首年衰減率經(jīng)評(píng)估維持在2%以下，年際衰減速率低于0.55個(gè)百分點(diǎn)，經(jīng)核算得出，數(shù)據(jù)分析得出，209kW戶用型光伏系統(tǒng)25年累計(jì)發(fā)電量約5856412.091千瓦時(shí)，年均可產(chǎn)出電力23.4萬千瓦時(shí)，歷年發(fā)電量數(shù)據(jù)見表6：年份功率衰減年末功率年發(fā)電量累計(jì)發(fā)電量12%98%46189046189020.55%97.45%450111.805912001.85030.55%96.9%449989.0231361990.87340.55%96.35%449897.1671811888.0450.55%95.8%449763.232261651.2760.55%95.25%449656.3372711307.60770.55%94.7%449601.23160908.80780.55%94.15%449557.023610465.82790.55%93.6%449500.3714059966.198100.55%93.05%449467.914509434.108150.55%91.3%449213.3924958647.5200.55%88.55%448973.215407620.71250.55%85.8%448791.3815856412.091表6、發(fā)電量測(cè)算表6.節(jié)能降耗分析從節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的角度來分析，該電站年均實(shí)現(xiàn)23.42萬千瓦時(shí)的發(fā)電規(guī)模，可實(shí)現(xiàn)年標(biāo)準(zhǔn)煤減量2646噸，實(shí)現(xiàn)約5936.72噸的二氧化碳減排規(guī)模，實(shí)現(xiàn)二氧化硫減排52.78噸，年均可削減17.94噸氮氧化物，可有效提升該地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量，推動(dòng)國(guó)家節(jié)能減排政策實(shí)施，工程全周期采用建筑電氣等復(fù)合型節(jié)能技術(shù)體系，且對(duì)型材等原料實(shí)施節(jié)約措施，各項(xiàng)節(jié)能數(shù)據(jù)均根據(jù)國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、低碳運(yùn)行的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的火電相比，在節(jié)能和環(huán)境方面的效益十分顯著。7.經(jīng)濟(jì)效益分析本項(xiàng)目主要設(shè)備清單為光伏組件、并網(wǎng)逆變器、并網(wǎng)配電箱、鋼架、光伏專用的直流電纜、動(dòng)力電纜、接地防雷系統(tǒng)等。戶用光伏年收益=自用電量×：2021年階段，按國(guó)家能源局《光伏發(fā)電推廣應(yīng)用補(bǔ)充通知》相關(guān)規(guī)定：2020-2021年底前采用"自發(fā)自用+余電上網(wǎng)"模式的分布式光伏并網(wǎng)項(xiàng)目，政府按戶用光伏系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)電量撥付補(bǔ)貼，且單個(gè)項(xiàng)目的補(bǔ)貼政策最長(zhǎng)適用5年期限。居民光伏發(fā)電享有0.03元/kWh的稅收包含補(bǔ)貼，隨后的光伏補(bǔ)貼逐年遞減，直至2021年止，中央層面確認(rèn)2021年后不再發(fā)放戶用光伏補(bǔ)貼，發(fā)改委明確宣稱：2022年后補(bǔ)貼徹底終止的政策方向，2022年階段，戶用光伏產(chǎn)業(yè)已完全轉(zhuǎn)向無補(bǔ)貼模式，基于此采用全電量上網(wǎng)模式，實(shí)施的具體細(xì)則如下：（1）2021年起，新建分布式光伏項(xiàng)目改為投資方依據(jù)發(fā)電量發(fā)放補(bǔ)貼，對(duì)新建光伏電站采用改良型能源管理方法，新建戶用分布式光伏的農(nóng)戶可憑系統(tǒng)裝機(jī)量申領(lǐng)定額補(bǔ)貼。自電站并網(wǎng)之日起，甲方開始享有收益補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為前10年每年50元/塊組件。10-25年每年30元/塊組件。對(duì)于本戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)項(xiàng)目的收益計(jì)算如下：經(jīng)過查閱可以知道赤峰市一戶一表用電第一檔電量：不滿10kw為0.475元/度、10-50kw為0.485元/度，50-100kw為0.525元/度、100kw以上為0.535元/度。電費(fèi)年收益=上網(wǎng)電量×供電所電價(jià)-租金本文所設(shè)計(jì)的赤峰市戶用型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在不考慮特殊地區(qū)因素的情況下收益為：25年收益=5856412.091×0.535-[（10×50×380）+(15×30×380）]（1）=2772180.468685元≈277萬元（2）前2年收益=（912001.850×0.535）-（2×50×380）=449920.98975元≈45萬元利潤(rùn)=收益-成本=45-30=15萬元（3）按式(3)計(jì)算得出，赤峰市205.38千瓦戶用型光伏發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)成本約30萬元，2年為預(yù)估投資回收期，累計(jì)利潤(rùn)約15萬元7.1工程概算根據(jù)前期的設(shè)計(jì)，本光伏電站所需材料清單如表7所示：名稱型號(hào)單價(jià)（元）數(shù)量總計(jì)光伏組件JW-HD144P-STC*600380228000光伏逆變器ASW40K-LT-G37000535000光伏支架32000線纜3000配電箱2000采集器0總計(jì)300000表7、并網(wǎng)光伏系統(tǒng)投資建設(shè)的設(shè)備成本7.2前景本世紀(jì)中期，光伏技術(shù)或?qū)l(fā)展為世界電力產(chǎn)業(yè)的首要能源形式，電力結(jié)構(gòu)中新能源占比達(dá)80%以上，目前國(guó)內(nèi)正積極拓展光伏發(fā)電技術(shù)的開發(fā)路徑，逐步化解國(guó)內(nèi)能源緊張與資源短缺的雙重壓力，由于太陽能轉(zhuǎn)換效率不高且電站輸出受環(huán)境干擾，因此未來方向需結(jié)合外部環(huán)境演變，要結(jié)合光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)特性實(shí)施發(fā)電量預(yù)測(cè)?，F(xiàn)階段鄉(xiāng)鎮(zhèn)光伏電站在通信調(diào)度環(huán)節(jié)的監(jiān)測(cè)存在缺陷，最終反映為發(fā)電效率的降低，若能有效處理這些問題，鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布式光伏裝機(jī)量定會(huì)顯著增長(zhǎng)，在現(xiàn)階段所有清潔電力技術(shù)里，光伏發(fā)電所占比例逐年攀升，我國(guó)積極響應(yīng)全球趨勢(shì)，實(shí)施了一系列光伏產(chǎn)業(yè)促進(jìn)政策，光伏發(fā)電的應(yīng)用前景十分可觀。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，光伏系統(tǒng)的技術(shù)水平將日益精進(jìn)，逐步邁向智能化，發(fā)電產(chǎn)出效率穩(wěn)步上升，依托現(xiàn)代工藝進(jìn)步，光伏系統(tǒng)的硬件成本會(huì)進(jìn)一步縮減，成本進(jìn)一步下降，為實(shí)現(xiàn)"雙碳"目標(biāo)，太陽能發(fā)電的開發(fā)利用始終是重要抓手，作為低碳電力系統(tǒng)的中堅(jiān)力量持續(xù)發(fā)展，快速成長(zhǎng)為新能源發(fā)電的主力軍，其應(yīng)用范圍還涵蓋光伏建筑領(lǐng)域的實(shí)際需求，其組件回收與資源化利用技術(shù)也取得突破性進(jìn)展。7.3結(jié)論1.赤峰市這一205.38kWp光伏項(xiàng)目的選址既滿足交通便利要求，又具備良好的電力接入條件。2.工程建設(shè)地點(diǎn)日照資源充沛，對(duì)促進(jìn)低碳能源利用效果顯著。3.該項(xiàng)目年均可發(fā)電23.4萬千瓦時(shí)，年均可獲得11.08萬元收益。4.工程實(shí)施所需總投資30萬元，投資成本按瓦數(shù)計(jì)為1435.04元/W。5.從成本回收效率看，2年