肥城市一期30mw工程预可行性分析报告.doc

山东利扬科技发展有限公司 山东利扬科技发展有限公司

肥城市太阳能光伏电站一期30MW工程

预可行性研究报告

山东利扬科技发展有限公司
2013年9月

一、项目概况 - 4 -
1.1、概述 - 4 -
1.1.1、地理位置 - 4 -
1.1.2、项目任务及规模 - 5 -
1.1.3、太阳能资源及气象条件 - 5 -
1.1.4、电气及接入系统方式 - 5 -
1.1.5、主要技术经济指标 - 6 -
1.2、附图：光伏电站场址地理位置示意图 - 6 -
二、工程建设的必要性 - 7 -
2.1、符合国家产业政策要求 - 7 -
2.2、符合建设低碳生态肥城市目标要求 - 7 -
2.3、进一步开发利用肥城市荒山坡地的要求 - 8 -
三、项目任务与规模 - 9 -
3.1、项目任务 - 9 -
3.1.1、地区经济与发展 - 9 -
3.1.2、电力系统规模 - 9 -
3.2、建设规模 - 10 -
四、太阳能资源 - 11 -
4.1、我国太阳能资源分布 - 11 -
4.2、山东省太阳能资源概况 - 12 -
4.3、肥城市太阳光辐射量 - 13 -
五、工程地质 - 14 -
5.1、地理地貌 - 14 -
5.2、地质状况 - 14 -
5.3、场地结论 - 15 -
六、太阳能光伏发电系统设计 - 16 -
6.1、光伏发电系统的分类及构成 - 16 -
6.2、光伏组件选型 - 16 -
6.3、光伏阵列运行方式的设计 - 19 -
6.3.1、阵列安装方式选择 - 19 -
6.3.2、光伏阵列最佳倾角的计算 - 20 -
6.4、逆变器的选择 - 21 -
6.5、光伏阵列设计及布置方案 - 23 -
6.5.1、太阳能电池组件的串、并联设计 - 23 -
6.5.2、单元光伏阵列排布设计 - 24 -
6.5.3、光伏阵列间距设计 - 24 -
6.5.4、方阵布置设计 - 25 -
6.6、年上网电量估算 - 25 -
6.6.1、并网光伏发电系统的总效率 - 25 -
6.6.2、光伏电站发电量的测算 - 26 -
七、电气 - 28 -
7.1、电气一次 - 28 -
7.1.1、电气主接线 - 28 -
7.1.2、电气设备选型及布置 - 28 -
7.1.3、照明和检修 - 29 -
7.1.4、电缆设施 - 29 -
7.1.5、绝缘配合及过电压保护 - 29 -
7.1.6、接地及接地装置 - 29 -
7.2、电气二次 - 30 -
7.2.1、电场监控系统 - 30 -
7.2.2、计量及同期 - 30 -
7.2.3、元件保护 - 31 -
7.2.4、直流系统 - 31 -
八、电站总平面布置及土建工程设计 - 32 -
8.1、电站总平面布置 - 32 -
8.1.1、场址概况 - 32 -
8.1.2、电场总体规划 - 32 -
8.1.3、电站道路布置 - 32 -
8.1.4、电站管线布置 - 32 -
8.1.5、场址技术经济指标 - 33 -
8.2、土建工程设计 - 33 -
8.2.1、主要建筑设计 - 33 -
8.2.2、给排水设计 - 34 -
8.2.3、采暖通风设计 - 34 -
九、施工组织设计 - 36 -
9.1、施工条件 - 36 -
9.1.1、交通运输 - 36 -
9.1.2、施工用 - 36 -
9.1.3、施工电源和建材 - 36 -
9.2、施工总布置 - 36 -
9.2.1、施工总平面布置原则 - 36 -
9.2.2、施工综合进度 - 37 -
十、环境影响评价 - 38 -
10.1、执行标准 - 38 -
10.2、环境影响评价 - 38 -
10.2.1、项目自然环境和社会环境现状 - 38 -
10.2.2、建设运营期环境影响评价及减排措施 - 39 -
10.3、节能及减排效益分析 - 40 -
10.4、综合评价 - 40 -
十一、投资估算 - 42 -
11.1、编制原则 - 42 -
11.2、投资匡算 - 42 -
11.3、投资匡算总表 - 42 -

一、项目概况
1.1、概述
1.1.1、地理位置
肥城隶属于泰安市，地处山东中部、泰山西麓，是资源丰富的鲁中宝地，闻名中外的肥桃之乡。地理坐标为北纬35°53′～36°19′，东经116°28′～116°59′。东与泰安市岱岳区接壤，西与东平县、济南市平阴县为邻，南与宁阳县、济宁市汶上县隔河相望，北与济南市长清区以山为界。全境南北最长48公里，东西最宽37.5公里，总面积1277.3平方公里。
肥城区位于市内北部偏东，地处济（南）微（山）、薛（家岛）馆（陶）两公路交汇点，北有泰（安）肥（城）铁路、南有泰（安）肥（城）一级公路经过。1992年撤县建市，总面积1277.3平方公里，截止2010年辖3个办事处，11个镇，1个省级高新技术开发区，607个村（居）民委员会，总人口96.7万人，新城街道办事处、老城街道办事处、王瓜店街道办事处、潮泉镇、桃园镇、王庄镇、湖屯镇、石横镇、安临站镇、孙伯镇、安驾庄镇、边院镇、汶阳镇、仪阳镇.是全国县域经济基本竞争力百强 ，全国中小城市综合实力百强， 全国中小城市科学发展百强 ，全国中小城市最具投资潜力百强， 全国中小城市最具区域带动力百强， 国家园林城市，全国新农村建设明星市， 全国绿色小康县， 全国农村安全饮水工程示范县， 全国科技进步先进县 ，全国科普示范市 ，全国农田水利基本建设先进县， 全国农村中医工作先进市 ，全省基层组织建设先进市 ，全省平安山东建设先进市 ，全省社会文化先进市 ，全省农业产业化先进市 ，省级文明城市，省级环保模范市 ，山东省粮食生产先进县 ，国家级园林城市，省级生态经济十强市 ，山东省最佳投资城市 ！2010年全市人口为96.7万人，男女性别比104.7：100。2012年福布斯中国大陆最佳县级城市排行，肥城以自己的经济实力、人才环境、投资潜力等众多因素名列29位。
肥城是全国和山东省重要的能源、建材生产基地。各种资源共生配套，组合优势明显。现已探明的主要资源储量：煤炭11亿吨，钾长石5亿吨，岩盐50亿吨，石膏150亿吨，花岗岩20亿吨，优质石灰岩450亿吨，多种矿物质、近70种，地热温泉资源100多平方公里，市内石横电厂总装机容量135万千瓦；国家统配煤矿和地方煤矿年产原煤600万吨。
肥城 陶山花园

肥城现建设桃木旅游城重点发展桃木工艺品项目，桃木旅游商品城位于肥城汽车站东侧，按照国家AAAA级旅游景区建设，共分为桃文化展示区、桃木工艺品展示区、桃木工艺品加工区、其他工艺品展示区、地特产品展示区、文化娱乐区、餐饮服务区、多功能商贸中心等八个部分，是集桃木旅游商品开发、生产、展示、商贸、旅游、餐饮、购物、娱乐、会展于一体的大型专业桃木旅游商品生产加工基地，是山东省桃木旅游商品研发生产基地、山东省旅游商品研发基地
1.1.2、项目任务及规模
开发利用可再生能源是国家能源发展战略的重要组成部分。肥城市年平均日照时间在2400小时左右，开发利用太阳能资源具有得天独厚的优越条件和广阔的前景，符合国家产业政策。
根据当地的光能资源以及业主的初步开发规划，本项目规划容量30MW。
1.1.3、太阳能资源及气象条件
站址所在区域日照充足，年平均日照时间约2400小时。根据我国太阳能资源区划标准，该区属于三楼“较丰富带”，比较适合建设大型光伏电站。
1.1.4、电气及接入系统方式
本期工程暂考虑在光伏电站内设10KV（集电）开闭站，光伏电站分批建设，30个光伏发电单元将以10KV集电线路汇集到开闭站10KV母线上，再以35KV送至附近110KV变电站并网。光伏电站内设2台站用变压器为全站提供站用电源，一台由站外10KV配电网引接，另一台站用变由站内母线供电，作为备用电源。
本工程采用光伏发电设备及升压站集中控制方式，在综合楼设集中控制室实现对光伏设备及电气设备的遥测、遥控、遥信。
1.1.5、主要技术经济指标
本工程静态投资39255万元，单位静态投资13085元/kW；动态投资40223万元，单位动态投资13407.7元/kW。
1.2、附图：光伏电站场址地理位置示意图

图1-2-1、光伏电站位置示意图
二、工程建设的必要性
2.1、符合国家产业政策要求
我国政府一直非常重视新能源和可再生能源的开发利用。在党的十四届五中全会上通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标的建议》要求“积极发展新能源，改善能源结构”。1998年1月1日实施的《中华人民共和国节约能源法》明确提出“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”。国家计委、国家科委、国家经贸委制定的《1996～2010年新能源和可再生能源发展纲要》则进一步明确，要按照社会主义市场经济的要求，加快新能源和可再生能源的发展和产业建设步伐。2005年2月28日中国人大通过的自2006年1月1日开始实施的《可再生能源法》要求中国的发电企业必须用可再生能源（主要是太阳能和风能）生产一定比例的电力。
2006年国家发改委已经表示，未来5年内政府将投入100亿元开发太阳能项目。因此，发展太阳能是符合国家产业政策的，国家在“十一五”期间将在政策、资 金和税收上给予重点支持。即将出台的《可再生能源发展“十二五”规划》，有望将“十二五”期间太阳能发电装机目标上调至1500万千瓦。根据电力科学院的预测，到2050年中国可再生能源发电将占到全国总电力装机的25%，其中光伏发电占到20%。
2.2、符合建设低碳生态肥城市目标要求
发展太阳能，是实现肥城市可持续发展的重要体现，在肥城市《2011年政府工作报告》中明确提出，今后五年工作的指导思想是：坚持以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，深入贯彻落实科学发展观，以科学发展跨越发展为主题，以转变发展方式为主线，以富民强市为目标，围绕建设“著名东方圣城、文化旅游名城、现代科技新城、生态宜居水城”，集中打造园区经济、文化旅游、高铁新城“三大亮点”，大力实施孔子品牌带动、新型工业化、新型城市化、城乡一体化“四大战略”，突出抓好招商引资、工业振兴、名城建设、文化旅游大项目、农村社区建设、保障和改善民生“六项重点”，努力实现地区生产总值、地方财政收入、固定资产投资、城镇居民和农村居民收入“五个翻番”，力争重新跨入全国百强县行列，为建设富裕文明开放和谐新肥城、全面建成小康社会奠定坚实基础。
2.3、进一步开发利用肥城市荒山坡地的要求
我国太阳能理论总储量为147×108 GWh /年。从理论上讲除去农田、草原、森林、河流、湖泊、道路等，在任何荒地和建筑上都可以安装光伏组件。
肥城市具有丰富的太阳能资源，且太阳能资源丰富地区多数未利用荒坡，地势开阔，可作为“大型光电工程”实施的重点和理想地区。
搞光伏发电，不同于其他工业项目，是一个完全无污染的生态项目，也是改善肥城市长久依赖煤电等消耗型现状的项目，项目的建设对于肥城市调整产业结构和最大发挥荒山坡地经济效益来说很有必要。
三、项目任务与规模
3.1、项目任务
开发利用可再生能源是国家能源发展战略的重要组成部分。肥城市年平均日照时间在2400小时左右，开发利用太阳能资源具有得天独厚的优越条件和广阔的前景，符合国家产业政策。
3.1.1、地区经济与发展
1992年撤县建市，总面积1277.3平方公里，截止2010年辖3个办事处，11个镇，1个省级高新技术开发区，607个村（居）民委员会，总人口96.7万人，新城街道办事处、老城街道办事处、王瓜店街道办事处、潮泉镇、桃园镇、王庄镇、湖屯镇、石横镇、安临站镇、孙伯镇、安驾庄镇、边院镇、汶阳镇、仪阳镇.是全国县域经济基本竞争力百强 ，全国中小城市综合实力百强， 全国中小城市科学发展百强 ，全国中小城市最具投资潜力百强， 全国中小城市最具区域带动力百强， 国家园林城市，全国新农村建设明星市， 全国绿色小康县， 全国农村安全饮水工程示范县， 全国科技进步先进县 ，全国科普示范市 ，全国农田水利基本建设先进县， 全国农村中医工作先进市 ，全省基层组织建设先进市 ，全省平安山东建设先进市 ，全省社会文化先进市 ，全省农业产业化先进市 ，省级文明城市，省级环保模范市 ，山东省粮食生产先进县 ，国家级园林城市，省级生态经济十强市 ，山东省最佳投资城市。2010年，全市实现地区生产总值235亿元，年均增长13.2%；地方财政收入突破十亿元大关，达到10.78亿元，年均增长13.1%，其中税收收入6.73亿元，年均增长18.8%；地方可用财力实现翻番。五年累计完成固定资产投资383亿元，年均增长17.7%。
3.1.2、电力系统规模
截至2010年底，山东省共有220千伏及以上变电站303座，变电总容量12505万千伏安。其中：500千伏变电站28座，容量4025万千伏安；220千伏变电站275座，容量8480万千伏安。
建国初期，肥城市电力工业仍是空白。1958年，修建肥城发电厂，架设高压线路，电力工业起步。1963年，肥城35千伏线路建成接火送电，电力供应纳入国家电网。1964年，成立县农村电力管理所。1971年，普及各区镇供电。1974年，供电量达到2948万度。1985年，二期工程完成，全县电网初具规模，高压线路遍布全县12个区镇，lO千伏以上输电线路发展到884公里，变电所3座，主变容量62900千伏安，配电变压器1297台，总容量92829千伏安，总装机容量8．67万千瓦，年用电量8000万度。1990年，全市变压器1553台，总容量194610干伏安。市供电局属35千伏以上变电所5座，总容量85050千伏安。其中110千伏变电所l座，主变容量51500千伏安；35千伏变电所4座，主变容量33550千伏安。全市用电量为14191万度，其中工业用电8267万度，占60．8％，农业用电2712万度，占19.1％，生活照明用电2852万度，占20．1％。用电照明户10万余户，占总户数的73．6％。
3.2、建设规模
本光伏电站预选站址占地约1200亩，一期建设规模30MW。
四、太阳能资源
4.1、我国太阳能资源分布
我国地处北半球欧亚大陆的东部，主要处于温带和亚热带，具有比较丰富的太阳能资源。根据全国700多个气象台站长期观测积累的资料表明，中国各地的太阳辐射年总量大致在3.35×103～8.40×103MJ/m2之间，其平均值约为5.86×103MJ/m2。

图4-1-1、我国太阳能资源分布图
按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区：
一类地区：全年日照时数为3200～3300h，年辐射量在6700～8370MJ/m2。相当于228～285kgce(标准煤)燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。这是我国太阳能资源最丰富的地区。
二类地区：全年日照时数为3000～3200h ，年辐射量在5860～6700 MJ/m2，
相当于200～228kgce燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。此区为我国太阳能资源较丰富区。
三类地区：全年日照时数为2200～3000h，年辐射量在5020～5860MJ /m2，相当于171～200kgce燃烧所发出的热量。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。
四类地区：全年日照时数为1400～2200h，年辐射量在4190～5020MJ/m2。相当于142～171kgce 燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以，属于太阳能资源可利用地区。
五类地区：全年日照时数约1000～1400h ，年辐射量在3350～4190MJ/m2。相当于114～142kgce燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州两省。此区是我国太阳能资源最少的地区。
一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，年辐射总量高于 5860MJ/m2，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2/3以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。
4.2、山东省太阳能资源概况
山东省各地年总太阳总辐射量在4542.61~5527.32MJ/m2之间，其中成武站年总太阳总辐射量最少，为4542.61MJ/m2，蓬莱年总太阳总辐射量最多，为5527.32MJ/m2，相差约1000MJ/m2。山东省各地太阳总辐射地区差异较大，其中胶东半岛南部太阳能总辐射量较小，北部蓬莱、龙口一带较大，呈现处南少北多的特点，鲁北垦利、河口一带太阳总辐射量较大，鲁西一带较小。

图4-2-1、山东省年太阳总辐射量分布图
全省各地太阳总辐射量从1月开始至5月，呈现逐月上升的趋势，5月各地的太阳总辐射达到全年的峰值，之后下降，12月降至低谷，成为全年太阳总辐射量最小的一个月。6、7月份天文总辐射量最大，但是随着雨季的到来，阴雨天气增多，日照较少，因此太阳总辐射量受到影响；5月份处于夏季风盛行时期，副热带高压稳定控制山东，多晴好天气，其天文总辐射仅次于6，7月，因此太阳总辐射最大。12月，天文总辐射和实际太阳总辐射量，都处于最低值。
4.3、肥城市太阳光辐射量
以下是美国国家航天气象局NASA监测到的场址地区气象资料：
Month
Air temperature
Relative humidity
Daily solar radiation horizontal
Atmospheric pressure
Wind speed
Earth temperature
Heating degree-days
Cooling degree-days

°C
%
kWh/m2/d
kPa
m/s
°C
°C-d
°C-d
January
0.7
0.544
2.91
101.8
2.6
0.7
526
0
February
3.5
0.519
3.63
101.6
2.8
4.3
405
1
March
9
0.5
4.51
101.1
3
10.8
279
37
April
16.9
0.46
5.34
100.5
3.2
19.4
71
201
May
22.1
0.501
5.6
100
2.9
24.6
8
367
June
25.7
0.575
5.62
99.5
2.5
27.9
0
469
July
26.4
0.744
4.88
99.4
2.2
27.9
0
518
August
25.1
0.764
4.77
99.8
2.1
26.2
0
476
September
22.2
0.628
4.28
100.4
2.2
23.4
1
370
October
16.9
0.543
3.42
101.1
2.2
18.1
63
217
November
9.3
0.549
2.94
101.5
2.5
9.8
253
48
December
2.9
0.554
2.56
101.8
2.5
2.7
459
0
Annual
15.1
0.573
4.21
100.7
2.6
16.3
2065
2704
通过以上数据分析，肥城市平均年辐照量为1536.65kWh/m2/year，属于太阳能资源较丰富地区，比较适合建设大型光伏电站。
五、工程地质
5.1、地理地貌
肥城市在大地貌位置上处于鲁中南低山丘陵与鲁西平原的交接地带，属泰、沂、蒙山前冲击扇的交接地带，属于泰、沂、蒙山前冲击扇的中上部，山丘与平原之比为3：7。东、北、南三面环山，丘陵起伏，大小山丘共有198座；中西部是泗、沂河冲击平原，鲁西南平原的东北角为大片的肥田沃土。地势总特征是北高南低，东高西低，自然由东向西倾斜状态。境内最高点是北部凤凰山，海拔548.1米，最低点是西南部的程家庄附近，海拔47米；城区中心海拔60.5米。南北相对高差501.1米，东西相对高差273.4米。从东北部老虎窝山到西南部的程家庄长39公里,比将为1/60。
境内地貌，按形态可划分为低山岭坡、岗坡沟谷地形、近山阶地、山前倾斜平原、河谷平原、微斜平原、浅平洼地7个类型。境内山丘属蒙山北西部余脉的边缘部分，多分布在北、东、南三面，共有大小山头82座，主要有凤凰城、九山、石门山、防山、尼山、昌平山、九龙山等。
5.2、地质状况
在漫长的地质历史时期，受不同构造运动的影响，形成了较复杂的构造系统与沉积物。肥城在大地构造位置上处于中朝准地台鲁西断隆的中北部偏西，菏泽－尼山隆起上的尼山隆起与肥城凹陷的交接部位。
1．地质
境内出露地层，从老到新有：太古界泰山群，古生界寒武纪、奥陶系、石炭系，新生界下第三系及第四系。基岩露于北、东、南部低山丘陵地带，中西部则为大面积第四系所覆盖。覆盖层下的上石炭统太原组和下二迭统山西组为主要含煤层，煤藏量丰富。
2．构造
肥城境内分属两个次级构造单元，以峄山断层为界，东部为尼山凸起西缘，西部为肥城凹陷的北部。境内褶皱构造微弱，断裂构造发育，伴随断裂有轻微褶曲产生。尼山凸起规模大，隆起较高。尼山断层的北西端，部分被第四系所掩覆，自防山乡无粮庄附近起，向南东经土门延伸出境。走向300°倾向南西，倾角约70°，高角度正断层，南东盘上升，北西下降。肥城市凹陷主要受南北向峄山断层和其南北边缘的近东西向凫山断层的控制，为不对称斜凹陷。肥城凹陷形成于中生代燕山期，定型于新生代喜山期，为中新生代沉积凹陷。该凹陷以走向近于东西的郓城、汶泗断裂为南北边界，断裂间凹陷中有较厚的第三系红色地层发育，凹陷周缘，东部与南部有下古生界寒武系奥陶系地层分布。
境内还分别发育一组北东向和北西断层，均为第四系所掩覆。北东向一组有八宝山断层、金庄断层的入境部分，为倾向南东的正断层。北西向一组有滋阳断层的入境部分，为倾向北东的正断层；孔村断层为倾向南西的正断层。
5.3、场地结论
项目区地貌为丘陵地貌单元，总体上讲，地势呈现北高南低之趋势。场地地表水排泄通畅，地下水位埋藏很深，岩土体含水量很小，不会对建筑物基础构成较大影响。就场址地区的地震地质和岩土工程条件而言，不存在影响电场建设的颠覆性问题，可以建设太阳能光伏电站。
六、太阳能光伏发电系统设计
6.1、光伏发电系统的分类及构成
光伏发电系统按照应用的基本形式可分为三大类： 独立发电系统、 微网发电系统和并网发电系统。未与公共电网连接的太阳能光伏发电系统称为独立发电系统；与偏远地区独立运行的电网相连接的太阳能光伏发电系统称为微网发电系统；与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统称为并网发电系统。
并网光伏发电系统按照系统功能又可以分为两类： 不含蓄电池环节的“不可调度式并网光伏发电系统”和含有蓄电池组的“可调度式并网光伏发电系统”。
根据当地电力分布的情况，本工程选择为不可调度式并网光伏发电系统。太阳光通过太阳能电池组件转换成直流电，经过三相逆变器（DC-AC）转换成三相交流电，再通过升压变压器转换成符合公共电网要求的交流电，直接接入公共电网。
本工程光伏发电系统主要由太阳能电池（光伏组件）、逆变器及升压系统三大部分组成。
本项目 30MWp光伏并网发电系统由30个1MWp 光伏并网发电单元组成，每个1MWp 发电单元由1MWp光伏方阵、2台500kW光伏并网逆变器、1台1250kVA升压变压器以及相应的配电监控单元等相关设备组成，除光伏方阵外，其他设备均安装在一个电气室内（以下称分站房）。30个1MWp太阳能产生的直流电经光伏并网逆变器逆变成交流电后就地升压成10kV，通过高压电缆送到主控室10kV母线上汇集成 1 路接入并网接入点。
6.2、光伏组件选型
商用的太阳能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、碲化镉电池、铜铟镓硒电池等。上述各类型电池主要性能参数，见下表6-2。
电池原料
转换效率
制造能耗
成本
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
而目前国内已经实现工业化生产的且工艺比较成熟的太阳能电池有：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池。
1) 单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池是最早发展起来的，技术也最为成熟，主要用单晶硅片来制造。单晶硅材料的晶体完整，光学、电学和力学性能均匀一致，纯度较高，载流子迁移率高，串联电阻小，与其它太阳能电池相比，性能稳定，光电转换效率高，其商业化的电池效率为16%~18%。单晶硅太阳能电池曾长期占领最大的市场份额，只是在1998年后才退居多晶硅电池之后，位于第二位，但其现在仍在大规模应用和工业生产中占据主导地位。今后，单晶太阳能电池将继续向超薄、高效发展。受到材料价格及相应复杂的电池工艺影响，单晶硅成本价格居高不下，与此同时在加工过程中还伴随着高耗能、高污染的不利影响。
2) 多晶硅太阳能电池
随着铸造多晶硅技术的发展和成本优势， 多晶硅太阳能电池逐渐抢占了市场份额。从多晶硅电池表面很容易辨认，多晶硅片是由大量不同大小、不同取向的晶粒构成，在这些结晶区域（晶粒）里的光电转换机制完全等同于单晶硅电池。由于硅片由多个不同大小、不同取向的晶粒组成，而在晶粒界面（晶界）光电转换容易受到干扰，因而多晶硅电池的转换效率相对单晶硅略低，其商业化的电池效率为 14%~17%。同时多晶硅的光学、电学和力学性能的一致性也不如单晶硅。随着技术的发展，多晶硅电池的转换效率也逐渐提高，尤其做成组件后，和单晶硅组件的效率已相差无几。
3) 非晶硅薄膜太阳能电池
自1976年第一个非晶硅薄膜太阳能电池被研制出，1980 年非晶硅太阳能电池实现商品化，直到今天，非晶硅太阳能电池以其工艺简单，成本低廉，便于大规模生产的优势，取得了长足的进展，被称为第二代太阳能电池。非晶硅薄膜太阳能电池具有弱光性好，受温度影响小等优点，但非晶硅太阳能电池换效率相对较低，商业化的电池效率也只有 6%左右，而且非晶硅薄膜太阳能电池在长时间的光照下会出现衰减现象（S-W 效应），组件的稳定性和可靠性相对晶体硅组件较差。

图6-2-1、各种太阳能电池市场份额
（资料来源《2007年中国光伏发展报告》 ）年中国光伏发展报告》
图6-2-1显示了各类光伏组件的市场占有份额，市场占有率情况反映了产品的成熟度和其性能的稳定性，可见单晶硅和多晶硅太阳能电池仍占据光伏发电市场的主流，而同等的稳定性和发电量情况下，多晶硅组件价格更有优势。
综上所述，各种太阳能组件都有其优势和弊端，但随着技术的发展及同类产品的竞争，单晶硅、多晶硅组件的价格也在逐渐降低，目前光伏发电还是晶体硅组件占主导地位，所以本项目采用CSI阿特斯生产多晶硅电池组件CS6P-230P。
该组件系列产品既经济又可靠，保质期可达20-25年。可以被广泛应用于各种环保工程领域，从大型长期太阳能项目到中小型独立及并网系统太阳能电站。它已经获得IEC 61215第二版的证书，TUV 二级安全认证和北美UL 1703安全认证，同时也是严格按照CE，ISO9001及ISO16949等质量认证体系加工生产。
CS6P-230P光伏电池组件的特点如下：
² 60片高效的多晶电池片组成。
² 优质牢固的铝合金边框可以抵御强风、冰冻及变形。
² 新颖特殊的边框设计进一步加强了玻璃与边框的密封。
² 铝合金边框的长短边都备有安装孔，满足各种安装方式的要求。
² 高透光率的低铁玻璃增强了抗冲击力
² 优质的EVA材料和背板材料

太阳电池组件技术参数
太阳电池种类
多晶硅
太阳电池生产厂家
CSI阿特斯
太阳电池组件生产厂家
CSI阿特斯
太阳电池组件型号
CS6P-230P
组件效率
14.3%
指标
单位
数 据
峰值功率
Wp
230
开路电压（Voc）
V
36.8
短路电流（Isc）
A
8.34
工作电压（Vmppt）
V
29.8
工作电流（Imppt）
A
7.71
尺寸
mm
1638×982×40
安装尺寸
Mm
1638×982×40
重量
kg
18.5
峰值功率温度系数
%/K
-0.45%/℃
开路电压温度系数
%/K
-0.35%/℃
短路电流温度系数
%/K
0.06%/℃
10年功率衰降
%
<10
25年功率衰降
%
<20
6.3、光伏阵列运行方式的设计
6.3.1、阵列安装方式选择
对于光伏组件，不同的安装角度接受的太阳光辐射量是不同的，发出的电量也就不同。安装支架不但要起到支撑和固定光伏组件的作用，还要使光伏组件最大限度的利用太阳光发电。安装方式主要有：固定式、单轴跟踪和双轴跟踪等。
1) 固定式
光伏组件的安装，考虑其经济性和安全性，目前技术最为成熟、成本相对最低、应用最广泛的方式为固定式安装。由于太阳在北半球正午时分相对于地面的倾角在春分和秋分时等于当地的纬度，在冬至等于当地纬度减去太阳赤纬角，夏至时等于当地纬度加上太阳赤纬角。 如果条件允许，可以采取全年两次调节倾角的方式，也就是说在春分-夏至-秋分采用较小的倾角，在秋分—冬至—春分采用较大的倾角。
2) 单轴跟踪
单轴自动跟踪器用于承载传统平板光伏组件，可将日均发电量提高20~35%。如果单轴的转轴与地面所成角度为0度，则为水平单轴跟踪；如果单轴的转轴与地面成一定倾角，光伏组件的方位角不为0，则称为极轴单轴跟踪。对于北纬30~40 度的地区，采用水平单轴跟踪可提高发电量约20%，采用极轴单轴跟踪可提高发电量约35%。但与水平单轴跟踪相比，极轴单轴跟踪的支架成本较高，抗风性相对较差，一般单轴跟踪系统多采用水平单轴跟踪的方式。
3) 双轴跟踪
双轴跟踪是方位角和倾角两个方向都可以运动的跟踪方式，双轴跟踪系统可以最大限度的提高太阳能电池对太阳光的利用率。双轴跟踪系统在不同的地方、不同的天气条件下， 提高太阳能电池发电量的程度也是不同的：在非常多云而且很多雾气的地方，采用双轴跟踪可提高发电量 20~25%；在比较晴朗的地方，采用双轴跟踪系统，可提高发电量 35%~45%。
对于跟踪式系统，其倾斜面上能最大程度的接收的太阳总辐射量，从而增加了发电量，但考虑：
1) 跟踪系统自动化程度高，但目前技术尚不成熟，尤其是在沙尘天气时，其传动部件会发生沙尘颗粒侵入，增加了故障率，加大运营维护成本，使用寿命非常短，不及固定支架寿命的 1/4；
2) 跟踪系统装置复杂，国内成熟的且有应用验证的产品很少，并且其初始成本较固定式安装高很多，发电量的提高比例低于成本的增加比例，性价比较差。
因此本工程光伏组件方阵推荐采用固定式安装。
6.3.2、光伏阵列最佳倾角的计算
光伏阵列的安装倾角对光伏发电系统的效率影响较大，对于固定式安装的光伏阵列最佳倾角即光伏系统全年发电量最大时的倾角。
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。并网光伏发电系统方阵的最佳安装倾角可采用专业系统设计软件进行优化设计来确定，它应是系统全年发电量最大时的倾角。
通过计算，当倾角等于 33°，全年所接收到的太阳辐射能最大，约为1749kWh/m2。倾角在30～36°间时，全年太阳辐射量差别不大。所以太阳能电池组件安装倾角暂定为 33°朝正南方向。
6.4、逆变器的选择
光伏并网逆变器是光伏电站的核心设备之一，其基本功能是将光伏电池组件输出的直流电转换为交流电。
逆变器的技术指标
1) 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：故障情况下，逆变器必须自动从主网解列。
2) 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。在 50W/m2的日照强度下， 即可向电网供电， 即使在逆变器额定功率10%的情况下， 也要保证90%(大功率逆变器)以上的转换效率。
3) 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，就必须使逆变器的输出电压波形、幅值及相位与公共电网一致，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。
4) 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。 输出电流同步跟随系统电压。
我国光伏发电等可再生能源发电技术研究起步比较晚，对于核心器件并网逆变器的研究相对国外某些产品有一定的差距，但近几年国内也有多家生产并网逆变器的厂家也生产出了大功率，较为先进的并网逆变器。目前国内逆变器市场，比较成熟的逆变器产品单台容量最大已可做到1000kW。
本工程一期系统容量为 20MWp，从工程运行及维护考虑，若选用单台容量小的逆变设备，则设备台数较多，会增加后期建设的维护工作量，在投资系统的条件下，应尽量选用容量较大的逆变设备，在一定程度上也能降低投资，并提高系统的可靠性；但单台逆变器容量过大，则会导致一台逆变器故障时，发电量损失过大，因此本工程拟选用容量为 500kW 的逆变器。
工程拟选用的逆变器主要性能参数如表 6-4所示。
逆变器主要性能参数
直流侧参数

最大直流电压
880Vdc
最大功率电压跟踪范围
450~820Vdc
最大直流功率
550kWp
最大输入电流
1200A
最大输入路数
16
交流侧参数

额定输出功率
500kW
额定电网电压
270Vac
允许电网电压
210-310Vac
额定电网频率
50Hz/60Hz
允许电网频率
47~51.5Hz/57~61.5Hz
总电流波形畸变率
< 3% (额定功率)
功率因素
≥0.99（额定功率）
系统

最大效率
98.7%（含变压器）
欧洲效率
98.5%（含变压器）
防护等级
IP20（室内）
夜间自耗电
<100W
允许环境温度
-25℃～55℃
使用环境湿度
0～95%，无冷凝
冷却方式
风冷
允许最高海拔
6000米
显示与通讯

显示
触摸屏
标准通讯方式
RS485
可选通讯方式
以太网/GPRS
机械参数

宽x高x深
2800x2180x850mm
重量
1800kg
6.5、光伏阵列设计及布置方案
6.5.1、太阳能电池组件的串、并联设计
1) 太阳能电池组件串联的数量由逆变器的最高输入电压和最低工作电压、以及太阳能电池组件允许的最大系统电压所确定。太阳能电池组串的并联数量由逆变器的额定容量确定。
2) 本工程所选 500kW 逆变器的最高允许输入电压 Vdcmax为880V，输入电压 MPPT工作范围为450～820V。230Wp 多晶硅太