農(nóng)光互補(bǔ)20MW農(nóng)業(yè)大棚光伏電站項(xiàng)目光伏發(fā)電電池陣列單元的選擇和發(fā)電量估算設(shè)計方案

農(nóng)光互補(bǔ)20MW農(nóng)業(yè)大棚光伏電站項(xiàng)目光伏發(fā)電電池陣列單元的選擇和發(fā)電量估算設(shè)計方案1.1陣列單元光伏電池組件選擇光伏發(fā)電系統(tǒng)通過將大量的同規(guī)格、同特性的太陽能電池組件，經(jīng)過若干電池組件串聯(lián)成一串以達(dá)到逆變器額定輸入電壓，再將這樣的若干電池板并聯(lián)達(dá)到系統(tǒng)預(yù)定的額定功率。這些設(shè)備數(shù)量眾多，為了避免它們之間的相互遮擋，須按一定的間距進(jìn)行布置，構(gòu)成一個方陣，這個方陣稱之為光伏發(fā)電方陣。其中由同規(guī)格、同特性的若干太陽能電池組件串聯(lián)構(gòu)成的一個回路是一個基本陣列單元。每個光伏發(fā)電方陣包括預(yù)定功率的電池組件、逆變器和低壓配電室等組成。若干個光伏發(fā)電方陣通過電氣系統(tǒng)的連接共同組成一座光伏電站。太陽能電池分類太陽電池種類繁多，形式各樣，按基體材料分類主要有以下幾種：硅太陽電池：主要包括單晶硅（SingleCrystaline-Si）電池、多晶硅電池、非晶硅電池、微晶硅電池以及HIT電池等?；衔锇雽?dǎo)體太陽電池：主要包括單晶化合物電池如砷化鎵電池、多晶化合物電池如銅銦鎵硒電池、碲化鎘電池等、氧化物半導(dǎo)體電池如Cr2O3和Fe2O3等。有機(jī)半導(dǎo)體太陽電池：其中有機(jī)半導(dǎo)體主要有分子晶體、電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物、高聚物三類。薄膜太陽電池：主要有非晶硅薄膜電池、多晶硅薄膜電池、化合物半導(dǎo)體薄膜電池、納米晶薄膜電池等。目前市場生產(chǎn)和使用的太陽能光伏電池大多數(shù)是用晶體硅材料制造的，隨著晶體硅太陽能電池生產(chǎn)能力和建設(shè)投資力度的不斷增長，一些大型新建、擴(kuò)建項(xiàng)目也陸續(xù)啟動，同時薄膜太陽能電池項(xiàng)目的建設(shè)也不斷擴(kuò)大，產(chǎn)能也在不斷上升，薄膜電池中非晶硅薄膜電池所占市場份額最大。通過市場調(diào)查，國內(nèi)主流廠商生產(chǎn)的多晶硅太陽能組件應(yīng)用于大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的，其目前主流規(guī)格大多為250Wp、255Wp.綜合考慮組件效率、技術(shù)成熟性、市場占有率，以及采購訂貨時的可選擇余地，本工程選擇多晶250Wp的電池組件。表5-1太陽能電池組件參數(shù)表項(xiàng)目單位數(shù)量峰值功率（Pmax）Wp250開路電壓（Voc）V37.6短路電流（Isc）A8.92工作電壓（Vmp）V29.8工作電流（Imp）A8.39短路電路溫度系數(shù)%/℃(0.065±0.015)開路電壓溫度系數(shù)%/℃-(0.35±0.05)功率溫度系數(shù)%/℃-(0.45±0.05)安裝尺寸mm1640×992×45重量Kg19.51.2逆變器的選擇1.2.1逆變器的技術(shù)指標(biāo)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，其選型對于發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和可靠性具有重要作用。結(jié)合《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》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)型也越高。因此在單臺額定容量相同時，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。逆變轉(zhuǎn)換效率包括最大效率和歐洲效率，歐洲效率是對不同功率點(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，因此選型過程中應(yīng)選擇歐洲效率高逆變器。2）直流輸入電壓范圍寬太陽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輻照度較小的時間段的發(fā)電量加以利用，從而延長發(fā)電時間，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，便可以增加這段時間的發(fā)電量。3）最大功率點(diǎn)跟蹤太陽電池組件的輸出功率隨時變化，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。4）輸出電流諧波含量低，功率因數(shù)高5）具有低電壓耐受能力《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》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，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，光伏電站必須不間斷并網(wǎng)運(yùn)行。6）系統(tǒng)頻率異常響應(yīng)《國家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》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，逆變器頻率異常時的響應(yīng)特性至少能保證光伏電站在表5-6所示電網(wǎng)頻率偏離下運(yùn)行。表5-2大型和中型光伏電站在電網(wǎng)頻率異常時的運(yùn)行時間要求頻率范圍運(yùn)行要求低于45HZ視電網(wǎng)要求而定48HZ～49.5HZ每次低于49.5HZ時要求至少能運(yùn)行10MIN49.5HZ～50.2HZ連續(xù)運(yùn)行50.2HZ～50.5HZ每次頻率高于50.2HZ時，光伏電站應(yīng)具備能夠連續(xù)2MIN的能力，同時具備0.2S內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電的能力，實(shí)際運(yùn)行時間由電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)決定；此時不允許處于停運(yùn)狀態(tài)的光伏電站并網(wǎng)。高于50.5HZ在0.2S內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電，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、瞬時過載能力，如在一定程度過電壓情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)正常運(yùn)行；過負(fù)荷情況下，逆變器需自動向光伏電池特性曲線中的開路電壓方向調(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，逆變器必須自動從主網(wǎng)解列。系統(tǒng)發(fā)生擾動后，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)過一個可調(diào)的延時時間后才能重新并網(wǎng)。8)具有保護(hù)功能根據(jù)電網(wǎng)對光伏電站運(yùn)行方式的要求，逆變器應(yīng)具有交流過壓、欠壓保護(hù)，超頻、欠頻保護(hù)，防孤島保護(hù)，短路保護(hù)，交流及直流的過流保護(hù)，過載保護(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，測量日照和溫度等數(shù)據(jù)，便于電站數(shù)據(jù)處理分析。1.2.2逆變器的選型綜合以上因素考慮，本項(xiàng)目選用山億新能源30KW組串型逆變器。1.3光伏組件及安裝方式選型本項(xiàng)目選用伯樂達(dá)電力公司多晶硅組件。本項(xiàng)目選用固定支架約33度傾角安裝。1.4上網(wǎng)電量估算光伏電站的第一年發(fā)電量為光伏電站的最大理論發(fā)電量乘太陽電池組件第一年的衰減系數(shù)。根據(jù)光伏組件年衰減情況分析表，按光伏電站使用壽命25年進(jìn)行電站全壽命上網(wǎng)電量計算：表5-3本工程逐年理論發(fā)電量統(tǒng)計表年份組件功率衰減率25年發(fā)電量第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%2