10MWP太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電電站項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì)

1、10MWP太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電電站項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)方案比較5.1.1光伏組件比較光伏電池組件種類很多，即：“單晶硅”，“多晶硅”，“非晶硅”，“CIS”等。選擇的原則可參照供貨商的價(jià)格、產(chǎn)品供貨情況、保障、效率等。一般“單晶硅”或“多晶硅”應(yīng)為首選，是當(dāng)前普遍采用的光伏組件。就二者而言，“單晶硅”比“多晶硅”具有更好的性價(jià)比。硅系列太陽(yáng)能電池中，單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟，在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位。高性能單晶硅電池是建立在高質(zhì)量單晶硅材料和相關(guān)的成熟的加工處理工藝基礎(chǔ)上的?，F(xiàn)在單晶硅的電地工藝己近成熟，在電池制作中，一般都釆用表面織構(gòu)化、發(fā)射區(qū)鈍化、分區(qū)

2、摻雜等技術(shù)，開發(fā)的電池主要有平面單晶硅電池和刻槽埋柵電極單晶硅電池。提高轉(zhuǎn)化效率主要是靠單晶硅表面微結(jié)構(gòu)處理和分區(qū)摻雜工藝。在此方面，德國(guó)夫朗霍費(fèi)費(fèi)萊堡太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所保持著世界領(lǐng)先水平。該研究所釆用光刻照相技術(shù)將電池表面織構(gòu)化，制成倒金字塔結(jié)構(gòu)。并在表面把13nm厚的氧化物鈍化層與兩層減反射涂層相結(jié)合.通過(guò)改進(jìn)了的電鍍過(guò)程增加?xùn)艠O的寬度和高度的比率。通過(guò)以上制得的電池轉(zhuǎn)化效率超過(guò)23%,最大值可達(dá)23.3%。多晶硅太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)工藝與單晶硅基本相同，使用了多晶硅鑄錠工藝取代單晶硅硅棒生長(zhǎng)工藝，成本有所降低。當(dāng)前多晶硅光伏電池組件的轉(zhuǎn)換效率超過(guò)14%。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的成本低，便于大規(guī)模

3、生產(chǎn)，普遍受到人們的重視并得到迅速發(fā)展。70年代初，Carlson等就已經(jīng)開始了對(duì)非晶硅電池的研制工作，近幾年它的研制工作得到了迅速發(fā)展，當(dāng)前世界上己有很多家公司在生產(chǎn)該種電池產(chǎn)品。非晶硅太陽(yáng)能電池因?yàn)榫哂休^高的轉(zhuǎn)換效率和較低的成本及重量輕等特點(diǎn)，有著極大的潛力。但同時(shí)因?yàn)樗姆€(wěn)定性不高，直接影響了它的實(shí)際應(yīng)用。CIS作為太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體材料，具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，將成為今后發(fā)展太陽(yáng)能電池的一個(gè)重要方向。唯一的問(wèn)題是材料的來(lái)源，因?yàn)殄d和硒都是比較稀有的元素，所以，這類電池的發(fā)展又必然受到限制。5.L2光伏組件安裝方式比較通常，光伏系統(tǒng)方陣支架的類型有簡(jiǎn)單的固定支架和相對(duì)復(fù)雜

4、的跟蹤系統(tǒng)。太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)是一種支撐光伏方陣的裝置，它精確地移動(dòng)以使太陽(yáng)入射光線射到方陣表面上的入射角最小。這樣太陽(yáng)入射輻射（即收集到的太陽(yáng)能）最大。光伏跟蹤器可分為“平單軸跟蹤”、“斜單軸跟蹤”和“雙軸跟蹤”等幾種類型。固定式安裝：按最佳傾斜角度將太陽(yáng)能電池固定到地面上，前后排太陽(yáng)能電池以相互不遮擋為宜。平單軸跟蹤器：它通過(guò)圍繞位于光伏方陣面上的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)來(lái)跟蹤太陽(yáng)。該軸能夠在任意方向，通常取東西橫向，南北橫向，或平行于地軸的方向。只能進(jìn)行一種跟蹤，或者方位角，或者高度角。斜單軸跟蹤器：它將高度角固定（一般為當(dāng)?shù)氐木暥冉牵谝粋€(gè)相對(duì)垂直的軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，跟蹤方位角。雙軸跟蹤器：它通過(guò)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)軸，使

5、方陣表面始終和太陽(yáng)光垂直。既能跟蹤方位角也能跟蹤高度角。太陽(yáng)能跟蹤裝置有被動(dòng)式或電驅(qū)動(dòng)式兩種。被動(dòng)式的跟蹤裝置適用規(guī)模較小的光伏系統(tǒng)。電驅(qū)動(dòng)式在國(guó)外己經(jīng)有大規(guī)模的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)這兩年也做了大量的應(yīng)用示范，技術(shù)基本成熟。不同跟蹤系統(tǒng)在當(dāng)?shù)貤l件下對(duì)發(fā)電量（與固定支架相比）的影響不同。據(jù)測(cè)算和實(shí)際驗(yàn)證，雙軸跟蹤器能使方陣能量輸出提高34%,單軸跟蹤器能使方陣能量輸出提高10%以上，斜軸跟蹤器能使方陣能量輸出提高24%。跟蹤系統(tǒng)在提高發(fā)電量的同時(shí)，使系統(tǒng)的建設(shè)成本明顯增加（雙軸跟蹤器斜單軸跟蹤器平單軸跟蹤器），但就其性價(jià)比來(lái)說(shuō)：太陽(yáng)能跟蹤的方陣其性價(jià)比要優(yōu)于固定的方陣。5.1.3并網(wǎng)逆變器比較光伏并網(wǎng)逆變

6、器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)于提高光伏系統(tǒng)的效率和可靠性具有舉足輕重的作用。并網(wǎng)逆變器應(yīng)具有以下功能：系統(tǒng)效率高；MPPT自尋優(yōu)技術(shù)；顯示功能；通訊接口；監(jiān)控功能；完善的保護(hù)功能；寬直流輸入電壓范圍；人性化界面，可通過(guò)按鍵設(shè)定各項(xiàng)參數(shù)；可實(shí)現(xiàn)與多臺(tái)逆變器并聯(lián)組合運(yùn)行等特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外技術(shù)及商業(yè)化比較成熟的大型并網(wǎng)逆變器進(jìn)行分析，同時(shí)考慮系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、靈活運(yùn)行，以及光伏電池陣列接線排布便捷等因素。光伏電站是通過(guò)具有各種技術(shù)特點(diǎn)的逆變器連接到電網(wǎng)上的，大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)使用的逆變器結(jié)構(gòu)一般為集中型逆變器。在大于lOkWp的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，很多并行的光伏組串被連接到同一臺(tái)集中逆變器的直

7、流輸入側(cè)。這類逆變器的最大特點(diǎn)的效率高，成本低。當(dāng)前世界上集中逆變器的額定功率最大為1MW。大型集中逆變器可直接通過(guò)一個(gè)中壓變壓器與中壓電網(wǎng)(10kV或35kV)連接，省去低壓變壓器，減少逆變器輸出交流側(cè)電纜損耗，提高發(fā)電效率。5.1.4技術(shù)方案綜合比較為了評(píng)價(jià)各種技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能，分別對(duì)以下五種技術(shù)方案進(jìn)行估算。五種方案為：晶體硅光伏組件固定式陣列安裝方案、非晶硅光伏組件固定式陣列安裝方案、晶體硅光伏組件平單軸跟蹤陣列安裝方案、晶體硅光伏組件斜單軸跟蹤陣列安裝方式和晶體硅光伏組件雙軸跟蹤陣列安裝方式。以晶體硅光伏組件固定式陣列安裝方案的工程綜合造價(jià)和發(fā)電量數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，非晶硅光伏組

8、件固定式陣列安裝方案，系統(tǒng)總成本提高16.6%,但是并沒(méi)有提高發(fā)電量;晶體硅光伏組件平單軸跟蹤陣列安裝方案，系統(tǒng)總成本提高3.4%,系統(tǒng)發(fā)電量提高18%左右；晶體硅光伏組件斜單軸跟蹤陣列安裝方式，系統(tǒng)總成本提高10%,系統(tǒng)發(fā)電量提高20%左右；晶體硅光伏組件雙軸跟蹤陣列安裝方式，系統(tǒng)總成本提高18.2%,系統(tǒng)發(fā)電量提高35%左右。5.1.5結(jié)論根據(jù)以上光伏技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，綜合考慮投資回報(bào)等各方面因素最后確定：敦煌lOMWp光伏電站釆用晶體硅光伏組件平單軸跟蹤陣列安裝方案。5.2敦煌lOMWp光伏電站總體方案描述5.2.1總體方案概述根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模和當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展水平

9、，綜合考慮工程建設(shè)的管理、施工和電站的運(yùn)行和維護(hù)管理等方面，本項(xiàng)目總體技術(shù)方案釆用“集中安裝、多路升壓、統(tǒng)一上網(wǎng)”的“模塊化”技術(shù)方案。敦煌10MW光伏電站共安裝lOMWp多晶硅太陽(yáng)能光伏組件，釆用地面平單軸跟蹤式陣列安裝，使用500kVA光伏并網(wǎng)逆變器20臺(tái)，lOOOkVA升壓變壓器10臺(tái)，設(shè)35kV開閉所1座，接入敦煌市35kV電網(wǎng)。5.2.2光伏電站組成并網(wǎng)光伏電站主要由光伏陣列、并網(wǎng)逆變器、輸配電系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，包括太陽(yáng)電池組件、直流電纜及匯流箱、逆變器、升壓設(shè)備、交流電纜、35kV輸配電母線段、35kV開閉所等。其中，光伏組件到逆變器的電氣系統(tǒng)稱為光伏發(fā)電系統(tǒng)單元，35kV交

10、流輸配電部分是常規(guī)電力輸配電系統(tǒng)。光伏陣列將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流電能，通過(guò)匯流箱（直流配電箱）傳送到與之相連接的逆變器的直流輸入端；逆變器采用MPPT（最大功率跟蹤）技術(shù)使光伏陣列保持最佳輸出狀態(tài)，同時(shí)將直流電轉(zhuǎn)換成為與電網(wǎng)頻率和相位均相同的交流電能，符合電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電的要求；逆變器發(fā)出的交流電能經(jīng)過(guò)升壓變壓器和開閉所匯流后，統(tǒng)一接入35kV電網(wǎng)。光伏并網(wǎng)逆變器本身帶有數(shù)據(jù)采集和通訊功能，能夠監(jiān)測(cè)光伏陣列的電壓、電流等直流側(cè)運(yùn)行參數(shù)，電網(wǎng)的電壓、頻率、逆變器輸出電流、功率、功率因數(shù)等交流側(cè)運(yùn)行參數(shù),以及太陽(yáng)輻射、風(fēng)速、溫度等環(huán)境參數(shù)。將光伏電站中的逆變器通訊接口用數(shù)據(jù)總線連接，逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)配套

11、的監(jiān)控設(shè)備的匯總和存儲(chǔ)，再傳送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)上，通過(guò)配套的專用監(jiān)測(cè)軟件提供給光伏電站工作人員使用。監(jiān)控設(shè)備還能夠連接Internet,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的功能。光伏并網(wǎng)逆變器發(fā)出的交流電是低壓交流電，經(jīng)過(guò)升壓變壓器升壓為35kV中壓交流電，經(jīng)35kV開閉所匯流后，統(tǒng)一接入35kV中壓電網(wǎng)。因?yàn)楣夥娬灸孀兤靼l(fā)出的交流電功率因數(shù)大于99%,全部為有功功率，升壓系統(tǒng)不設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置。光伏電站的升壓設(shè)備和開閉所按常規(guī)電力系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)繼電保護(hù)和通訊調(diào)度單元，35kV電力運(yùn)行數(shù)據(jù)送地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度中心。5.2.3光伏發(fā)電系統(tǒng)單元方案敦煌10MW光伏電站釆用IMWp光伏發(fā)電系統(tǒng)為1個(gè)模塊設(shè)計(jì)，共10個(gè)IMWp光伏系統(tǒng)模塊。每個(gè)光伏系統(tǒng)模塊釆用lOOkWp單軸跟蹤式陣列10套，安裝IMWp多晶硅太陽(yáng)能光伏組件，接入2臺(tái)500kVA光伏并網(wǎng)逆變器，所發(fā)出的交流電接入1臺(tái)WOOkVA升壓變壓器，升壓至35kV電壓等級(jí)。IMWp光伏系統(tǒng)模塊技術(shù)方案見(jiàn)圖5.3o5.2.4電網(wǎng)接入系統(tǒng)方案敦煌lOMWp光伏電站電氣主接線方案：10MW光伏電站分為1