農(nóng)光互補(bǔ)光伏分布式發(fā)電項(xiàng)目系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及發(fā)電量計(jì)算設(shè)計(jì)方案

農(nóng)光互補(bǔ)光伏分布式發(fā)電項(xiàng)目系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及發(fā)電量計(jì)算設(shè)計(jì)方案1.1光伏組件選型1.1.1光伏電池分類光伏電池分類有基本分類、結(jié)構(gòu)分類、用途分類，工作方式分類等四大類分類方法。晶體硅光伏電池晶體硅光伏電池單晶硅多晶硅硅基薄膜光伏電池非晶硅微晶硅納米硅化合物光伏電池有機(jī)半導(dǎo)體光伏電池1）光伏電池基本分類2）按結(jié)構(gòu)分類：同質(zhì)結(jié)光伏電池、異質(zhì)結(jié)光伏電池。3）按用途分類：空間光伏電池、地面光伏電池。4）按工作方式分類：平板光伏電池，聚光光伏電池。幾種主要的光伏電池板見圖1.1-1。單晶硅太陽電池多晶硅太陽電池非晶硅薄膜太陽電池高倍聚光太陽電池圖1.1-1幾種光伏電池板圖1.1.1光伏電池選擇幾種光伏電池板光電轉(zhuǎn)換效率如表1.1-1。表1.1-1光伏電池板光電轉(zhuǎn)換效率電池種類實(shí)驗(yàn)室最高效率商業(yè)化批量生產(chǎn)效率多晶硅光伏電池20.3%16%單晶硅光伏電池24.7%17%非晶硅薄膜光伏電池12.8%6-8%碲化鎘（CdTe）19.5%12-14%銅銦鎵硒（CIGS）16.5%9-11%高倍聚光光伏電池42.7%薄膜光伏電池多用于附著建筑物表面，其柔性好，但光電效率比晶體硅低。本工程廠址雖荒地，所以應(yīng)選取轉(zhuǎn)換效率較高的光伏電池，此處暫不推薦薄膜電池?；衔锕夥姵匕ㄉ榛夒姵兀涣蝽诨k電池；銅銦鎵硒電池等。碲、銦、硒地殼中含量少。同時(shí)砷、鎘、銦都是有毒物質(zhì)，對(duì)人身體有害。所以本工程不推薦化合物光伏電池。有機(jī)半導(dǎo)體電池正在發(fā)展階段，國內(nèi)沒有規(guī)模使用的實(shí)例，發(fā)電效率不詳暫不推薦。聚光光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率高，但需要配備一套包括聚光器，散熱器，跟蹤器及機(jī)械傳動(dòng)等的聚光系統(tǒng)。因?yàn)榫酃馐闺姵匕遄儫?，而在同樣的光照下，電池的輸出功率隨溫度升高而降低，每升高1℃效率下降0.110%～0.45%，所以必須有散熱器。不跟蹤太陽光聚光器聚光效果不理想，發(fā)電量提高有限，與加入聚光器的價(jià)格相比不合算，所以要加入跟蹤系統(tǒng)，有跟蹤系統(tǒng)就要有傳動(dòng)系統(tǒng)。如此一來系統(tǒng)維護(hù)也是一筆開銷。聚光電池很早就開始研究，是研究的一種方向，但與硅電池在商業(yè)運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益上的較量還有很長的路，有很多技術(shù)難關(guān)要攻克。晶體硅光伏電池以絕對(duì)優(yōu)勢占據(jù)著光伏電池市場，主要是由于地球上硅原材料貯量豐富，晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，硅半導(dǎo)體器件工藝成熟，對(duì)環(huán)境的影響很小，而且有希望進(jìn)一步提高光電效率降低生產(chǎn)成本。目前晶體硅電池占各種形式的光伏電池總量的93%。綜上所述，本工程推薦使用晶體硅電池。晶體硅光伏電池中，單晶硅比多晶硅轉(zhuǎn)換效率高。單晶硅電池單片光電轉(zhuǎn)換效率約為17%左右，多晶硅電池單片光電轉(zhuǎn)換效率約為16%。單晶硅比多晶硅光電轉(zhuǎn)換效率高約1%。但在制成組件后，由于單晶硅單片倒角形狀的空隙效應(yīng)，比較單位面積組件的效率，單晶硅與多晶硅相差不大。以某公司生產(chǎn)的組件為例，容量190W單晶硅組件，規(guī)格1580×808mm，每平米組件148.8W；容量240W單晶硅組件，規(guī)格1575×1082mm，每平米組件140.8W；容量260W多晶硅組件，規(guī)格1650×992mm，每平米組件158.8W；容量280W多晶硅組件，規(guī)格1957×992mm，每平米組件144.2W?？梢?，在單位面積發(fā)電容量上單晶硅組件并無明顯優(yōu)勢，從而在降低直流系統(tǒng)投資、降低基礎(chǔ)和支架投資和工程量、減少占地等方面，單晶硅組件也無明顯優(yōu)勢。因此根據(jù)上述分析可知，本工程擬選用合肥本地企業(yè)晶澳的產(chǎn)品。本項(xiàng)目擬采用晶澳在合肥生產(chǎn)的太陽能電池多晶硅組件，多晶硅太陽電池組件采用了新型EVA及層壓封裝技術(shù)，改變了以往傳統(tǒng)的PVC封裝方式，增強(qiáng)了產(chǎn)品的穩(wěn)定性能，提高了戶外安裝抵抗惡劣環(huán)境侵蝕的能力，因此有效地提高了產(chǎn)品使用壽命。該產(chǎn)品的最大優(yōu)勢在于其較高的性價(jià)比。由于采用了能夠抵抗惡劣天氣的接線盒，因此多晶硅太陽電池組件可以適合于從單個(gè)組件到大型網(wǎng)狀連接的各種應(yīng)用。在戶外較高的環(huán)境溫度下，多晶硅太陽電池性能會(huì)發(fā)生變化，取決于當(dāng)時(shí)的溫度，光譜以及其他相關(guān)因素。但可以肯定的是：多晶硅較之單晶硅或非晶硅性價(jià)比更高。圖1.1-2多晶硅太陽能電池組件實(shí)物圖255wp多晶硅透光型太陽能組件參數(shù)如下表所示：表1.1-3255wp多晶硅透光型太陽能組件參數(shù)表序號(hào)參數(shù)名稱性能參數(shù)1生產(chǎn)廠家合肥晶澳太陽能2型號(hào)JAP660-255/3BB3峰值功率255W4工作電壓30.29V5轉(zhuǎn)化效率11.59%6工作電流8.42A7開路電壓37.82V8外形尺寸1650mm*991mm*40mm9工作溫度-40℃～85℃10壽命25年以上結(jié)構(gòu)圖如下所示：圖1.1-4多晶硅電池結(jié)構(gòu)圖圖1.1-5光伏組件板外形圖1.2光伏陣列運(yùn)行方式選擇1.2.1安裝方式選擇對(duì)光伏電池的支撐分為固定，單軸跟蹤，雙軸跟蹤等方式，單軸跟蹤，雙軸跟蹤等跟蹤系統(tǒng)可大大提高電池板的利用率，單軸水平跟蹤：提高40%；單軸跟蹤傾緯度角：提高51%；雙軸高精度跟蹤：提高56%。但其跟蹤系統(tǒng)目前并未十分完善，轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)出錯(cuò)或機(jī)械故障都會(huì)使發(fā)電量大大降低，同時(shí)需要技術(shù)人員維護(hù)，投入較大，收益風(fēng)險(xiǎn)大。固定支架結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，收益穩(wěn)定。圖1.2-1各種組件安裝方式圖表1.2-1光伏系統(tǒng)安裝方式對(duì)比表項(xiàng)目發(fā)電量提高成本提高占地面積支架故障維護(hù)量固定式111基本沒有水平單軸1.1-1.21.21少量斜單軸(傾緯度角)1.2-1.31.22較多雙軸跟蹤1.3-1.41.32-3較多綜上所述，本工程推薦使用固定支架安裝。1.2.2最佳安裝傾角的選擇太陽能電池陣列的安裝傾角對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率影響很大，通過對(duì)工程所在地太陽總輻射、直射輻射、散射輻射數(shù)據(jù)的分析，確定固定式安裝的最佳傾角即光伏系統(tǒng)全年發(fā)電量最大時(shí)的傾角。1.2.2.1傾斜面輻射分析傾斜面輻射量計(jì)算模型為增加光伏組件表面接受的太陽輻射量，在赤道以外地區(qū)，工程設(shè)計(jì)中通常將光伏組件朝向地球赤道方向傾斜一定角度。確定朝向赤道傾斜面上的太陽輻射量，通常采用Klein提出的計(jì)算方法：傾斜面上的太陽輻射總量Ht由直接太陽輻射量Hbt、天空散射輻射量Hdt和地面反射輻射量Hrt三部分組成。其計(jì)算公式為：Ht=Hbt+Hdt+Hrt因此，對(duì)于確定的地點(diǎn)，在已知全年各月水平面上的平均太陽輻射資料（總輻射量、直接輻射量或者散射輻射量）后，便可以計(jì)算出不同傾角的傾斜面上的全年各月的平均太陽輻射量。相關(guān)計(jì)算參數(shù)的確定太陽赤緯的確定赤緯角是指地心和太陽中心的連線與其天赤道平面投影之間的夾角，也可以理解為太陽光線與地球赤道面的交角。赤緯度是反映地球繞太陽公轉(zhuǎn)規(guī)律的角度變量，用δ來表示。太陽赤緯度隨季節(jié)變化，按庫珀（cooper）方程計(jì)算，見下式：δ＝式中：n為一年中的天數(shù)，如在1月1日，n=1，以此類推。根據(jù)此公式，計(jì)算得到一年各天的太陽赤緯角。各月傾斜面日落太陽時(shí)角的計(jì)算太陽時(shí)角是指太陽中心點(diǎn)到地心的連線與天子午線之間的夾角，簡稱時(shí)角。太陽正午時(shí)刻的時(shí)角為0°，上午時(shí)角為負(fù)值，下午為正值，太陽時(shí)角是反映一天內(nèi)日照時(shí)間長短的指標(biāo)。水平面、傾斜面上的日落時(shí)角可依據(jù)如下計(jì)算公式：hs＝cos?1（?tanφtanδ）hs′＝min{hs，cos-1（-tan（φ-s）tanδ）}式中：hs：水平面上的日落時(shí)角；hs′：傾斜面上的日落時(shí)角；φ：當(dāng)?shù)鼐暥?；δ：太陽赤緯度；s：太陽能電池板傾角。根據(jù)以上公式，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?、太陽赤緯角等相關(guān)參數(shù)，便可計(jì)算出水平面上的日落時(shí)角和某一傾角s傾斜面上的日落時(shí)角。大氣層外太陽水平輻射量的確定大氣層外太陽水平輻射量是指在沒有地球大氣影響的情況下，水平面上的太陽輻射量。其計(jì)算公式如下：H0＝式中：H0：大氣層外水平面上輻射量；n：一年中的天數(shù)；Isc：為太陽常數(shù)，指的是在平均日地距離時(shí)，地球大氣層上界垂直于太陽光線表面積上單位時(shí)間內(nèi)所接受到的太陽輻射能量，其參考值1367w/m2·h。根據(jù)已確定的相關(guān)參數(shù)和上述計(jì)算公式，可計(jì)算出本光伏電站所在地各月大氣層外太陽水平面上輻射量平均值。1.2.2.2傾斜面輻射分析傾斜面上直接輻射量的確定在工程設(shè)計(jì)中，傾斜面直接輻射量常采用以下公式進(jìn)行計(jì)算：Rb＝SKIPIF1<0Rb＝SKIPIF1<0式中：Rb：傾斜面與水平面上直接輻射量的比值；Hbt：傾斜面上太陽直接輻射量；Hb：水平面上太陽直接輻射量；hs：水平面上的日落時(shí)角；hs′：傾斜面上的日落時(shí)角。依據(jù)以上公式，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩砭暥?、太陽赤緯度等相關(guān)參數(shù)，可計(jì)算出某一傾角s傾斜面上直接太陽輻射量。傾斜面上天空散射輻射量的確定對(duì)于天空散射輻射量采用Hay模型計(jì)算。Hay模型認(rèn)為傾斜面上天空散射輻射量是由太陽光盤的輻射量和其余天空均勻分布的散射輻射量兩部分組成，其計(jì)算公式為：Hdt＝式中：Hb：水平面上直接輻射量，氣象站原始觀測數(shù)據(jù)；Hd：水平面上散射輻射量，氣象站原始觀測數(shù)據(jù)；H0：大氣層外水平面上太陽輻射量，其計(jì)算方法見第1.2.2.4章節(jié)。根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩砭暥?、太陽赤緯角等相關(guān)參數(shù)，依據(jù)上述公式，可計(jì)算出某一傾角s傾斜面上天空散射輻射量。地面反射輻射量的確定：式中：H為水平面上總輻射量，為水平面上的直接輻射量與散射輻射量之和是氣象站原始觀測數(shù)據(jù)；ρ為地面反射率，一般計(jì)算時(shí)，可取。地面反射率的數(shù)值取決于地面狀態(tài)。不同地面狀態(tài)的反射率可參照下表執(zhí)行。表1.2-2不同地表狀態(tài)的反射率地面狀態(tài)反射率地面狀態(tài)反射率地面狀態(tài)反射率沙漠0.24～0.28干濕土0.14濕草地0.14～0.26干燥地帶0.1～0.2濕黑土0.08新雪0.81濕裸地0.08～0.09干草地0.15～0.25冰面0.691.2.2.3光伏組件最佳傾角及輻射總量的確定通過上述分析可知，對(duì)于確定的地點(diǎn)，在已知該地區(qū)各月水平面上太陽直接輻射量和散射輻射量之后，傾斜面上的直接輻射量、散射輻射量以及地面反射輻射量均為以傾斜面傾角s為自變量的函數(shù)。其函數(shù)關(guān)系可表達(dá)為下式：Ht＝Hbt（s）+Hdt（s）+Hrt（s），因此，對(duì)于固定式陣列的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)選擇光伏組件陣列最佳傾角s，使傾斜面上的輻射總量Ht達(dá)到最大，從而達(dá)到光伏電站年發(fā)電量最大的目標(biāo)。1.2.2.4本工程的光能利用分析夏閣鎮(zhèn)境內(nèi)氣候?qū)儆诒眮啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候，具有雨量適中、光照充足、四季分明的特點(diǎn)，常年平均氣溫16℃，年平均降雨量1100毫米左右，主要集中在5-8月，占年總降水量的55%。年平均日照時(shí)數(shù)為2210小時(shí)。各月日照數(shù)以5月份和6月份最多，月平均223.9小時(shí)～234.2小時(shí)；11月～12月最少，月平均161.1小時(shí)～176.2小時(shí)。一日中，日照時(shí)數(shù)1月～2月和11月～12月每天平均1.5小時(shí)，3月和9月～10月每天平均6.5小時(shí)，4月和7月～8月每天平均7.6小時(shí)，5月～6月每天平均8.5小時(shí)。年平均接受太陽輻射量為4861.1(MJ/m2)，屬我國第三類太陽能資源區(qū)域，較適合建設(shè)光伏電站項(xiàng)目。本工程太陽輻射量資料見表1.2-2。表1.2-2太陽輻射量資料依據(jù)傾斜面太陽輻射量的計(jì)算方法，通過夏閣鎮(zhèn)地區(qū)太陽輻射資料，可得出本工程不同傾角情況下電池組件上太陽輻射量，見表1.2-3。表1.2-3不同傾角情況下電池組件上太陽輻射量（kWh/m2）傾角s25°26°27°28°29°30°全年146514651465146514651464從上表可以看出，光伏組件傾角為25°時(shí)，傾斜面上所接受的太陽輻射量最大，相應(yīng)的年發(fā)電量也就最多。當(dāng)電池組件采用25度傾角時(shí)，傾斜面接受的輻射量為1464kWh/m2，由于工程所處地形及征地面積限制，結(jié)合輻射量并考慮到場地布置的利用率,采用25度傾角可減少占地，節(jié)約土地資源，經(jīng)與建設(shè)單位協(xié)商，本工程建議采用25度傾角設(shè)計(jì)，依山勢鋪設(shè)電池組件，方位角0°。1.3逆變器選型并網(wǎng)逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)于光伏系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和可靠性具有舉足輕重的地位。逆變器的選型主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題：1）性能可靠，效率高：光伏發(fā)電系統(tǒng)目前的發(fā)電成本較高，如果在發(fā)電過程中逆變器自身消耗能量過多，必然導(dǎo)致總發(fā)電量的損失和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性下降，因此要求逆變器可靠、效率高，并能根據(jù)太陽電池組件當(dāng)前的運(yùn)行狀況輸出最大功率。逆變器的效率包括最大效率、歐洲效率和MPPT效率。歐洲效率（按照在不同功率點(diǎn)效率根據(jù)加權(quán)公式計(jì)算）更能反映逆變器在不同輸入功率時(shí)的綜合效率特性，因此本工程的逆變器效率采用歐洲效率計(jì)算。2）要求直流輸入電壓有較寬的適應(yīng)范圍：由于太陽電池的端電壓隨負(fù)載和日照強(qiáng)度而變化，這就要求逆變電源必須在較大的直流輸入電壓范圍內(nèi)保證正常工作，并保證交流輸出電壓穩(wěn)定。3）具有保護(hù)功能：并網(wǎng)逆變器還應(yīng)具有交流過壓、欠壓保護(hù)，超頻、欠頻保護(hù)，高溫保護(hù)，交流及直流的過流保護(hù)，直流過壓保護(hù)，防孤島保護(hù)等保護(hù)功能。4）波形畸變小，功率因數(shù)高：當(dāng)大型光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，為避免對(duì)公共電網(wǎng)的電力污染，要求逆變電源輸出正弦波，電流波形必須與外電網(wǎng)一致，波形畸變小于5%，高次諧波含量小于3%，功率因數(shù)接近于1。5）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)送到遠(yuǎn)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。經(jīng)向廠家了解，單臺(tái)逆變器容量越大，單位造價(jià)相對(duì)越低，但是單臺(tái)逆變器容量過大，在故障情況下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)出力的可靠性影響較大。經(jīng)過對(duì)逆變器型式進(jìn)行深入的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇目前技術(shù)成熟的國產(chǎn)500kW逆變器。所以，本項(xiàng)目推薦使用合肥陽光生產(chǎn)的500kW的大型逆變器，每個(gè)1MWp發(fā)電分系統(tǒng)采用兩臺(tái)500kW逆變器，以分組模式運(yùn)行。這樣不僅能夠提高運(yùn)行的可靠性和靈活性，還可避免每500kWP發(fā)電單元之間高次諧波的傳遞與疊加，提高了輸出電能的質(zhì)量。通過市場調(diào)查，本項(xiàng)目逆變器擬采用優(yōu)質(zhì)高效500kW型光伏并網(wǎng)逆變器，額定交流輸出功率500kW。優(yōu)質(zhì)高效500kW型光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品特點(diǎn)：高效率，達(dá)98%；冗余設(shè)計(jì)，高可靠性；擴(kuò)容方便，可降低初始投資；MPPT效率大于99%；超寬MPPT電壓范圍450-820VDC；315V輸出電壓，無需低壓變壓器；智能化管理，接口多樣化；維護(hù)簡易；功率密度高，體積小，重量輕。表1.3-1500kW型逆變器的主要技術(shù)參數(shù)表序號(hào)名稱供貨方提供值生產(chǎn)廠家合肥陽光逆變器型號(hào)SG500MX1逆變器輸出功率(1)逆變器輸出額定功率500KW(2)逆變器最大交流側(cè)功率560KW2逆變器效率(1)最高轉(zhuǎn)換效率98.7%(2)*歐洲效率（加權(quán)平均效率）98.5%(3)10%額定交流功率下>91.0%(4)整機(jī)效率（考慮配電柜、變壓器等損耗）>91.0%3逆變器輸入?yún)?shù)(1)輸入電壓范圍DC460~880V(2)MPPT電壓范圍DC460~820V(3)最大直流輸入電流1220A4逆變器輸出參數(shù)(1)額定輸出電壓315V(2)輸出電壓范圍(3)輸出頻率要求47-52HZ(4)功率因數(shù)>0.99(5)最大交流輸出電流1070A(6)總電流波形畸變率<3%5電氣絕緣(1)直流輸入對(duì)地AC2000V，1分鐘(2)直流與交流之間AC2000V，1分鐘6防雷能力(1)標(biāo)稱放電電流≥40kA(2)殘壓＜1kV7防護(hù)等級(jí)IP208噪音＜60dB9平均無故障時(shí)間>10年10要求的電網(wǎng)形式TN-C-S1.4光伏方陣設(shè)計(jì)1.4.1光伏電站總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)本工程總安裝容量20MWp，均采用多晶硅光伏組件。推薦采用分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)方案。組件選用255wp多晶硅組件，共安裝光伏組件79200塊，22塊電池組件串聯(lián)為一個(gè)基本匯流單元，以2臺(tái)500kW逆變器為單位進(jìn)行區(qū)域劃分，共分為20個(gè)區(qū)域，一個(gè)區(qū)域布置容量約為1MW，光伏組件按單元串輸入?yún)R流箱經(jīng)電纜接入直流配電柜，然后經(jīng)逆變器接入35kV箱變升壓后送至新建的35kV開關(guān)站聯(lián)合建筑。本期20MW光伏太陽能板所發(fā)電力逆變后通過20臺(tái)分裂繞組變升壓至35kV，然后相鄰10臺(tái)升壓變?yōu)?組，匯集為1條集電線路，共2回集電線路接至廠內(nèi)35kV母線。光伏組件方陣推薦采用固定式安裝。在支架上雙片縱向布置。電池組件采用螺栓安裝固定在支架上。每單元內(nèi)組件間留20mm過風(fēng)縫。通過對(duì)工程所在地太陽總輻射、直射輻射、散射輻射數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合光伏板布置，確定本工程光伏陣列的固定傾角為25°。在平地布置時(shí)為避免前排組件對(duì)后排組件遮陰，布置原則為保證在冬至日的午前9時(shí)至午后3時(shí)期間南部的電池組件及建筑物對(duì)北部的電池組件不形成陰影。組件支架依照山勢鋪設(shè)，根據(jù)不同地勢采取適當(dāng)間距，減少遮擋。各配電室（逆變器）的布置盡可能使電池組件經(jīng)匯流箱匯流后到逆變器的線路損失減小，有效的提高各發(fā)電單元的上網(wǎng)電量。本項(xiàng)目場址地形平坦、開闊，太陽電池方陣布置條件好。為了方便電站運(yùn)行管理，結(jié)合項(xiàng)目文件及業(yè)主要求本工程設(shè)計(jì)采用單一的多晶硅太陽電池組件。1.4.2光伏電池方陣電池組件的串、并聯(lián)設(shè)計(jì)按《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》的計(jì)算公式，首先應(yīng)滿足逆變器最大輸入直流電壓的條件，即串聯(lián)光伏板的數(shù)量≦Vdcmax/Voc×〖1+(t-25)×Kv〗=25；其次應(yīng)滿足逆變器Mppt電壓最大值的條件，即串聯(lián)光伏板的數(shù)量≦Vmpptmax/Vnp×〖1+(t-25)×Kv'〗=26.33；還要滿足逆變器Mppt電壓最低值的條件，即串聯(lián)光伏板的數(shù)量≧Vmpptmin/Vnp×〖1+(t'-25)×Kv'〗=14.9；從以上計(jì)算結(jié)果看，串聯(lián)光伏板的數(shù)量在15～26之間選取均可以。本投標(biāo)設(shè)計(jì)串聯(lián)光伏板的數(shù)量選取22塊。按上述最佳光伏電池組件串聯(lián)數(shù)計(jì)算，每一路組件串聯(lián)的額定功率容量P1＝單塊電池板的容量×22。對(duì)應(yīng)于不同容量的逆變器內(nèi)的額定功率P2計(jì)算，需要并聯(lián)的最多回路數(shù)N1＝P2/P1。每塊電池的短路電流I1，不同逆變器允許的最大輸入電流I2，對(duì)應(yīng)于不同容量的逆變器內(nèi)的最大輸入電流計(jì)算，需要并聯(lián)的最多回路數(shù)N2＝I2/I1。取N1和N2兩者之間的較小數(shù)，即為最大并聯(lián)串?dāng)?shù)N。通過計(jì)算分析，本工程1MWp多晶硅電池組件的串、并聯(lián)數(shù)量如下：組件串聯(lián)數(shù)量：22塊。組件并聯(lián)數(shù)量：180串。即：22塊255wp多晶硅太陽電池組件組成1個(gè)組串。共180串。本工程組件安裝支架采用縱2方式布置，1MW光伏發(fā)電單元需要180組光伏支架，每組光伏支架上布置22塊光伏組件，22塊光伏組件串聯(lián)為1路。20MWp的容量布置79200塊光伏組件。500kW光伏發(fā)電單元由180路光伏組串經(jīng)光伏匯流箱并聯(lián)匯流，再經(jīng)1臺(tái)直流配電柜匯總輸入500kW光伏逆變器，輸出315V50Hz交流電送至10kV升壓變低壓側(cè)。根據(jù)對(duì)1MWp多晶硅太陽電池矩陣的組件串聯(lián)數(shù)量及組串并聯(lián)數(shù)量設(shè)計(jì)計(jì)算，1MWp多晶硅太陽電池矩陣的組件數(shù)量及發(fā)電容量如下：發(fā)電容量：1.009MWp（標(biāo)稱容量為1MWp）；本期20MWp多晶硅太陽電池矩陣的組件數(shù)量及發(fā)電容量如下：255wp國產(chǎn)多晶硅太陽電池組件數(shù)量：79200塊；發(fā)電容量：20.196MWp（標(biāo)稱容量為20MWp）。1.4.3光伏電站直流發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)太陽電池方陣的直流系統(tǒng)是指太陽電池組件、匯流箱、直流防雷配電柜與逆變器輸入直流側(cè)所構(gòu)成的系統(tǒng)。1MWp直流發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能電池組件數(shù)量為79200塊，每塊255wp；匯流箱12個(gè)；直流防雷配電柜2個(gè)；500kW逆變器2個(gè)；1000kVA的箱式分裂升壓變1個(gè)。直流系統(tǒng)主要設(shè)備安裝方式：匯流箱可直接安裝在電池組件支架上，戶外壁掛式安裝，防水、防銹、防曬，滿足室外安裝使用要求；直流防雷配電柜、逆變器均安裝在逆變配電室內(nèi)，箱式升壓變布置在戶外。1.4.4方陣間距計(jì)算在安裝方陣時(shí)，如果方陣前面有樹木或建筑物等遮擋物，其陰影會(huì)擋住方陣的陽光，所以必須首先計(jì)算遮擋物陰影的長度，以確定方陣與遮擋物之間的最小距離。對(duì)于多排安裝的方陣，必須在前后排方陣之間保持一定的距離，以免前排方陣擋住后排方陣的陽光，因此需要確定前后排方陣之間的最小距離。本工程規(guī)劃容量為20MW，全部使用255wp多晶硅太陽電池組件。本工程電池組件陣列傾角按最佳傾角25°設(shè)計(jì)，電池組件雙片縱向布置。確定光伏電池組件陣列間距，以避免南部的方陣對(duì)北部方陣形成遮陰，計(jì)算原則為保證在冬至日的午前9時(shí)至午后3時(shí)期間南部的陣列對(duì)北部的陣列不形成陰影。其計(jì)算公式為：式中：L——陣列傾斜面長度；D——兩排陣列之間距離；β——陣列傾角；φ——當(dāng)?shù)鼐暥取D1.4-1水平地面方陣示意圖電池組件布置時(shí)，采用25°固定傾角，經(jīng)計(jì)算電池組件前后排間距D為6.5m。該項(xiàng)目作為農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目，為了滿足植物生長的需求，組件支架最低端高度至少2.51米，最高端至少3.5米，因?yàn)橛行┙M件依照山勢鋪設(shè)，山體自身存在一定角度，所以前后排組件不在同一水平面，而是存在一定的高度差，如圖1.4-2。圖1.4-2山地光伏方陣示意圖根據(jù)山體傾角、組件傾角和間距D，運(yùn)用幾何知識(shí)可以求出組件前后排間距。見表1.4-1。表1.4-1各坡向間距一覽編號(hào)坡向間距（米）1平地6.52北坡123東西坡6.51.4.5輔助技術(shù)方案1.4.1.1光伏組件清洗光伏發(fā)電區(qū)及附近地區(qū)的塵土及雜物和一些腐蝕物質(zhì)等，將隨空氣的流動(dòng)，會(huì)附著在太陽能電池組件的表面，影響其光電的轉(zhuǎn)換效率，降低其使用性能?；覊m、雜物附著在光伏電池組件的表面5～8個(gè)月后，其轉(zhuǎn)換效率將降低到8～10％；樹葉、鳥糞粘在光伏電池組件表面還會(huì)引起太陽電池局部發(fā)熱而燒壞太陽能電池組件。為此，需對(duì)太陽能電池組件表面進(jìn)行定期清洗，通過人工清洗太陽能電池組件的方式，減少灰塵、雜物對(duì)太陽電池組件發(fā)電的影響。為保證發(fā)電效率，需定期對(duì)光伏組件進(jìn)行清洗，計(jì)劃采用局部清洗和整體清洗相結(jié)合的方式，保證光伏組件的清潔。光伏陣列的電池板面的清洗，根據(jù)發(fā)電量的減少情況確定。當(dāng)發(fā)電量減少10%~15%時(shí)，就應(yīng)該清洗組件。清洗時(shí)間安排在日出前或日落后。日常維護(hù)主要是每日巡視檢查電池板的清潔程度，不符合要求的光伏板應(yīng)及時(shí)清洗，確保電池面板的清潔，電池面板清洗后應(yīng)保持干燥。光伏組件的清洗用水由蓄水池系統(tǒng)供水。光伏方陣排水設(shè)施主要為排水溝，建筑排水為雨水管道和排水溝。由于本地氣候情況及光伏組件自身特點(diǎn)，以及同地區(qū)同類型光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，本項(xiàng)目光伏組件表面不會(huì)出現(xiàn)積雪情況，故無需采取特殊的融雪措施。1.4.1.2站區(qū)內(nèi)其他設(shè)備運(yùn)行要求（1）箱式變壓器等設(shè)備放置在室外，容易受到風(fēng)沙雨水侵蝕，應(yīng)具有一定的防護(hù)等級(jí)，防護(hù)等級(jí)應(yīng)滿足要求。配電室、保護(hù)室、監(jiān)控室等室內(nèi)電氣設(shè)備較多，尤其是計(jì)算機(jī)等設(shè)備潔凈要求較高，防風(fēng)設(shè)計(jì)必不可少，因此外門應(yīng)增加門斗，門窗加防風(fēng)密封毛條。（2）組件支架的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)為25年，安全等級(jí)為3級(jí)，保證支架結(jié)構(gòu)在運(yùn)輸、安裝和使用過程中滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛度要求并符合抗震、抗風(fēng)和防腐等的要求。1.5年發(fā)電量計(jì)算1.1.1系統(tǒng)效率計(jì)算建設(shè)在開闊地的并網(wǎng)光伏發(fā)電站基本沒有朝向損失，影響光伏發(fā)電站發(fā)電量的關(guān)鍵因素主要是系統(tǒng)效率，系統(tǒng)效率主要考慮的因素有：灰塵及雨雪遮擋引起的效率降低、溫度引起的效率降低、逆變器的功率損耗、變壓器的功率損耗、光伏組件串并聯(lián)不匹配產(chǎn)生的效率降低、交直流部分線纜功率損耗、跟蹤系統(tǒng)的精度、其它雜項(xiàng)損失。1）灰塵及雨水遮擋引起的效率降低由于夏閣鎮(zhèn)市年平均揚(yáng)沙天氣較多，考慮有管理人員可經(jīng)常性人工清理方陣組件的情況下，采用數(shù)值：97%。2）溫度引起的效率降低光伏組件會(huì)因溫度變化而輸出電壓降低、電流增大，組件實(shí)際效率降低，發(fā)電量減少，因此，溫度引起的效率降低是必須要考慮的一個(gè)重要因素，考慮本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮溫度變化引起的電壓變化，并根據(jù)該變化選擇組件串聯(lián)數(shù)，保證了組件能在絕大部分時(shí)間內(nèi)工作在最大跟蹤功率點(diǎn)范圍內(nèi)，考慮0.31%/K的MPP功率變化、考慮各月輻照量計(jì)算加權(quán)平均值，可以計(jì)算得到加權(quán)平均值為97%。3）組件串聯(lián)不匹配產(chǎn)生的效率降低組件串聯(lián)因?yàn)殡娏鞑灰恢庐a(chǎn)生的效率降低，選擇該效率為96%。4）組件方位角功率損耗因場址為山地，地勢較為復(fù)雜，組件順著山勢敷設(shè)會(huì)產(chǎn)生輕微的方位角，造成傾斜面接受的太陽輻射量降低，選擇該效率為99%。5）直流部分線纜功率損耗根據(jù)項(xiàng)目的直流部分的線纜連接，計(jì)算得直流部分的線纜損耗3%，選擇該效率為97%。6）逆變器的功率損耗本項(xiàng)目采用高效