安徽蕪湖100kW光伏發(fā)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

安徽蕪湖100kW光伏發(fā)電項(xiàng)目技術(shù)方案二〇一八年七月目錄TOC\o"1-3"\h\u21544第一章綜合說(shuō)明 2110771.1概述 222101.1.1項(xiàng)目背景 2102691.1.2項(xiàng)目必要性和意義 3173781.2太陽(yáng)能資源 3243561.2.1我國(guó)太陽(yáng)能資源 3271661.2.3氣象數(shù)據(jù) 5311301.3市區(qū)概況 696891.4工程規(guī)模 833851.5結(jié)論 824117第二章總體方案設(shè)計(jì) 9132132.1分布式光伏發(fā)電總體設(shè)計(jì)方案 93162.2光伏組件選型 9312362.4逆變器選型 13187342.5組件運(yùn)行方式 1721467第三章系統(tǒng)能效分析 1974893.1系統(tǒng)效率 19202173.2發(fā)電量計(jì)算 20290603.2.1光伏電站 20323783.3投資收益分析 21263093.3.1光伏電站收益 21311193.4節(jié)能減排計(jì)算 22129623.4.1光伏電站 2230150附件： 23第一章綜合說(shuō)明1.1概述1.1.1項(xiàng)目背景目前，我國(guó)正處在能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及體制改革的關(guān)鍵時(shí)期。2014年6月13日，習(xí)近平總書(shū)記在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，能源安全是關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問(wèn)題，對(duì)國(guó)家繁榮發(fā)展、人民生活改善、社會(huì)長(zhǎng)治久安至關(guān)重要。面對(duì)能源供需格局新變化、國(guó)際能源發(fā)展新趨勢(shì)，保障國(guó)家能源安全，必須推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命。推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命是長(zhǎng)期戰(zhàn)略，必須從當(dāng)前做起，加快實(shí)施重點(diǎn)任務(wù)和重大舉措。2015年3月5日，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中提出“能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命，關(guān)乎發(fā)展與民生，要大力發(fā)展風(fēng)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)能”以及“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念。能源安全是關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問(wèn)題，對(duì)國(guó)家繁榮發(fā)展、人民生活改善、社會(huì)長(zhǎng)治久安至關(guān)重要。黨的十八大以來(lái)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央提出了“能源革命”的戰(zhàn)略思想，為我國(guó)能源發(fā)展指明了方向，明確了目標(biāo)。5年來(lái)，能源生產(chǎn)和消費(fèi)發(fā)生巨大變革，能源發(fā)展方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，能源結(jié)構(gòu)由煤炭為主向多元化轉(zhuǎn)變，能源發(fā)展動(dòng)力由傳統(tǒng)能源增長(zhǎng)向新能源增長(zhǎng)轉(zhuǎn)變，能源消費(fèi)得到有效控制，能源利用效率進(jìn)一步提高，節(jié)能降耗取得新成效。國(guó)家能源局的國(guó)能新能【2014】406號(hào)文件中明確指出要“充分利用具備條件的建筑屋頂（含附屬空閑場(chǎng)地）資源，鼓勵(lì)屋頂面積大、用電負(fù)荷大、電網(wǎng)供電價(jià)格高的開(kāi)發(fā)區(qū)和大型工商企業(yè)率先開(kāi)展光伏發(fā)電應(yīng)用”?！半姼?號(hào)文”第18條明確提出多途徑培育市場(chǎng)主體。允許符合條件的高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)或經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，組建售電主體直接購(gòu)電；鼓勵(lì)社會(huì)資本投資成立售電主體，允許其從發(fā)電企業(yè)購(gòu)買(mǎi)電量向用戶(hù)銷(xiāo)售；允許擁有分布式電源的用戶(hù)或微網(wǎng)系統(tǒng)參與電力交易；鼓勵(lì)供水、供氣、供熱等公共服務(wù)行業(yè)和節(jié)能服務(wù)公司從事售電業(yè)務(wù)；允許符合條件的發(fā)電企業(yè)投資和組建售電主體進(jìn)入售電市場(chǎng)，從事售電業(yè)務(wù)。以上這些預(yù)示著我國(guó)能源行業(yè)發(fā)展將要進(jìn)入一個(gè)全新的歷史階段。新能源的建設(shè)不是基于現(xiàn)有的能源生產(chǎn)、消費(fèi)模式和能源體制，而是要通過(guò)新能源這種能源技術(shù)革命，推動(dòng)能源生產(chǎn)、消費(fèi)、體制變革和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，有力地推動(dòng)我國(guó)能源革命。1.1.2項(xiàng)目必要性和意義當(dāng)前及今后一段時(shí)期，安徽省深入貫徹落習(xí)近平總書(shū)記能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，大力推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略、努力爭(zhēng)當(dāng)生態(tài)文明建設(shè)排頭兵的重要時(shí)期。推進(jìn)新能源建設(shè)、促進(jìn)低碳發(fā)展，對(duì)于安徽省加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。推動(dòng)分布式光伏的應(yīng)用是滿(mǎn)足保定市能源需求、積極應(yīng)對(duì)氣候變化的迫切需要。保定市經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較扎實(shí)、經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)，能源價(jià)格相對(duì)較高，可利用屋頂面積較大且集中，為分布式新能源的建設(shè)發(fā)展提供了良好的條件。目前，蕪湖市正處在現(xiàn)代化的快速發(fā)展階段，對(duì)能源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)化石能源的依存度較高。利用安徽省的優(yōu)勢(shì)建設(shè)大型片區(qū)的分布式新能源項(xiàng)目可以有效利用白城市閑置屋頂資源，充分利用自然資源，向用戶(hù)供給大量的清潔能源并提升能源利用效率，有利于促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)向低碳化、清潔化轉(zhuǎn)變，降低對(duì)煤炭、石油等能源的依賴(lài)和消耗；有利于減少二氧化碳的排放，為白城市提高應(yīng)對(duì)氣候變化的能力，為減緩氣候變暖做出貢獻(xiàn)。并且，通過(guò)推進(jìn)大力推進(jìn)分布式新能源發(fā)展，引進(jìn)大量的創(chuàng)新商業(yè)模式和創(chuàng)新技術(shù)和發(fā)展方式變革，可以積極推動(dòng)吉林省建設(shè)發(fā)展朝著低碳和“互聯(lián)網(wǎng)+”方向轉(zhuǎn)型，有助于優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和提升產(chǎn)業(yè)層次，盡快步入發(fā)展與保護(hù)良性循環(huán)的軌道，最大程度地避免傳統(tǒng)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的彎路及弊端，實(shí)現(xiàn)蕪湖市經(jīng)濟(jì)的跨越式發(fā)展。1.2太陽(yáng)能資源由全國(guó)太陽(yáng)能資源分布圖可知，該場(chǎng)區(qū)太陽(yáng)能資源較豐富區(qū)。同時(shí)，推算項(xiàng)目區(qū)域水平面年總輻射量為1368.75kWh/m2（4927.5MJ/m2），位于年輻射量為3780MJ/m2~5040MJ/m2之間。根據(jù)《太陽(yáng)能資源評(píng)估方法》（QX/T89-2008），該場(chǎng)區(qū)屬于太陽(yáng)能資源豐富帶，太陽(yáng)能輻射等級(jí)為三類(lèi)地區(qū)。1.2.1我國(guó)太陽(yáng)能資源我國(guó)是太陽(yáng)能資源相當(dāng)豐富的國(guó)家，絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4kWh/m2天以上，與同緯度的其它國(guó)家相比，和美國(guó)類(lèi)似，比歐洲、日本優(yōu)越得多。I、II、III類(lèi)地區(qū)約占全國(guó)總面積的2/3以上，年太陽(yáng)輻射總量高于5000MJ/m2，年日照時(shí)數(shù)大于2000h，具有利用太陽(yáng)能的良好條件。太陽(yáng)能資源是以太陽(yáng)總輻射量表示的，一個(gè)國(guó)家或一個(gè)地區(qū)的太陽(yáng)總輻射量主要取決所處緯度、海拔高度和天空的云量。根據(jù)《太陽(yáng)能資源評(píng)估方法》（QX/T00389-2008），太陽(yáng)能資源豐富程度等級(jí)劃帶分布如下圖1.2-1及表1.2-1。圖1.2-1中國(guó)水平面太陽(yáng)輻射分布圖表1.2-1中國(guó)水平面太陽(yáng)輻射等級(jí)劃分表等級(jí)資源帶號(hào)年總輻射量（MJ/m2）年總輻射量（kWh/m2）平均日輻射量（kWh/m2）最豐富帶I≥6300≥1750≥4.8很豐富帶II5040–63001400–17503.8–4.8較豐富帶III3780–50401050–14002.9–3.8一般IV<3780<1050<2.9從大興安嶺南麓向西南穿過(guò)河套，向南沿青藏高原東側(cè)直至西藏南部，形成一條等值線(xiàn)。此線(xiàn)以西為太陽(yáng)能日照豐富地區(qū)，年日照時(shí)≥3000小時(shí)，這是這些地區(qū)位處內(nèi)陸，全年氣候干旱、云量稀少所致。按照全國(guó)太陽(yáng)能日照資源分為：最豐富帶（≥3000小時(shí)/年）、很豐富帶（2400-3000小時(shí)/年）、較豐富帶（1600-2400小時(shí)/年）和一般帶（≤1600小時(shí)/年）4個(gè)區(qū)域。我國(guó)全年日照時(shí)數(shù)分布圖如圖1.2-2所示：圖1.2-2我國(guó)全年日照時(shí)數(shù)分布圖根據(jù)氣象部門(mén)的調(diào)查測(cè)算：我國(guó)太陽(yáng)能年總輻射量最大值在青藏高原，高達(dá)10100MJ/m2，最小值在四川盆地，僅3300MJ/m2。1.2.3氣象數(shù)據(jù)在光伏電站設(shè)計(jì)中，一般在未收集到氣象站輻射數(shù)據(jù)時(shí)，或者氣象站離項(xiàng)目站址的距離較遠(yuǎn)，都會(huì)借助公共氣象數(shù)據(jù)庫(kù)（包括衛(wèi)星觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)）或商業(yè)氣象（輻射）軟件包進(jìn)行對(duì)比分析，本文主要借助該數(shù)據(jù)進(jìn)行項(xiàng)目場(chǎng)址光資源分析。氣象NASA中的輻射數(shù)據(jù)默認(rèn)的輻射量算法是插值算法。其基本原理是，以全球范圍內(nèi)的8000多個(gè)觀(guān)測(cè)站數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)輸入任意一個(gè)站點(diǎn)經(jīng)緯度時(shí)，軟件自動(dòng)在以站點(diǎn)為中心1000km范圍內(nèi)搜索觀(guān)測(cè)站，然后通過(guò)插值算法將參考?xì)庀笳緮?shù)據(jù)折算成所需站點(diǎn)數(shù)據(jù)。該軟件可查取到距項(xiàng)目場(chǎng)址最近的2~3個(gè)有輻射觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)氣象站，采用國(guó)際能源署1992年公布的謝氏權(quán)值插值公式，擬合計(jì)算出一組項(xiàng)目場(chǎng)地的太陽(yáng)輻照數(shù)據(jù)，該軟件廣泛應(yīng)用于無(wú)輻射氣象站地區(qū)的太陽(yáng)能資源評(píng)價(jià)。本項(xiàng)目地坐標(biāo)為東經(jīng)117°40′至118°44分、北緯30°19′至31°34′之間，南倚皖南山系，北望\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"江淮平原。根據(jù)NASA數(shù)據(jù)可知當(dāng)?shù)鼗据椪諗?shù)據(jù)情況如下表。表1.2-2項(xiàng)目地區(qū)輻照數(shù)據(jù)情況表白城市全年總輻射量4927.5MJ/m2，從年內(nèi)變化量來(lái)看，以夏季最大，冬季最小，總輻射比較大的月份分布在4、5、6、7月，其中5月最大，總輻射比較小的月份分布在11月、12月、1月，其中12月份最小。項(xiàng)目年平均輻射量按1368.75kWh/m2取值，根據(jù)《太陽(yáng)能資源評(píng)估方法》（QX/T89-2008）中太陽(yáng)能資源豐富程度的分級(jí)評(píng)估方法，該區(qū)域的太陽(yáng)能資源豐富程度屬二類(lèi)區(qū)，即“資源較豐富區(qū)”（3780MJ/m2~5040MJ/m2），保證項(xiàng)目有較高的發(fā)電量和較好的開(kāi)發(fā)前景。綜上所述，本項(xiàng)目場(chǎng)址太陽(yáng)能資源豐富，日照時(shí)間長(zhǎng)，年際變化基本趨勢(shì)穩(wěn)定，最佳利用時(shí)間集中，具備開(kāi)發(fā)建設(shè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電項(xiàng)目的資源條件。1.3市區(qū)概況蕪湖，簡(jiǎn)稱(chēng)“\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"蕪”，別稱(chēng)\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"江城，\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"安徽省\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"地級(jí)市、安徽省雙核城市、\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"國(guó)家區(qū)域中心城市、\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"長(zhǎng)三角大城市、\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"華東地區(qū)重要的科研教育基地、安徽\(chéng)t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"創(chuàng)客之城，\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"南京都市圈成員城市，\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"合肥都市圈城市，\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"G60科創(chuàng)走廊中心城市。蕪湖地處\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"長(zhǎng)三角西南部，南倚\(zhòng)t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"皖南山系，北望\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"江淮平原。是\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"華東重要的工業(yè)基地、科教基地和全國(guó)\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"綜合交通樞紐。蕪湖市下轄4個(gè)市轄區(qū)、4個(gè)縣，總面積6026平方公里，截至2017年底，全市常住人口369.6萬(wàn)人。位置境域蕪湖市位于\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"安徽省東南部，地處長(zhǎng)江下游，地理坐標(biāo)介于東經(jīng)117°40′至118°44分、北緯30°19′至31°34′之間，南倚皖南山系，北望\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"江淮平原。北與\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"合肥市、\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"馬鞍山市毗鄰，南與\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"宣城市、\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"池州市接壤，東與馬鞍山市、宣城市相連，西與\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"銅陵市交界。地貌蕪湖市在地貌上屬長(zhǎng)江中、下游平原的組成部分，由階地和河漫灘構(gòu)成的平原為主。廣闊平原上散落著零星的低丘和殘丘，其中最高者是瀕江而立的四褐山，海拔僅132米。地勢(shì)南高北低，地形呈不規(guī)則長(zhǎng)條狀；地貌類(lèi)型多樣，平原丘陵皆備，河湖水網(wǎng)密布。蕪湖市東部和北部為沖積平原，間有洼地，有少數(shù)\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"丘陵，地勢(shì)低平，西南高東北低。西部和南部多山地。氣候蕪湖市屬\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。蕪湖的氣候特點(diǎn)是：光照充足，雨量充沛，四季分明。年平均氣溫15～16℃，日照時(shí)數(shù)2000小時(shí)左右。最熱為7～8月，平均氣溫超過(guò)28℃，極端最高氣溫接近40℃；最冷為1月，月平均氣溫僅3℃，曾出現(xiàn)過(guò)-10℃的極端最低氣溫。蕪湖降雨充沛，年降雨量1200毫米，但年內(nèi)降水分布不均，主要集中在春季、\t"/item/%E8%8A%9C%E6%B9%96/_blank"梅雨季節(jié)和初冬。無(wú)霜期每年達(dá)219～240天。1.4工程規(guī)模光伏電站的規(guī)模主要考慮所在地區(qū)的太陽(yáng)能資源、土地開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃、電力系統(tǒng)需求情況、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)建設(shè)條件等因素。從地區(qū)太陽(yáng)能資源分析，保定市太陽(yáng)能資源豐富，日照時(shí)間長(zhǎng)、輻射強(qiáng)度高、大氣透明度好。從能源資源利用、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)條件等方面綜合分析，并結(jié)合當(dāng)?shù)匕l(fā)展規(guī)劃，本項(xiàng)目為100kW屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，以自發(fā)自用余電上網(wǎng)模式并網(wǎng)。綜合周邊電網(wǎng)情況，本工程分布式發(fā)電項(xiàng)目按照380V并入廠(chǎng)內(nèi)配電柜或變壓器低壓側(cè)考慮，最終接入系統(tǒng)方案以接入系統(tǒng)審查意見(jiàn)為準(zhǔn)。1.5結(jié)論綜上所述，建成投運(yùn)后，通過(guò)開(kāi)發(fā)當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源，不僅可以滿(mǎn)足廠(chǎng)區(qū)電力負(fù)荷需求，為當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)提供清潔電能，還可以推動(dòng)當(dāng)?shù)馗鳟a(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。建設(shè)本項(xiàng)目，符合國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)政策，對(duì)優(yōu)化區(qū)域能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)區(qū)域環(huán)境、拉動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)、推進(jìn)能源工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

第二章總體方案設(shè)計(jì)2.1分布式光伏發(fā)電總體設(shè)計(jì)方案本項(xiàng)目分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)容量為100.98kW。分布式光伏發(fā)電設(shè)計(jì)符合下述原則：1、根據(jù)實(shí)際地理情況科學(xué)合理選擇光伏組件、逆變器；2、系統(tǒng)的可靠性、安全性高，自動(dòng)化程度高；3、具備組件故障自動(dòng)識(shí)別能力，提高系統(tǒng)維護(hù)效率。每個(gè)發(fā)電單元的接線(xiàn)系統(tǒng)分為直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)。其中直流系統(tǒng)是指光伏組件與逆變器輸入直流側(cè)所構(gòu)成的系統(tǒng)。組件每塊容量270Wp，共374塊，每22塊270Wp多晶硅光伏組件串聯(lián)為1個(gè)組串回路；17個(gè)組串接入兩臺(tái)50kW逆變器輸出交流電源；交流系統(tǒng)是指逆變器輸出交流側(cè)與匯流箱、配電箱構(gòu)成的系統(tǒng)。2.2光伏組件選型光伏組件選擇的基本原則：在產(chǎn)品技術(shù)成熟度高、運(yùn)行可靠的前提下，結(jié)合電站周?chē)淖匀画h(huán)境、施工條件、交通運(yùn)輸?shù)臓顩r，選用行業(yè)內(nèi)的主導(dǎo)光伏組件類(lèi)型。目前，技術(shù)相對(duì)成熟的光伏組件主要包括晶體硅光伏組件、薄膜光伏組件以及高倍聚光型光伏組件三種。晶體硅光伏組件的代表性產(chǎn)品主要有單晶硅光伏組件（Mono-Si）和多晶硅光伏組件（Poly-Si）；薄膜光伏組件的代表性產(chǎn)品主要有非晶硅光伏組件（a-Si）、碲化鎘光伏組件（CdTe）和銅銦鎵硒光伏組件（GIGS）；高倍聚光型光伏組件的代表性產(chǎn)品主要為砷化鎵光伏組件（AsGa）。光伏電池分類(lèi)有基本分類(lèi)、結(jié)構(gòu)分類(lèi)、用途分類(lèi)，工作方式分類(lèi)等四大類(lèi)分類(lèi)方法。1）基本分類(lèi)：晶體硅光伏電池、硅基薄膜光伏電池、化合物光伏電池和有機(jī)半導(dǎo)體光伏電池。2）按結(jié)構(gòu)分類(lèi)：同質(zhì)結(jié)光伏電池、異質(zhì)結(jié)光伏電池。3）按用途分類(lèi)：空間光伏電池、地面光伏電池。4）按工作方式分類(lèi)：平板光伏電池，聚光光伏電池。幾種主要的光伏電池板見(jiàn)圖3.2-1。單晶硅太陽(yáng)電池多晶硅太陽(yáng)電池非晶硅薄膜太陽(yáng)電池高倍聚光太陽(yáng)電池圖3.2-1幾種光伏電池板圖1）晶體硅光伏組件晶體硅光伏組件是目前工程應(yīng)用最廣的組件類(lèi)型，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。單晶硅光伏組件制造工藝成熟，大規(guī)模生產(chǎn)下和電池效率較高，可達(dá)16%以上，且穩(wěn)定性好。因效率較高，相同裝機(jī)容量下光伏方陣占地面積小，但組件成本高。多晶硅光伏組件轉(zhuǎn)化效率略低于單晶硅光伏組件，但大規(guī)模生產(chǎn)下組件效率也可達(dá)15%以上。與單晶硅光伏組件相比，多晶硅光伏組件雖然效率有所降低，但是節(jié)約能源、節(jié)能硅原料，工藝成本與轉(zhuǎn)化效率的平衡關(guān)系相對(duì)較優(yōu)。2）薄膜光伏組件薄膜光伏組件的優(yōu)勢(shì)主要有：弱旋旋光性好、材料省且工藝簡(jiǎn)單。非晶硅光伏組件是在不同襯底上附著非晶太硅晶粒制成的。硅材料消耗少且工藝簡(jiǎn)單，襯底廉價(jià)，薄膜化較易實(shí)現(xiàn)。組件產(chǎn)品具有弱旋旋光性好、受高溫影響小的特性。但非晶硅光伏組件轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)低于晶體硅光伏組件，且衰減較快。目前技術(shù)相對(duì)成熟的薄膜光伏組件還有銅銦鎵硒光伏組件（GISG）和碲化鎘光伏組件（CdTe）等。薄膜光伏組件可在玻璃、不銹鋼或塑料襯底上制備，在建筑一體化及特殊場(chǎng)所有較好的適應(yīng)性。因價(jià)格及光伏建筑一體化優(yōu)勢(shì)，薄膜光伏組件在一些工程中有較廣的應(yīng)用。3）聚光型光伏組件聚光太陽(yáng)電池組件由聚光太陽(yáng)電池、聚光器、太陽(yáng)光追蹤器組成。聚光太陽(yáng)電池，與普通太陽(yáng)電池略有不同，因需耐高倍率的太陽(yáng)輻射，特別是在較高溫度下的光電轉(zhuǎn)換性能要得到保證，故在半導(dǎo)體材料選擇、電池結(jié)構(gòu)和柵線(xiàn)設(shè)計(jì)等方面都要進(jìn)行一些特殊考慮。最理想的材料是砷化鎵，其次是單晶硅材料。一般硅晶材料只能吸收太陽(yáng)光譜中400～1,100nm波長(zhǎng)的能量，砷化鎵可吸收較寬廣的太陽(yáng)光譜能量，三結(jié)面聚光型太陽(yáng)電池可吸收300～1900nm波長(zhǎng)的能量，相對(duì)其轉(zhuǎn)換效率可大幅提升，其太陽(yáng)能能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30%～40%。整個(gè)裝置的轉(zhuǎn)換效率為17%～25%。聚光太陽(yáng)電池必須要在位于透鏡焦點(diǎn)附近時(shí)才能發(fā)揮功能，因此為使模塊總是朝向太陽(yáng)的方位，必須配置太陽(yáng)追蹤系統(tǒng)，聚光器的跟蹤裝置一般采用光電自動(dòng)跟蹤。此設(shè)計(jì)雖然可以提高轉(zhuǎn)換效率，但卻存在透鏡、聚光發(fā)熱釋放槽（散熱方式可采用氣冷或水冷）以及太陽(yáng)光追蹤系統(tǒng)的重量及體積較大等不足的特點(diǎn)。聚光裝置可有效地減少晶體硅電池板的面積，從而降低成本，但跟蹤裝置將會(huì)使得造價(jià)有所增加，加上運(yùn)行階段傳動(dòng)裝置的維護(hù)費(fèi)用和能耗，工程造價(jià)反而會(huì)增加，目前在小范圍內(nèi)有示范性應(yīng)用。同時(shí)，聚光裝置不能利用散射光能量，不適合在散射輻射所占總輻射比例較高的地區(qū)使用。聚光型光伏組件的主要缺點(diǎn)是需配置聚光裝置及高精度跟蹤裝置，建設(shè)成本及運(yùn)行維護(hù)成本較高。目前的工程應(yīng)用中，晶體硅光伏組件占主導(dǎo)地位，薄膜光伏組件和聚光型光伏組件只在部分工程中應(yīng)用。各光伏組件的性能見(jiàn)表3.2-1。

表2.2-1各類(lèi)光伏組件性能表電池類(lèi)型商用效率實(shí)驗(yàn)室效率優(yōu)缺點(diǎn)晶體硅單晶硅16～20%24%優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好缺點(diǎn)：成本相對(duì)略高多晶硅14～19%20.30%優(yōu)點(diǎn)：成本較單晶硅組件低缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換效率較單晶硅略低薄膜電池非晶硅5～11%13%優(yōu)點(diǎn)：弱旋旋光性能好、成本低缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換效率較低、衰減快碲化鎘8～10%15.80%優(yōu)點(diǎn)：成本低缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換效率較低、衰減快、鎘有劇毒銅銦鎵硒10～14%15.30%優(yōu)點(diǎn)：成本低缺點(diǎn)：原材料有毒、大面積生產(chǎn)困難聚光電池砷化鎵20～30%40%優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)化效率高缺點(diǎn)：成本高、需配備聚光及跟蹤裝置晶體硅電池由于制造技術(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)，被廣泛應(yīng)用于大型并網(wǎng)光伏電站項(xiàng)目。薄膜光伏組件相對(duì)晶體硅光伏組件而言，光伏組件轉(zhuǎn)換效率較低，建設(shè)占地面積大，現(xiàn)階段已不具備價(jià)格優(yōu)勢(shì)，而其他原料的薄膜光伏組件比非晶硅薄膜光伏組件的價(jià)格更高。在目前的市場(chǎng)售價(jià)情況來(lái)看，太陽(yáng)電池組件的售價(jià)主要以“峰瓦”為單位，即每瓦單晶硅電池與多晶硅電池價(jià)格基本接近。綜合考慮以上各種因素，本工程采用擬選用多晶硅光伏組件。根據(jù)上述分析，本工程選用多晶硅光伏組件容量270Wp。本工程采用的多晶硅光伏組件基本參數(shù)如下：表2.2-2多晶硅光伏組件單塊參數(shù)尺寸（mm）1650*992*35峰值功率（Wp）270開(kāi)路電壓（V）38.3峰值電壓（V）30.8短路電流（A）9.10峰值電流（A）8.61短路電流溫度系數(shù)（%/℃）+0.05開(kāi)路電壓溫度系數(shù)（%/℃）-0.32最大功率溫度系數(shù)（%/℃）-0.41重量（kg）18.2+3%預(yù)留線(xiàn)纜長(zhǎng)度(mm)1000工作溫度（℃）-40~+85最大系統(tǒng)電壓（VDC）1000尺寸（mm）1640*990*35峰值功率（Wp）275開(kāi)路電壓（V）39.1峰值電壓（V）32短路電流（A）9.15峰值電流（A）8.61短路電流溫度系數(shù)（%/℃）+0.06開(kāi)路電壓溫度系數(shù)（%/℃）-0.37最大功率溫度系數(shù)（%/℃）-0.45重量（kg）18.5預(yù)留線(xiàn)纜長(zhǎng)度(mm)1000工作溫度（℃）-40~+85最大系統(tǒng)電壓（VDC）10002.4逆變器選型選型依據(jù)作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的關(guān)鍵設(shè)備之一，其選型對(duì)于發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和可靠性具有重要作用。本電站規(guī)模大，設(shè)備分布廣，維護(hù)難度大，對(duì)光伏電站的精細(xì)化監(jiān)控管理、發(fā)電效率、電網(wǎng)友好性、設(shè)備和監(jiān)控系統(tǒng)可靠性及可維護(hù)性指標(biāo)要求較高，結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)公司《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》Q(chēng)/GDW617-2011的及其它相關(guān)規(guī)范的要求，在本工程中逆變器的選型主要考慮以下技術(shù)指標(biāo)：（1）轉(zhuǎn)換效率高逆變器轉(zhuǎn)換效率越高，則光伏發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率越高，系統(tǒng)總發(fā)電量損失越小，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性也越高。因此在單臺(tái)額定容量相同時(shí)，應(yīng)選擇效率高的逆變器。本工程要求大容量逆變器在額定負(fù)載時(shí)效率不低于95％，在逆變器額定負(fù)載10%的情況下，也要保證90％（大功率逆變器）以上的轉(zhuǎn)換效率。逆變器轉(zhuǎn)換效率包括最大效率和歐洲效率，歐洲效率是對(duì)不同功率點(diǎn)效率的加權(quán)，這一效率更能反映逆變器的綜合效率特性。而光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率是隨日照強(qiáng)度不斷變化的，因此選型過(guò)程中應(yīng)選擇歐洲效率高的逆變器。根據(jù)中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部頒布的《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件（2015年本）》中第二節(jié)“生產(chǎn)規(guī)模和工藝技術(shù)”的要求，“含變壓器型的光伏逆變器中國(guó)加權(quán)效率不低于96%，不含變壓器型的光伏逆變器中國(guó)加權(quán)效率不得低于98%（微型逆變器相關(guān)指標(biāo)分別不低于94%和95%）”。（2）直流輸入電壓范圍寬太陽(yáng)電池組件的端電壓隨日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度變化，逆變器的直流輸入電壓范圍寬，可以將日出前和日落后太陽(yáng)輻照度較小的時(shí)間段的發(fā)電量加以利用，從而延長(zhǎng)發(fā)電時(shí)間，增加發(fā)電量。如在落日余暉下，輻照度小電池組件溫度較高時(shí)電池組件工作電壓較低，如果直流輸入電壓范圍下限低，便可以增加這段時(shí)間的發(fā)電量。（3）最大功率點(diǎn)跟蹤太陽(yáng)電池組件的輸出功率隨時(shí)變化，因此逆變器的輸入終端電阻應(yīng)能自適應(yīng)于光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行特性，隨時(shí)準(zhǔn)確跟蹤最大功率點(diǎn)，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的高效運(yùn)行。逆變器的MPPT跟蹤指標(biāo)表征著其追蹤光伏組串最大功率點(diǎn)的能力，對(duì)于大型地面電站來(lái)說(shuō)，影響組件發(fā)電量的環(huán)境原因主要有早晚陰影對(duì)下排組件遮擋、灰塵覆蓋不均勻、組件衰減不一致、線(xiàn)纜長(zhǎng)度導(dǎo)致的直流壓降等。MPPT功率密度：表征著每路MPPT管理的組件功率大小，該值越小表示精細(xì)程度越高（計(jì)算方法：逆變器額定功率/MPPT跟蹤路數(shù)）；MPPT跟蹤路數(shù)：表征著每臺(tái)逆變器能夠追蹤到最大功率點(diǎn)的個(gè)數(shù)；MPPT跟蹤效率：MPPT效率主要包括靜態(tài)效率和動(dòng)態(tài)效率為NB/T32004-2013《光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范》中要求的必測(cè)項(xiàng)目，按照目前光伏逆變技術(shù)的平均水平，通常要求逆變器的MPPT靜態(tài)效率不得低于99%，MPPT動(dòng)態(tài)效率不低于98%。（4）輸出電流諧波含量低，功率因數(shù)高光伏電站接入電網(wǎng)后，并網(wǎng)點(diǎn)的諧波電壓及總諧波電流分量應(yīng)滿(mǎn)足GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的規(guī)定，光伏電站諧波主要來(lái)源是逆變器，因此逆變器必須采取濾波措施使輸出電流能滿(mǎn)足并網(wǎng)要求。要求諧波含量低于3%，逆變器功率因數(shù)接近于1。（5）具有低電壓耐受能力國(guó)家電網(wǎng)公司《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》Q(chēng)/GDW617-2011中要求大型和中型光伏電站應(yīng)具備一定的耐受電壓異常的能力，避免在電網(wǎng)電壓異常時(shí)脫離，引起電網(wǎng)電源的損失。這就要求所選并網(wǎng)逆變器具有低電壓耐受能力，具體要求如下：a）光伏電站必須具有在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%額定電壓時(shí)能夠維持并網(wǎng)運(yùn)行1s；b）光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，光伏電站必須保持并網(wǎng)運(yùn)行；c）光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓不低于額定電壓的90%時(shí)，光伏電站必須不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。根據(jù)GB/T19964-2012《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》中對(duì)低電壓穿越故障的要求，逆變器必須具備低（零）電壓穿越能力，要求逆變器能夠在電網(wǎng)電壓跌至0時(shí)，保持0.15s并網(wǎng)運(yùn)行，當(dāng)電壓跌至曲線(xiàn)1以下，允許逆變器從電網(wǎng)中切出。（6）系統(tǒng)頻率異常響應(yīng)國(guó)家電網(wǎng)公司《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》Q(chēng)/GDW617-2011中要求大型和中型光伏電站應(yīng)具備一定的耐受系統(tǒng)頻率異常的能力，逆變器頻率異常時(shí)的響應(yīng)特性至少能保證光伏電站在所示電網(wǎng)頻率偏離下運(yùn)行。大型和中型光伏電站在電網(wǎng)頻率異常時(shí)的運(yùn)行時(shí)間要求頻率范圍運(yùn)行要求低于48Hz視電網(wǎng)要求而定48Hz-49.5HZ每次低于49.5Hz時(shí)要求至少能運(yùn)行10分鐘49.5Hz-50.2HZ連續(xù)運(yùn)行50.2Hz-50.5Hz每次頻率高于50.2Hz時(shí)，光伏電站應(yīng)具備能夠連續(xù)2分鐘的能力，同時(shí)具備0.2秒內(nèi)停止向電網(wǎng)線(xiàn)路送電的能力，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間由電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)決定：此時(shí)不允許處于停運(yùn)狀態(tài)的光伏電站并網(wǎng)。高于50.5Hz在0.2秒內(nèi)停止向電網(wǎng)線(xiàn)路送電，且不允許處于停運(yùn)狀態(tài)的光伏電站并網(wǎng)（7）可靠性和可恢復(fù)性逆變器應(yīng)具有一定的抗干擾能力、環(huán)境適應(yīng)能力、瞬時(shí)過(guò)載能力，如在一定程度過(guò)電壓情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)正常運(yùn)行；過(guò)負(fù)荷情況下，逆變器需自動(dòng)向光伏電池特性曲線(xiàn)中的開(kāi)路電壓方向調(diào)整運(yùn)行點(diǎn)，限定輸入功率在給定范圍內(nèi)；故障情況下，逆變器必須自動(dòng)從主網(wǎng)解列。系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)后，在電網(wǎng)電壓和頻率恢復(fù)正常范圍之前逆變器不允許并網(wǎng)，且在系統(tǒng)電壓頻率恢復(fù)正常后，逆變器需要經(jīng)過(guò)一個(gè)可調(diào)的延時(shí)時(shí)間后才能重新并網(wǎng)。（8）具有保護(hù)功能根據(jù)電網(wǎng)對(duì)光伏電站運(yùn)行方式的要求，逆變器應(yīng)具有交流過(guò)壓、欠壓保護(hù)，超頻、欠頻保護(hù)，防孤島保護(hù)，短路保護(hù)，交流及直流的過(guò)流保護(hù)，過(guò)載保護(hù)，反極性保護(hù)，高溫保護(hù)等保護(hù)功能。（9）監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集逆變器應(yīng)有多種通訊接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并發(fā)送到主控室，其控制器還應(yīng)有模擬輸入端口與外部傳感器相連，測(cè)量日照和溫度等數(shù)據(jù)，便于整個(gè)電站數(shù)據(jù)處理分析。由表5.5比較可以看出，各廠(chǎng)家提供的逆變器技術(shù)參數(shù)均滿(mǎn)足國(guó)家電網(wǎng)公司《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》Q(chēng)/GDW617-2011的要求。且絕對(duì)最大輸入電壓及MPPT輸入電壓范圍相差不大，綜合考慮逆變器的價(jià)格和效率以及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逆變器的應(yīng)用情況，本工程可研設(shè)計(jì)階段選用50kW逆變器考慮。

表2.2-3不同功率逆變器主要技術(shù)參數(shù)表2.5組件運(yùn)行方式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，光伏組件陣列的運(yùn)行方式對(duì)發(fā)電系統(tǒng)接收到的太陽(yáng)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(yùn)行方式有固定式、單軸跟蹤、雙軸跟蹤等方式。經(jīng)初步計(jì)算，水平單軸跟蹤方式，系統(tǒng)理論發(fā)電量可提高15%-25%（與固定式比較）；若采用斜單軸跟蹤方式，系統(tǒng)理論發(fā)電量可提高25%-30%（與固定式比較）；若采用雙軸跟蹤方式，系統(tǒng)理論發(fā)電量可提高30%-50%（與固定式比較）。然而實(shí)際工程中效率往往比理論值小，其原因有很多，例如：太陽(yáng)能電池組件間的相互投射陰影，跟蹤支架運(yùn)行難于同步等。根據(jù)已建工程調(diào)研數(shù)據(jù)，若采用斜單軸跟蹤方式，系統(tǒng)實(shí)際發(fā)電量可提高約18%，若采用雙軸跟蹤方式，系統(tǒng)實(shí)際發(fā)電量可提高約25%。在此條件下，以固定安裝式為基準(zhǔn)，對(duì)100kWp光伏陣列采用三種運(yùn)行方式比較如表5.2-1。圖2.5-1各種組件運(yùn)行方式圖表2.5-4光伏系統(tǒng)運(yùn)行方式對(duì)比表項(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（m2）125026002780直接投資增加百分比（%）100115124效益增加百分比（%）100103101運(yùn)行維護(hù)工作量小有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，工作量大有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，工作量大支撐點(diǎn)多點(diǎn)支撐多點(diǎn)支撐單點(diǎn)支撐板面清洗布置集中，清洗方便布置分散，需逐個(gè)清洗，清晰量較大布置分散，需逐個(gè)清晰，清洗量大固定式初始投資較低，且支架系統(tǒng)基本免維護(hù)；自動(dòng)跟蹤式雖然能增加一定的發(fā)電量，但目前初始投資相對(duì)較高，而且后期運(yùn)行過(guò)程中需要一定的維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。另外電池陣列的同步性對(duì)機(jī)電控制和機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件要求較高，自動(dòng)跟蹤式缺乏在場(chǎng)址地區(qū)或相似特殊氣候環(huán)境下的實(shí)際應(yīng)用的可靠性驗(yàn)證，大規(guī)模應(yīng)用的工程也相對(duì)較少。所以推薦使用固定支架安裝。綜合載荷校核分析結(jié)果，支架采用固定2×10雙排支架安裝，橫梁可采用C鋼41×41×2.0；斜梁和立柱可采用C鋼62×41×2.0；水泥配重塊采用400*400*300。

第三章系統(tǒng)能效分析3.1系統(tǒng)效率根據(jù)《GB50797光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》，光伏發(fā)電站發(fā)電量可按下式計(jì)算：式中，——水平面太陽(yáng)能總輻照量（kWh?h/m2，峰值小時(shí)數(shù)）；——發(fā)電量（kW?h）；——標(biāo)準(zhǔn)條件下的輻照度（常數(shù)=1kW?h/m2）；——組件裝機(jī)容量（kWp）——綜合效率。綜合效率系數(shù)K包括：光伏組件類(lèi)型修正系數(shù)、光伏方陣的傾角、方位角修正系數(shù)、光伏發(fā)電系統(tǒng)可用率、光照利用率、逆變器效率、集電線(xiàn)纜損耗、升壓變壓器損耗、光伏組件表面污染修正系數(shù)、光伏組件轉(zhuǎn)換效率修正系數(shù)。1）關(guān)于綜合效率系數(shù)K的計(jì)算η1為光伏組件類(lèi)型修正系數(shù)，一般晶體硅電池取1.0；η2為光伏方陣的傾角、方位角修正系數(shù)，由于此處已經(jīng)將水平面太陽(yáng)輻射量轉(zhuǎn)化為光伏方陣陣列表面的太陽(yáng)輻射量，計(jì)算發(fā)電量采取的是光伏方陣陣列表面的太陽(yáng)輻射量，罩棚組件平鋪傾角為0°，修正系數(shù)取85%，方位角為41°，修正系數(shù)取92%；η3為光伏發(fā)電系統(tǒng)可用率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取98%；η4為光照利用率，由于本方案中光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足在項(xiàng)目地真太陽(yáng)時(shí)上午9時(shí)至下午15時(shí)內(nèi)無(wú)陰影遮擋，因此，取1.0。η5為逆變器利用率，本方案中選取的逆變器效率為99.5%。η6為集電線(xiàn)纜效率修正系數(shù)，本設(shè)計(jì)方案中線(xiàn)路損耗約3%，即集電線(xiàn)纜效率約為97%；η7為光伏組件表面臟污修正系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取95%。η8為光伏組件轉(zhuǎn)換效率修正系數(shù)，綜合考慮所選用組件的溫度系數(shù)、組件失配損失等因素，此處選取光伏組件轉(zhuǎn)換效率修正系數(shù)93%。綜上所述，發(fā)電系統(tǒng)綜合效率系數(shù)K1等于上述各部分效率的乘積，即：K1=η1×η2×……×η8≈80.25%2）系統(tǒng)發(fā)電量的衰減光伏組件的輸出功率在光照及常規(guī)大氣環(huán)境中使用會(huì)有衰減，根據(jù)本項(xiàng)目擬采用的多晶硅太陽(yáng)電池組件性能，最大極限按系統(tǒng)25年輸出功率衰減20.0%計(jì)算。3）并網(wǎng)光伏系統(tǒng)發(fā)電量的測(cè)算項(xiàng)目光伏組件在彩鋼瓦屋頂采用平鋪方式直接安裝，在水泥屋頂采用37°傾斜安裝。結(jié)合系統(tǒng)總效率及太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)，根據(jù)式1可以計(jì)算出每年的發(fā)電量和年均發(fā)電量，即：3.2發(fā)電量計(jì)算3.2.1光伏電站采用270W多晶組件共計(jì)374塊，總裝機(jī)容量約為100.98kWp。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，25年年均發(fā)電量約9.79萬(wàn)kWh，25年總發(fā)電量為244.85萬(wàn)kWh。首年利用小時(shí)數(shù)為1071.0小時(shí)，25年年平均利用小時(shí)數(shù)為969.9小時(shí)。年份每年衰減率（%）每年發(fā)電量(kWh）等效發(fā)電小時(shí)數(shù)（h）12.5108145.671071.020.7107221.351061.830.7106297.0