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1、 1、太阳能光伏发电系统的介绍1.1太阳能光伏系统简介从人类历史上而言，正因为有太阳的存在，所以在地球上才会拥有人类赖以生存的环境和人类能够出现并得以繁衍生存的原因，可见其对人类的开展有着十分重大的影响作用。随着人类科学技术的不断开展，人们对太阳能源的利用不再局限于传统的耕种作物的光合作用，而是将其直接转换成为热能和电能等。利用太阳能时，可以防止对环境的污染，不需要消耗地球上已有的资源，无论是平安性还是可靠性上，都是人类能源利用的首选。从人类长远的开展战略而言，有效利用太阳能也有利于保护生态环境，产生更多的经济效益。利用光伏发电系统，能够将太阳能进展有效的转换，从而为整个人类的生产生活提供清洁
2、的电能，对人类社会的开展有着十分重要的影响意义。经过长时间的研究和开展，我国已经形成了完整的太阳能电池组件的生产供给链，包括了电池组件的生产、制造、组装等各个环节。我国一直重视对太阳能的利用，经过多年的努力，如今已经拥有世界上先进的光伏发电技术，并出口至全球各地，打造出具有竞争优势的中国品牌。一般情况下，按照光伏发电系统不同的功能系统组成，可以将整个系统具体划分为太阳能电池、控制器、蓄电池以与逆变器。按照其和电网是否连接的状态进展划分，又可以将其划分成为和电网连接或独立式的发电方式。其中，独立式的发电方式主要是应用于农村民用方面，以家庭或村为单位，满足于用电需求量较少的情况，或者是十分偏远的地
3、区，全国电网难以覆盖的地方，可以利用光伏发电来解决用电问题。除此之外，和整个用电网络连接在一起的是并网式的光伏发电系统，这能够补充我国电能的缺乏，为我国工业和经济开展提供更加强力的根底保障。我国长时间都在大力开展清洁能源，水力发电、太阳能发电、潮汐发电等多找清洁能源发电方式的年发电量在总发电量中所占的比例越来越大。1.2太阳能光伏发电系统类型按照光伏发电系统的结构形式和区域围的不同，可以将其分为并网、微网以与独立发电系统这三种。其中的独立发电系统是单独的光伏发电系统，能够提供给个别用户的供电；微网发电系统是一个较小连网系统，在一个村或区域围相对独立的连网系统；并网发电系统那么是和整个电网系统进
4、展统一连接，从而可以实现互补。1离网光伏蓄电系统 该系统相对简单，具有非常好的适应性，在不同的环境下都可以起到较好的作用效果。但该系统也有一定缺乏，由于所使用的蓄电池较大，因而不便于安放和搬运，且维护难度相对较大，因而也在一定程度上限制了它的使用。 2光伏并网发电系统 无论是采用何种安装方式的发电系统，由于自身的发电量都要依靠于太阳的光能辐射，因此随着太阳照射角度以与昼夜交替的影响，其发电能力也会较大的波动，仅依靠自己的电量储存等很可能难以满足用电需求，这时候就需要通过市电进展购电。但是当电能充裕，而用电需求量不大的情况下，就需要将多余的电力卖出，从而实现更好的经济效益。图1.1光伏并网发电系
5、统图3A, B两者混合系统 为了更好适应现代市场的开展需求，可以将前面两种系统进展结合，从而构成混合系统，能够根据电网的具体电价来调整发电的方案，从而实现较高的经济效益。但是该系统必须要形成一定的规模，且造价相对较高，运行本钱也难以控制。1.3太阳能光伏发电系统 太阳能光伏发电系统的组成局部相对简单，根据实际的功能需要，一般情况下只需要有太阳能电池板、控制器以与蓄电池共同组成，如果输出的电源电压为110V或是220V时，就需要再配置出逆变器来进展调控。各个组成局部与功能作用具体如下：1太阳能电池板 太阳能光伏发电系统中造价最高的核心局部就是太阳能电池板，它直接决定整个系统的光能转化效率。除了进
6、展太阳能的转换外，还具备了将电能输送以与推动负载的功能。也正是如此，太阳能电池板对整个光伏发电系统的本钱的运行的质量有着决定性的作用，需要重点关注太阳能电池的质量和可靠性。 2太阳能控制器 为了实现整个太阳能光伏系统的正常工作，就需要利用太阳能控制器通过对蓄电池进展过充电与放点的保护来确保整个系统的运行平安。由于太阳能光伏系统需要经历昼夜的温差变化，因而当出现温差较大的情况下，就可以利用太阳能控制器来进展温度补偿，从而确保整个系统的平安性。3蓄电池 一般情况下，太阳能光伏电池将光能转换成为12V或24V的电能，就需要蓄电池进展储存，并根据用电需求的大小来适时进展释放。4逆变器 在现代的工业生产
7、和生活之中，许多时候都需要220V、110V的交流电源，但是太阳能光伏系统所提供的是DC12V、DC24V以与DC48V的电能，就必须要他通过逆变器来将系统生成的直流电流进展转换，转换成为满足电压需求的电能。但是也有个别的情况下，需要利用电压负载，但这种降压并非是简单的转换，需要将DC24V的电压通过逆变器转换成为DC5V的电能。2、光伏发电系统总体方案设计与发电量计算 2.1、光伏发电系统构成结合此次工程的具体情况，综合考虑当地的各项因素后决定采用不可调度式的光伏发电系统，太阳能电池板接收光能后转换成为直流电能，利用三相逆变器再将其转换成为三相交流电，并根据所连接的公共电网的需求利用升压变电
8、气将其转换成为交流电，从而可以直接和公共电网之间进展输送电。此次设计研究的光伏并网发电系统为50MWp，根据情况将其具体划分为50个发电单元，每一个单元为1MWp，各个单元具体包含了如下各个配件和相关单元：2台500KW逆变器、1台1000kVA的升压变压器、配电监控单元以与1MWp光伏方阵等，其中除了光伏方阵之外的所有设备都会安装在配电室之中。经过就地配电室中的逆变器之后，能够将生成的直流电转换成为35kV的交流电，并最终经由高压电缆传送至主控室母线后接入到并网点之中。这样就行了一个完整的发电、输送电的完整过程，通过该光伏并网发电系统提供出35kV的交流电。2.2、光伏组件选型随着现代材料技
9、术的不断开展，太阳能电池的生产材料种类也越来越多，他们的各种特点也有较大的区别，可以将其划分为单晶硅、多晶硅以与非晶硅这三类。不同电池的本钱、可靠性、转换效率、技术壁垒等性能参数都有一定的差异，但是从整体上而言，所有的电池都具有公害较小的特点，具体的参数详见下表：电池原料转换效率制造能耗本钱资源可靠性公害技术壁垒单晶硅13-20%高高中高小中多晶硅10-18%中中中中小高非晶硅8-12%低低丰富中低小高在全球围我国的太阳能电池生产制造工艺技术相对先进成熟，并以多晶硅和单晶硅电池为主，且生产工艺成熟先进，能够以相对较低的本钱进展规模化的生产制造。资料来源2007年中国光伏开展报告 年中国光伏开展
10、报告从上图可以看出，在2007年的中国太阳能电池市场份额之中，主要以单晶硅和多晶硅电池为主，在市场中的份额分别为43.4%、46.5%，在市场中的累计市场占有额为89.9%。这主要是单晶硅和多晶硅不但拥有非常的性能优势，同时也具有较好的价格优势。通过上面的分析和研究可以看出，各个太阳能组件都有着自己的特点和缺乏，而随着现代生产生意和技术的开展，太阳能电池生产的价格也在逐渐降低，在市场中获得了越来越的份额，更具有市场竞争力。正因为如此，此次所研究设计的系统也采用多晶硅电池组件，选用CSI阿特斯所生产的CS6P-245P。经过调查了解，该组件不但价格低廉，而且具有非常好的可靠性，特别是能够提供长达
11、20-25年的保质期，能够在长时间保证该系统的稳定运行。而无论是中小型独立的太阳能电站还是大型长期的并网系统，该组件都有着较好的适应性，且经过了北美的UL1703与IS09001等质量体系的认证，质量有着较好的保证。 太阳能光伏组件结合技术特性和市场应用效果,进一步分析该光伏电池组件的特点：1外观设计新颖，从而加强了玻璃和边框之间的密封，提升了电池的防水性能。2每个电池板都由60多片多晶电池片共同组成，这些电池片具有更高的效能。3所有边框都选择新型的优质材料，即铝合金边框，这样能够增强它的抗压抗变形能力，抵御强风与冰冻等所引起的负荷。4为了满足不同施工环境和设备的安装需求，在组件的边框都设有安
12、装孔，方便进展安装。5由于玻璃既需要良好的透光性，同时还需要较强的抗冲击力，该组件的玻璃为高透光率的低铁玻璃。6和传统的电池板不同的是，该组件选择的是优质的背板和EVA材料。通过综合比拟，光伏电站中拟选用多晶硅光伏组件。我国国的太阳能电池组件生产工艺相对成熟，不但拥有非常丰富的种类，而且各种参数齐全，适用于不同系统之中，特别是对于大型的GW级光伏电站，就应中选用单位面积容量相对较大的电池组件。通过对市场上已有的大容量电池组件进展综合分析，从中选取出具有可靠产品质量与成熟电池生产工艺的电池组件，并根据此次所研究系统的世纪需求，从180、210、245Wp中进展选择。经过统计分析，得到的电池组件技
13、术参数详见下表：电池组件型号规格CSP6P-180pCSP6P-210pCSP6P-245p标准测试条件下峰值功率(Wp)180210245最正确工作电流A7.67.558.17最正确工作电压V2528.230.0短路电流A8.48.078.74开路电压V35.7634.7437.1最大系统电压V100010001000组件效率14.12%14.83%14.9%填充因子0.740.740.75短路电流温度系数0.045%/K0.06%/K0.065%/K开路电压温度系数-0.34%/K-0.37%/K-0.34%/K峰值功率温度系数-0.47%/K-0.45%/K-0.43%/K输出功率公差组
14、件尺寸mm148299235165099050193898240重量kg16.819.820初选电池组件组成的50MWp光伏电站组件数量比拟参数方案一方案二方案三组件型号CSP6P-180PCSP6P-210PCSP6P-245P串联数量块2221201MWp子方针并联数量路254228 2061MWp子方针组件数量块55884788412050MWp方针组件数量块279400239400206000电站实际安装容量MWp50.29250.27450.47 1根据综合性能的比照分析，最终确定选择方案三种的245Wp，不但拥有较好的工作指标。 2从整个电池组件的故障率来考虑，由于利用245Wp组件可以使用相对较少的组件，在电池组件可靠性能够保证的情况下，更少的组件连接点，那么就能够保证更低的故障率。从整体而言，使用越少的线缆，除了生产更低，还能够显著降低整个系统的损耗。(3)即便是选定的CSP60-P-245多晶硅的电池组件具有较好的性能和质量，但是为了满足此次的工程实践要求，需要进一步提出加强电池板抗风沙的能力，以应对当地的强风沙气候。CSP6P-245P电池组件各项性能指标如下:太阳电池组件技术参数组件测试条件：辐射度1000，组件温度25，AM=1.5太阳电池组件型号CSP6P-245P组件效率14.9%指标单位峰值功率245Wp
