智能光伏电站可研报告模板 简版光伏阵列+无线通信.docx

智能光伏电站可研报告模板 简版光伏阵列+无线通信.docx

《智能光伏电站可研报告模板 简版光伏阵列+无线通信.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能光伏电站可研报告模板 简版光伏阵列+无线通信.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

智能光伏电站可研报告模板简版光伏阵列+无线通信

使用说明：

黑色字体为参考范本，蓝色字体为可植入内容

第五章光伏发电系统设计及发电量计算

********100MW光伏并网发电项目一期工程总规划装机规模50MWp，采用分块发电、集中并网方案。

本工程共50个1MWp发电单元。

每个发电单元采用1台**kV升压变压器升压至**kV，每10台20kV升压变压器在高压侧并联为1个联合单元，5个联合单元分别接入20kV开关站汇流母线，再由2回20kV出线送入附近110kV变电站。

本工程光伏发电系统主要由光伏发电系统及并网系统组成。

5.1系统方案选择

方案选择应综合考虑：

运行可靠性、可维护性、技术成熟度、未来技术发展趋势等，并结合电站区域的气象条件、地理环境、施工条件、交通运输等实际因素，经技术经济综合比较选用适合大型并网光伏电站使用的解决方案。

光伏发电系统方案类型

智能光伏电站解决方案组网示意图：

传统方案组网示意图：

初始投资分析

智能光伏电站

传统方案

对比

●无直流汇流箱；

●无逆变器房、无集装箱及土建基础；

●减少线缆用量；

●无通讯管理机；

●简化系统结构，降低施工难度，周期短；

●低成本逆变器；

●需要逆变器房或集装箱；

●结构复杂，设备接线复杂，施工难度大，周期长；

持平或略低

技术分析

类型

智能光伏电站解决方案

传统方案

系统效率

83%

79%

技术趋势

“硅进铜退”、“全数字电站”“智能化”

/

可靠性

IP65密封设计，自然散热；

无风扇、熔丝等易损部件；

系统单点故障对整体电站影响小；

IP54防护，风冷，系统需要直流汇流箱、熔丝；

工程施工与维护性

系统简单，部件少，逆变器仅48Kg，施工简单，维护方便；

成套复杂，需要逆变器房或者集装箱，施工周期长；

维护技术要求高，需要专业人员维修；

环境友好性

噪声29dB，无辐射

逆变器机房、集装箱散热噪声大

系统组成

简单

复杂

综合上述技术、经济比较：

智能光伏电站发电量高、长期可靠性高，电网友好，环境友好，且与传统方案初始投资持平，国内外均有大规模应用案例。

综合考虑以上各种因素，本项目推荐选用智能光伏电站解决方案。

5.2太阳能电池组件选择

太阳能电池组件的选择应综合考虑目前已商业化的各种太阳能电池组件的产业形势、技术成熟度、运行可靠性、未来技术发展趋势等，并结合电站区域的气象条件、地理环境、施工条件、交通运输等实际因素，经技术经济综合比较选用适合集中式大型并网光伏电站使用的太阳能电池组件类型。

5.2.1太阳能电池组件类型

5.2.1.1太阳能电池性能技术比较

结合目前国内太阳能电池市场的产业现状和产能情况，选取目前市场上主流太阳电池进行技术比较，各类型电池主要性能如下表所示。

表5-1光伏电池分类汇总表

种

类

类

型

商用

效率

实验

效率

使用

寿命

能力偿

还时间

生产

成本

优点

目前应用范围

晶硅电池

单

晶

硅

15%~17%

24%

25年

2~3年

高

效率高技术成熟

中央发电系统

独立电源

民用消费品市场

多

晶

硅

13%~15%

20%

25年

2~3年

较高

效率较高技术成熟

中央发电系统

独立电源

民用消费品市场

薄膜电池

硅

基

5%~7%

13%

20年

2~3年

较低

弱光效应好

成本相对较低

民用消费品市场

中央发电系统

碲

化

镉

5%~8%

16%

20年

2~3年

相对较低

弱光效应好成本相对较低

民用消费品市场

铜

铟

镓

硒

5%~8%

20%

20年

2~3年

相对较低

弱光效应好成本相对较低

民用消费品市场独立电源

由上表可见，晶硅类电池中单晶硅电池和多晶硅电池最大的差别是单晶硅电

池的光电转化效率略高于多晶硅电池，也就是相同功率的电池组件，单晶硅电池组件的面积小于多晶硅电池组件的面积。

两种电池组件的电性能、寿命等重要指标相差不大，若仅考虑技术性能，在工程实际应用过程中，无论单晶硅电池还是多晶硅电池都可以选用。

晶硅类太阳能电池由于产量充足、制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，被广泛应用于大型并网光伏电站项目。

非晶硅薄膜太阳能电池尽管有转化效率相对较低、占地面积较大、稳定性有待进一步提高等缺点，但随着技术和市场的发展，由于制造工艺相对简单、成本低、不需要高温过程、在弱光条件下性能好于晶硅类太阳能电池等突出的优点，非晶硅薄膜电池所占的市场分额逐渐增加。

5.2.1.2太阳能电池性能经济性比较

随着光伏产业技术进步及市场的发展，各类电池市场价格不断下降，根据目前光伏市场电池、设备等最新报价情况，以固定式安装50MWp装机容量为基准，对全部采用多晶硅太阳能电池组件（方案一）、全部采用非晶硅薄膜太阳能电池组件（方案二）进行比较。

由于多晶硅组件价格较非晶硅组件价格昂贵，方案一总投资较高，方案二的总投资较低；两种方案中逆变系统、升压系统、通信监控系统、变配电工程、房屋建筑工程等公共系统工程造价基本相同，土地、电池组件、汇流箱、电缆、电池组件基础及支架等费用由于选用电池类型不同而有较大差别。

多晶硅组件转化效率比非晶硅高，方案一工程占地面积较小，方案二工程占地面积较大，电缆线路及电缆用量较大，场内道路和防护林业相应增加。

根据国内市场主流产品规格来看，薄膜电池单块组件容量在25Wp~50Wp之间，多晶硅电池单块组件容量在5Wp~300Wp之间，在相同装机容量下，薄膜电池要比多晶硅电池所需组件数量多，并联路数、汇流箱、电池组件的基础及支架、混凝土、钢筋用量都会相应增加。

5.2.1.3太阳能电池类型的确定

综合上述技术、经济比较：

方案一多晶硅电池成熟度较高，效率稳定，国内外均有较大规模应用的实例，但是多晶硅电池相对价格较高，工程投资较大，但

随着光伏产业的不断发展，其硅片厚度和单位能耗持续降低，其成本也在不断下

降；方案二非晶硅电池相对价格较低，总体投资小，但国内还未有大规模薄膜电池的应用实例，技术成熟度较低，稳定性较差。

结合本工程的特点：

（1）本工程区域位于海宁市海堤附近未利用土地，土地费用低，土地费用在整个工程造价中所占的比重较少，而光伏电池组件的造价在工程造价中的比重相对较高（约60%以上），所以有必要降低光伏电池组件价格以节省工程投资；

（2）对于50MWp光伏电站，采用多晶硅光伏电池组件每瓦价格比采用单晶硅光伏电池组件能节省造价10%左右。

综合考虑以上各种因素，本项目推荐选用多晶硅光伏电池组件。

5.2.2太阳能电池组件选型

光伏电池组件是光伏发电系统的核心部件，其各项参数指标的优劣决定了整个光伏发电系统的发电性能。

表征光伏电池组件性能的各项参数为：

标准测试条件下组件峰值功率、最佳工作电流、最佳工作电压、短路电流、开路电压、最大系统电压、组件效率、短路电流温度系数、开路电压温度系数、峰值功率温度系数、输出功率公差等。

光伏电池组件要求具有非常好的耐侯性，能在室外严酷的环境下长期稳定可靠地运行，应是市场主流产品，且获得相关认证。

多晶硅太阳能电池组件的功率规格较多，从5Wp到300Wp国内均有生产厂商生产，且产品应用也较为广泛。

由于本工程装机容量为20MWp，组件用量大，占地面积广，组件安装量大，所以应优先选用单位面积功率较大的电池组件，以减少占地面积、节省线缆、降低组件安装量。

通过市场调查，根据目前技术成熟的大容量电池组件规格，选定电池组件应优先选用单位面积容量大的电池组件，以减少占地面积，降低组件安装量。

初选电池组件规格为250Wp、255Wp、260Wp，其各种技术参数比较见下表。

表5-2各种组件的技术参数及性能比较

电池组件型号与峰值功率（Wp）

250

255

260

最佳工作电流（A）

8.24

8.32

8.41

最佳工作电压（V）

38.4

38.7

38.9

短路电流（A）

8.79

8.88

8.98

开路电压（V）

30.4

30.6

30.9

最大系统电压（V）

1000

1000

1000

组件效率

15.3%

15.6%

15.9%

短路电流温度系数

0.06%/K

0.06%/K

0.06%/K

开路电压温度系数

-0.33%/K

-0.33%/K

-0.33%/K

用初选电池组件建成单位1MWp光伏电站的方案进行比较，见下表。

表5-3不同多晶硅电池组件组成的1MWp方阵的方案比较

方案

参数

方案一

方案二

方案三

组件峰值功率（Wp）

250

255

260

串联数量（块）

4000

3922

3847

1MWP子方阵并联数量（路）

1.0000

1.0001

1.0002

1MWP子方阵组件数量（块）

250

255

260

电站实际安装容量（MWP）

4000

3922

3847

由以上两表可以看出：

采用250Wp组件组成1MWp光伏阵列所使用组件数量最少，可以减少组件间连接点，加快施工进度；且故障几率减少，接触电阻小，线缆用量少，系统整体损耗相应降低。

250Wp组件的最佳工作电流、最佳工作电压、短路电流、开路电压的综合指标较高。

综上所述选用250Wp多晶硅电池组件。

本工程采用该容量等级的电池组件具体参数见下表。

本工程拟建容量50MWp，实际装机50MWp。

表4-4250W多晶硅光伏电池技术参数表

峰值功率（W）

250

开路电压（Voc）

38.4

短路电流（Isc）

8.79

工作电压（Vmppt）

30.4

工作电流（Imppt）

8.24

最大保险丝额定值

15A

尺寸（L*W*H）

1650*990*450

重量（kg）

19.1

最大系统电压（V）

1000VDC

额定电池工作温度（NOCT）

46±2℃

工作温度

-40°C~85°C

Pm温度系数

-0.45%/°C

Voc温度系数

-0.33%/°C

Isc温度系数

0.06%/°C

正面最大静载荷

5400Pa

背面最大静载荷

2400Pa

5.3电池阵列的安装方式设计

5.3.1电池阵列的安装方式选择

固定式安装方式：

有一定的倾角，安装倾角的最佳选择取决于诸多因素，如地理位置、全年太阳辐射分布、直接辐射与散射辐射比例和特定的场地条件等。

水平单轴跟踪安装方式：

通过其在东西方向上的旋转，以保证每一时刻太阳

光与光伏电池板面的法线夹角为最小值，以此来获得较大的发电量。

倾斜单轴跟踪安装方式：

是在固定太阳能电池面板倾角的基础，围绕该倾斜的

轴旋转追踪太阳方位角，以获取更大的发电量。

双轴跟踪安装方式：

通过其对太阳光线的实时跟踪，以保证每一时刻太阳光

线都与太阳能电池板面垂直，以此来获得最大的发电量。

根据已建工程调研数据，结合本项目的实际工程条件，以固定安装式为基准，

对采用以上四种安装方式的优缺点比较如下表所示：

表5-4不同安装方式技术经济参数表

项目

固定安装

水平单轴跟踪

倾斜单轴跟踪

双轴跟踪

发电量（%）

100

118

131

136

利用小时数

1541

1811.3

2010.85

2087.6

安装容量

20MW

20MW

20MW

20MW

安装支架造价

0.7元/瓦

1.8元/瓦

2.5元/瓦

5元/瓦

单位工程静态投

资（元/kW）

10200（以此为

估算基准）

11500

13500

15000

静态总投资

20400

23000

27000

30000

资本金内部收益

率

12.7

11.8

10.34

10.27

经济性

1

2

3

4

根据以上对比分析本工程选用固定式安装方式。

由安装方式比较表可知，固定式安装方式在工程规模较大时综合成本最低，占地面积最小，且抗风能力较好，运行维护的工作量最小。

因此本工程选用固定式安装方式。

5.3.2电池阵列的最佳倾角计算

方阵安装倾角的最佳选择取决于诸多因素，如：

地理位置、全年太阳辐射分布、直接辐射与散射辐射比例、负载供电要求和特定的场地条件等。

对于固定轴式安装电池阵列，其最佳倾角即光伏发电系统全年发电量最大时的倾角。

根据retscreen软件计算结果，可得不同角度倾斜面上各月日平均太阳辐射量。

表5-5固定安装方式不同角度阵列面各月平均太阳辐射量kWh/m2d

序号

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

1月

3.00

3.02

3.05

3.07

3.09

3.11

3.13

3.15

3.17

3.19

3.21

3.22

3.24

2月

3.06

3.07

3.08

3.09

3.10

3.11

3.12

3.13

3.14

3.15

3.15

3.16

3.16

3月

3.21

3.21

3.21

3.22

3.22

3.22

3.22

3.22

3.22

3.22

3.22

3.22

3.21

4月

3.88

3.87

3.87

3.87

3.86

3.85

3.85

3.84

3.83

3.82

3.81

3.80

3.79

5月

4.21

4.20

4.18

4.17

4.16

4.14

4.13

4.11

4.09

4.08

4.06

4.04

4.02

6月

4.00

3.98

3.97

3.95

3.94

3.92

3.91

3.89

3.87

3.85

3.83

3.81

3.79

7月

4.81

4.79

4.77

4.76

4.74

4.72

4.70

4.68

4.65

4.63

4.61

4.58

4.55

8月

4.49

4.48

4.47

4.46

4.45

4.44

4.43

4.42

4.40

4.39

4.37

4.36

4.34

9月

3.83

3.83

3.83

3.84

3.84

3.84

3.83

3.83

3.83

3.83

3.82

3.82

3.81

10月

3.54

3.55

3.56

3.58

3.59

3.60

3.61

3.62

3.63

3.63

3.64

3.65

3.65

11月

3.14

3.16

3.18

3.20

3.22

3.24

3.26

3.28

3.30

3.32

3.33

3.35

3.36

12月

3.15

3.18

3.21

3.24

3.27

3.29

3.32

3.35

3.37

3.40

3.42

3.44

3.46

月均

3.70

3.70

3.71

3.71

3.71

3.71

3.71

3.71

3.71

3.71

3.71

3.71

3.70

从上表和上图可以看出，倾角等于19°~28°时全年接受到的太阳能辐射能

量最大，但为方便人工安装，后期维护及清理灰尘，以及支架的稳定性角度考虑，将安装角度确定为19°较为合适。

安装角度为19°时月均太阳辐射量为

3.71kWh/m2.d。

当电池阵列采用19°倾角安装时，倾斜面上的各月平均太阳辐射量见下表。

表5-6最佳倾角各月平均太阳辐射量（MJ/m2·m）

1月

2月

3月

4月

5月

6月

339.95

310.56

358.64

418.00

466.84

428.69

7月

8月

9月

10月

11月

12月

532.75

499.30

414.16

397.80

343.55

358.32

电池阵列安装方式如下图所示。

图5-3电池阵列安装方式示意图

5.4逆变器的选择

5.4.1逆变器的技术指标

逆变器也称逆变电源，是将直流电能转换成交流电能的变流装置。

逆变器按输入直流电源性质分类，可分为电压源型逆变器和电流源型逆变器。

本工程并网光伏发电系统中的逆变控制技术是有源逆变，其运行条件需依赖强大的电网支撑。

为了获得更优的控制性能，并网逆变器采用输出电流源的方式并网。

对于逆变器的选型，通过以下几个方面的指标比较进行选择：

1）逆变器输出效率：

大功率逆变器在满载时，效率必须在90%或95%以上。

中小功率的逆变器在满载时，效率必须在85%或90%以上。

即使工作在逆变器额定功率10%的情况下，也要保证90%（大功率逆变器）以上的转换效率。

2）逆变器输出波形：

为使光伏阵列所产生的直流电源逆变后向公共电网并网供电，就必须对逆变器的输出电压波形、幅值及相位等于公共电网一致，实现无扰动平滑电网供电。

输出电流波形良好，波形畸变以及频率波动低于门槛值。

3）逆变器输入直流电压的范围：

要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳能光伏电池的端电压随负载和日照强度的变化范围比较大。

就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内正常工作，并保证交流输出电压稳定。

4）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、瞬时过载能力及各种保护功能，如：

逆变器自然散热无外置风扇等。

逆变器主要技术指标还有：

额定容量；输出功率因数；额定输入电压、电流；电压调整率；负载调整率；谐波因数；总谐波畸变率；畸变因数；峰值子数等。

5.4.2逆变器选型

目前常用的逆变器有组串式逆变器、集中型逆变器和微型逆变器，从全球市场来看，组串式逆变器已占了光伏逆变器行业的主导地位。

（1）组串式逆变器

组串式并网逆变器是基于模块化的概念，即把光伏方阵中每个光伏组串输入到一台指定的逆变器中，多个光伏组串和逆变器又模块化地组合在一起，所有逆变器在交流输出端并联，并网组串式逆变器应用于地面电站，具有高发电量、高可靠性、安全性高、易安装维护等优点，已成为现在国际市场上最流行的逆变器。

目前许多大型光伏电站使用组串式逆变器。

主要优点是不受组串间光伏电池组件性能差异和局部遮影的影响，可以处理不同朝向和不同型号的光伏组件，也可以避免部分光伏组件上有阴影时造成巨大的电量损失，提高了发电系统的整体效率。

随着电站的运行时间越长，组件不适配、衰减、虚接等原因，组件个体差异不断增大，组件的精细化管理优势越发明显，组串式发电量提升将会更加明显。

技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增强了系统的可靠性。

例如对集中式电站来说，直流保护是永远但是又几乎是无解的难题，有的电站采取了在汇流箱加防反二极管措施以解决故障扩大化问题，但随之带来系统效率降低、汇流箱成本大幅上升问题，而组串式电站已在逆变器有强大的保护功能，并且天然的规避某一串直流短路能量倒灌问题，集中式最为头痛的直流故障问题对组串式而言自然消失。

另外施工成本方面，传统的集中式地面电站不仅涉及PV组件、支架、逆变器、箱变、汇流及配电设备施工，还包含大量土建活动，如地基制作，砖瓦逆变器房建造，整个项目建造成本较高，由于组串式逆变器没有需要较大人力以及较长工期的逆变房等土建建设，也减少了直流柜、集中式逆变器等需要专门车辆工具搬运的大中型设备，电站工程施工难度降低、工期更短。

集中式逆变器对环境适应性要求高，需要达到设备防尘和良好的通风散热条件，实际运维过程出现的产品故障率高；同时对于工程维护技能要求高，问题定位及解决周期长、难度大导致电站运维成本高。

组串式电站利用逆变器本身的智能故障监测、直流保护等功能，可以方便地实现智能运维功能，有异常时逆变器上报故障告警到中控室，并且借助网管系统可精确定位到故障组串及其物理位置，实现故障精确定位及快速排查能力。

在占用60％的直流故障排查上工作量可以降低到1/3以下。

2）集中式逆变器

集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般功率大的使用三相的IGBT功率模块，功率较小的使用场效应晶体管，同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量，使他非常接近于正弦波电流。

最大特点是系统的功率高，成本低，但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配（特别是组件因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时），采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电性能的下降。

同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。

最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发信的逆变器的拓扑连接，以获得部分负载情况下的高效率。

3）微型逆变器

在传统的PV系统中，每一路组串型逆变器的直流输入端，会由10块左右光伏电池板串联接入。

当10块串联的电池板中，若有一块不能良好工作，则这一串都会受到影响。

若逆变器多路输入使用同一个MPPT，那么各路输入也都会受到影响，大幅降低发电效率。

在实际应用中，云彩，树木，烟囱，动物，灰尘，冰雪等各种遮挡因素都会引起上述因素，情况非常普遍。

而在微型逆变器的PV

系统中，每一块电池板分别接入一台微型逆变器，当电池板中有一块不能良好工

作，则只有这一块都会受到影响。

其他光伏板都将在最佳工作状态运行，使得系统总体效率更高，发电量更大。

在实际应用中，若组串型逆变器出现故障，则会引起几千瓦的电池板不能发挥作用，而微型逆变器故障造成的影响相当之小。

本工程安装容量50mwp，可不考虑微型逆变器。

本工程场址地形狭长，组件分布相对分散，采用集中式逆变器时，系统主要包括光伏组件、直流电缆、直流汇流箱、直流配电柜、逆变器、交流线缆、逆变器房、升压变压器、电网，而采用组串式逆变器时，系统包括组件、直流电缆、逆变器、交流线缆、交流汇流箱、升压变压器和电网，系统更加简单，系统效率更高。

组串式相对于集中式在电站25年生命周期内不仅能带来发电量高，更能有效解决光伏电站售后交付和运维中长期存在的烦恼，组串式解决方案无论在初期运维还是后期运维上，都有着明显优势。

组串式解决方案通过精细化管理和智能化管理，显著提高了电站建设和运维水平。

因此本工程综合考虑国内外光伏并网逆变器各种型号产品，经比较，逆变器选择28KW组串式逆变器。

28kW逆变器的主要技术参数如下表所示。

表5-7逆变器主要技术参数

技术参数

SUN2000-28KTL

效率

最高效率

98.7%

欧洲效率

98.4%

输入

最大输入功率

28200W

最大输入电压

1000V

最大输入电流（每路MPPT）

18A

最低工作电压

200V

MP