农光互补20MW农业大棚光伏电站项目光伏发电电池阵列单元的选择和发电量估算设计方案.doc
农光互补20MW农业大棚光伏电站项目光伏发电电池阵列单元的选择和发电量估算设计方案1.1阵列单元光伏电池组件选择光伏发电系统通过将大量的同规格、同特性的太阳能电池组件，经过若干电池组件串联成一串以达到逆变器额定输入电压，再将这样的若干电池板并联达到系统预定的额定功率。这些设备数量众多，为了避免它们之间的相互遮挡，须按一定的间距进行布置，构成一个方阵，这个方阵称之为光伏发电方阵。其中由同规格、同特性的若干太阳能电池组件串联构成的一个回路是一个基本阵列单元。每个光伏发电方阵包括预定功率的电池组件、逆变器和低压配电室等组成。若干个光伏发电方阵通过电气系统的连接共同组成一座光伏电站。（1） 太阳能电池分类太阳电池种类繁多，形式各样，按基体材料分类主要有以下几种：a） 硅太阳电池：主要包括单晶硅（Single Crystaline-Si）电池、多晶硅电池、非晶硅电池、微晶硅电池以及HIT电池等。b） 化合物半导体太阳电池：主要包括单晶化合物电池如砷化镓电池、多晶化合物电池如铜铟镓硒电池、碲化镉电池等、氧化物半导体电池如Cr2O3和Fe2O3等。c） 有机半导体太阳电池：其中有机半导体主要有分子晶体、电荷转移络合物、高聚物三类。d） 薄膜太阳电池：主要有非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池、化合物半导体薄膜电池、纳米晶薄膜电池等。目前市场生产和使用的太阳能光伏电池大多数是用晶体硅材料制造的，随着晶体硅太阳能电池生产能力和建设投资力度的不断增长，一些大型新建、扩建项目也陆续启动，同时薄膜太阳能电池项目的建设也不断扩大，产能也在不断上升，薄膜电池中非晶硅薄膜电池所占市场份额最大。通过市场调查，国内主流厂商生产的多晶硅太阳能组件应用于大型并网光伏发电系统的，其目前主流规格大多为250Wp、255Wp.综合考虑组件效率、技术成熟性、市场占有率，以及采购订货时的可选择余地，本工程选择 多晶250Wp的电池组件。表5-1太阳能电池组件参数表项目单位数量峰值功率（Pmax）Wp250开路电压（Voc）V37.6短路电流（Isc）A8.92工作电压（Vmp）V29.8工作电流（Imp）A8.39短路电路温度系数%/(0.065±0.015)开路电压温度系数%/-(0.35±0.05)功率温度系数%/-(0.45±0.05)安装尺寸mm1640×992×45重量Kg19.51.2逆变器的选择1.2.1逆变器的技术指标作为光伏发电系统中将直流电转换为交流电的关键设备之一，其选型对于发电系统的转换效率和可靠性具有重要作用。结合国家电网公司光伏电站接入电网技术规定的及其它相关规范的要求，在本工程中逆变器的选型主要考虑以下技术指标：1）转换效率高逆变器转换效率越高，则光伏发电系统的转换效率越高，系统总发电量损失越小，系统经济型也越高。因此在单台额定容量相同时，应选择效率高的逆变器。本工程要求大容量逆变器在额定负载时效率不低于95%，在逆变器额定负载10%的情况下，也要保证90%（大功率逆变器）以上的转换效率。逆变转换效率包括最大效率和欧洲效率，欧洲效率是对不同功率点效率的加权，这一效率更能反映逆变器的综合效率特性。而光伏发电系统的输出功率是随日照强度不断变化的，因此选型过程中应选择欧洲效率高逆变器。2）直流输入电压范围宽太阳电池组件的端电压随日照强度和环境温度变化，逆变器的直流输入电压范围宽，可以将日出前和日落后太阳辐照度较小的时间段的发电量加以利用，从而延长发电时间，增加发电量。如在落日余晖下，辐照度小电池组件温度较高时电池组件工作电压较低，如果直流输入电压范围下限低，便可以增加这段时间的发电量。3）最大功率点跟踪太阳电池组件的输出功率随时变化，因此逆变器的输入终端电阻应能自适应于光伏发电系统的实际运行特性，随时准确跟踪最大功率点，保证光伏发电系统的高效运行。4）输出电流谐波含量低，功率因数高光伏电站接入电网后，并网点的谐波电压及总谐波电流分量应满足GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波的规定，光伏电站谐波主要来源是逆变器，因此逆变器必须采取滤波措施使输出电流能满足并网要求。要求谐波含量低于3%，逆变器功率因数接近于1。5）具有低电压耐受能力国家电网公司光伏电站接入电网技术规定中要求大型和中型光伏电站应具备一定的耐受电压异常的能力，避免在电网电压异常时脱离，引起电网电源的损失。这就要求所选并网逆变器具有低电压耐受能力，具体要求如下;a)光伏电站必须具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行1s；b)光伏电站并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，光伏电站必须保持并网运行；c)光伏电站并网点电压不低于额定电压的90%时，光伏电站必须不间断并网运行。6）系统频率异常响应国家电网公司光伏电站接入电网技术规定中要求大型和中型光伏电站应具备一定的耐受系统频率异常的能力，逆变器频率异常时的响应特性至少能保证光伏电站在表5-6所示电网频率偏离下运行。表5-2 大型和中型光伏电站在电网频率异常时的运行时间要求频率范围运行要求低于45HZ视电网要求而定48HZ49.5HZ每次低于49.5HZ时要求至少能运行10MIN49.5HZ50.2HZ连续运行50.2HZ50.5HZ每次频率高于50.2HZ时，光伏电站应具备能够连续2MIN的能力，同时具备0.2S内停止向电网线路送电的能力，实际运行时间由电网调度机构决定；此时不允许处于停运状态的光伏电站并网。高于50.5HZ在0.2S内停止向电网线路送电，且不允许处于停运状态的光伏电站并网。7)可靠性和可恢复性逆变器应具有一定的抗干扰能力、环境适应能力、瞬时过载能力，如在一定程度过电压情况下，光伏发电系统应正常运行；过负荷情况下，逆变器需自动向光伏电池特性曲线中的开路电压方向调整运行点，限定输入功率在给定范围内；故障情况下，逆变器必须自动从主网解列。系统发生扰动后，在电网电压和频率恢复正常范围之前逆变器不允许并网，且在系统电压频率恢复正常后，逆变器需要经过一个可调的延时时间后才能重新并网。8)具有保护功能根据电网对光伏电站运行方式的要求，逆变器应具有交流过压、欠压保护，超频、欠频保护，防孤岛保护，短路保护，交流及直流的过流保护，过载保护，反极性保护，高温保护等保护功能。9)监控和数据采集逆变器应有多种通讯接口进行数据采集并发送到主控室，其控制器还应有模拟输入端口与外部传感器相连，测量日照和温度等数据，便于电站数据处理分析。1.2.2逆变器的选型综合以上因素考虑，本项目选用山亿新能源30KW组串型逆变器。1.3光伏组件及安装方式选型本项目选用伯乐达电力公司多晶硅组件。本项目选用固定支架约33度倾角安装。1.4上网电量估算光伏电站的第一年发电量为光伏电站的最大理论发电量乘太阳电池组件第一年的衰减系数。根据光伏组件年衰减情况分析表，按光伏电站使用寿命25年进行电站全寿命上网电量计算：表5-3 本工程逐年理论发电量统计表年份组件功率衰减率25年发电量第1年2.50%24,463,140第2年3.20%24,287,507第3年3.90%24,111,874第4年4.60%23,936,242第5年1.30%23,760,609第6年6.00%23,584,976第7年6.70%23,409,343第8年7.40%23,233,710第9年8.10%22,882,445第10年8.80%22,706,812第11年9.50%22,531,179第12年10.20%22,355,546第13年10.90%22,179,914第14年11.60%22,004,281第15年12.30%21,828,648第16年13.00%21,653,015第17年13.70%21,447,382第18年14.40%21,301,750第19年11.10%21,126,117第20年11.80%20,950,484第21年16.50%20,774,851第22年17.20%20,599,218第23年17.90%20,423,586第24年18.60%20,423,586第25年19.30%20,247,953合计558,888,660计算结果：根据组件逐年衰减情况，计算出本工程电站建成后第一年上网发电量为2446万KW·h，运行20年的总发电量约4.56亿KW·h，年平均发电量为2279万KW·h。
