10MWP太阳能光伏并网发电电站项目总体方案设计

1、10MWP太阳能光伏并网发电电站项目总体方案设计5.1设计方案比较5.1.1光伏组件比较光伏电池组件种类很多，即：“单晶硅”，“多晶硅”，“非晶硅”，“CIS”等。选择的原则可参照供货商的价格、产品供货情况、保障、效率等。一般“单晶硅”或“多晶硅”应为首选，是当前普遍采用的光伏组件。就二者而言，“单晶硅”比“多晶硅”具有更好的性价比。硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成熟的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己近成熟，在电池制作中，一般都釆用表面织构化、发射区钝化、分区

2、掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所釆用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把13nm厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合.通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率。通过以上制得的电池转化效率超过23%,最大值可达23.3%。多晶硅太阳能电池的生产工艺与单晶硅基本相同，使用了多晶硅铸锭工艺取代单晶硅硅棒生长工艺，成本有所降低。当前多晶硅光伏电池组件的转换效率超过14%。非晶硅薄膜太阳能电池的成本低，便于大规模

3、生产，普遍受到人们的重视并得到迅速发展。70年代初，Carlson等就已经开始了对非晶硅电池的研制工作，近几年它的研制工作得到了迅速发展，当前世界上己有很多家公司在生产该种电池产品。非晶硅太阳能电池因为具有较高的转换效率和较低的成本及重量轻等特点，有着极大的潜力。但同时因为它的稳定性不高，直接影响了它的实际应用。CIS作为太阳能电池的半导体材料，具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，因为锢和硒都是比较稀有的元素，所以，这类电池的发展又必然受到限制。5.L2光伏组件安装方式比较通常，光伏系统方阵支架的类型有简单的固定支架和相对复杂

4、的跟踪系统。太阳跟踪系统是一种支撑光伏方阵的装置，它精确地移动以使太阳入射光线射到方阵表面上的入射角最小。这样太阳入射辐射（即收集到的太阳能）最大。光伏跟踪器可分为“平单轴跟踪”、“斜单轴跟踪”和“双轴跟踪”等几种类型。固定式安装：按最佳倾斜角度将太阳能电池固定到地面上，前后排太阳能电池以相互不遮挡为宜。平单轴跟踪器：它通过围绕位于光伏方阵面上的一个轴旋转来跟踪太阳。该轴能够在任意方向，通常取东西横向，南北横向，或平行于地轴的方向。只能进行一种跟踪，或者方位角，或者高度角。斜单轴跟踪器：它将高度角固定（一般为当地的纬度角），在一个相对垂直的轴上转动，跟踪方位角。双轴跟踪器：它通过旋转两个轴，使

5、方阵表面始终和太阳光垂直。既能跟踪方位角也能跟踪高度角。太阳能跟踪装置有被动式或电驱动式两种。被动式的跟踪装置适用规模较小的光伏系统。电驱动式在国外己经有大规模的应用，国内这两年也做了大量的应用示范，技术基本成熟。不同跟踪系统在当地条件下对发电量（与固定支架相比）的影响不同。据测算和实际验证，双轴跟踪器能使方阵能量输出提高34%,单轴跟踪器能使方阵能量输出提高10%以上，斜轴跟踪器能使方阵能量输出提高24%。跟踪系统在提高发电量的同时，使系统的建设成本明显增加（双轴跟踪器斜单轴跟踪器平单轴跟踪器），但就其性价比来说：太阳能跟踪的方阵其性价比要优于固定的方阵。5.1.3并网逆变器比较光伏并网逆变

6、器是光伏发电系统中的关键设备，对于提高光伏系统的效率和可靠性具有举足轻重的作用。并网逆变器应具有以下功能：系统效率高；MPPT自寻优技术；显示功能；通讯接口；监控功能；完善的保护功能；宽直流输入电压范围；人性化界面，可通过按键设定各项参数；可实现与多台逆变器并联组合运行等特点。通过对当前国内外技术及商业化比较成熟的大型并网逆变器进行分析，同时考虑系统稳定、高效、灵活运行，以及光伏电池阵列接线排布便捷等因素。光伏电站是通过具有各种技术特点的逆变器连接到电网上的，大型并网光伏发电系统使用的逆变器结构一般为集中型逆变器。在大于lOkWp的光伏发电系统中，很多并行的光伏组串被连接到同一台集中逆变器的直

7、流输入侧。这类逆变器的最大特点的效率高，成本低。当前世界上集中逆变器的额定功率最大为1MW。大型集中逆变器可直接通过一个中压变压器与中压电网(10kV或35kV)连接，省去低压变压器，减少逆变器输出交流侧电缆损耗，提高发电效率。5.1.4技术方案综合比较为了评价各种技术方案的经济技术性能，分别对以下五种技术方案进行估算。五种方案为：晶体硅光伏组件固定式阵列安装方案、非晶硅光伏组件固定式阵列安装方案、晶体硅光伏组件平单轴跟踪阵列安装方案、晶体硅光伏组件斜单轴跟踪阵列安装方式和晶体硅光伏组件双轴跟踪阵列安装方式。以晶体硅光伏组件固定式阵列安装方案的工程综合造价和发电量数据作为基准数据，非晶硅光伏组

8、件固定式阵列安装方案，系统总成本提高16.6%,但是并没有提高发电量;晶体硅光伏组件平单轴跟踪阵列安装方案，系统总成本提高3.4%,系统发电量提高18%左右；晶体硅光伏组件斜单轴跟踪阵列安装方式，系统总成本提高10%,系统发电量提高20%左右；晶体硅光伏组件双轴跟踪阵列安装方式，系统总成本提高18.2%,系统发电量提高35%左右。5.1.5结论根据以上光伏技术方案的经济技术分析，结合当地实际情况，综合考虑投资回报等各方面因素最后确定：敦煌lOMWp光伏电站釆用晶体硅光伏组件平单轴跟踪阵列安装方案。5.2敦煌lOMWp光伏电站总体方案描述5.2.1总体方案概述根据项目建设规模和当前的技术发展水平

9、，综合考虑工程建设的管理、施工和电站的运行和维护管理等方面，本项目总体技术方案釆用“集中安装、多路升压、统一上网”的“模块化”技术方案。敦煌10MW光伏电站共安装lOMWp多晶硅太阳能光伏组件，釆用地面平单轴跟踪式阵列安装，使用500kVA光伏并网逆变器20台，lOOOkVA升压变压器10台，设35kV开闭所1座，接入敦煌市35kV电网。5.2.2光伏电站组成并网光伏电站主要由光伏阵列、并网逆变器、输配电系统和远程监测系统组成，包括太阳电池组件、直流电缆及汇流箱、逆变器、升压设备、交流电缆、35kV输配电母线段、35kV开闭所等。其中，光伏组件到逆变器的电气系统称为光伏发电系统单元，35kV交

10、流输配电部分是常规电力输配电系统。光伏阵列将太阳能转换为直流电能，通过汇流箱（直流配电箱）传送到与之相连接的逆变器的直流输入端；逆变器采用MPPT（最大功率跟踪）技术使光伏阵列保持最佳输出状态，同时将直流电转换成为与电网频率和相位均相同的交流电能，符合电网并网发电的要求；逆变器发出的交流电能经过升压变压器和开闭所汇流后，统一接入35kV电网。光伏并网逆变器本身带有数据采集和通讯功能，能够监测光伏阵列的电压、电流等直流侧运行参数，电网的电压、频率、逆变器输出电流、功率、功率因数等交流侧运行参数,以及太阳辐射、风速、温度等环境参数。将光伏电站中的逆变器通讯接口用数据总线连接，逆变器运行数据通过配套

11、的监控设备的汇总和存储，再传送到监控计算机上，通过配套的专用监测软件提供给光伏电站工作人员使用。监控设备还能够连接Internet,实现远程监测的功能。光伏并网逆变器发出的交流电是低压交流电，经过升压变压器升压为35kV中压交流电，经35kV开闭所汇流后，统一接入35kV中压电网。因为光伏电站逆变器发出的交流电功率因数大于99%,全部为有功功率，升压系统不设无功补偿装置。光伏电站的升压设备和开闭所按常规电力系统要求设计继电保护和通讯调度单元，35kV电力运行数据送地区电网调度中心。5.2.3光伏发电系统单元方案敦煌10MW光伏电站釆用IMWp光伏发电系统为1个模块设计，共10个IMWp光伏系统模块。每个光伏系统模块釆用lOOkWp单轴跟踪式阵列10套，安装IMWp多晶硅太阳能光伏组件，接入2台500kVA光伏并网逆变器，所发出的交流电接入1台WOOkVA升压变压器，升压至35kV电压等级。IMWp光伏系统模块技术方案见图5.3o5.2.4电网接入系统方案敦煌lOMWp光伏电站电气主接线方案：10MW光伏电站分为1