1MW分布式光伏发电站项目设计方案.docx

XX1MW分布式光伏发电项目设计方案XX新能源科技股份有限公司 目录绪论1一、 光伏发电概况31.1全球光伏发电发展情况31.2光伏发电优越性3二、 工程概述52.1项目名称52.2项目简介52.3项目所在地理位置62.4项目投资形式72.5气象数据的收集72.6安装位置的光伏板表面的太阳辐射计算82.7光伏系统安装效果图102.8项目设计范围和设计目标11三、 系统设计方案123.1设计依据123.2设计原则133.3光伏组件的选择153.4光伏阵列的运行方式设计203.5逆变器的选择223.6光伏阵列设计及布置方案363.7并网系统设计453.8数据监控483.9光伏系统的安全措施51四、 经济效益554.1系统能效计算分析554.2技术经济分析594.3节能量计算65五、 社会效益665.1环境影响分析665.2项目推广前景分析675.3社会效益69六、 工程可行性分析706.1环境效率分析总结：706.2产业投资可行性总结：70绪论太阳能是一种重要的，可再生的清洁能源，是取之不尽用之不竭、无污染、人类能够自由利用的能源。光伏发电是把太阳能转换为电能的一种简单而又实用的途径,可以广泛应用于荒山、荒坡，未利用地，鱼塘，农业大棚，工业园区屋顶,大型厂房屋顶,办公大楼屋顶等场所。光伏发电是指采用光伏组件,将太阳能直接转换为电能的发电系统。它倡导就近发电,就近并网,就近转换,就近使用的原则,具有大大降低企业的用电成本,改善当地环境，投资回报率高的特点,因此各地政府纷纷鼓励光伏项目的发展。综合分析后得出光伏发电在未来发展中是很有必要的！太阳能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。光伏发电是采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，不仅能够有效地提高资源利用率，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。目前光伏发电站主要分为大型地面并网光伏电站和分布式光伏发电站：大型地面并网光伏电站是指与公共电网相联接且共同承担供电任务的太阳能光伏电站。它是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分的重要发展方向，是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。并网系统由太阳能电池方阵、系统控制器、并网逆变器等组成。分布式光伏发电站是指在用户场地附近建设，运行方式多为用户侧自发自用、多余电量上网，以单个并网点多以220V或380V进行并网发电。分布式光伏发电倡导就近发电，就近上网，就近转换，就近使用的原则，同时能够有效提高同等规模光伏电站的发电量。太阳能转换为电能的技术称为太阳能光伏发电技术（简称PV技术）。太阳能光伏发电不仅可以部分代替化石燃料发电，而且可以减少CO2和有害气体的排放，防止地球环境恶化，因此发展太阳能光伏产业已经成为全球各国解决能源与经济发展、环境保护之间矛盾的最佳途径之一。目前发达国家如美国、德国、日本的光伏发电应用领域从航天、国防、转向了民用，如德国的“百万屋顶计划”使许多家庭不仅利用太阳能光伏发电解决了自家供电而且这些家庭还办成了一所所私人的“小型电站”，能够源源不断地为公用电网提供电能。近几年，光伏行业发展也非常迅速。各国对光伏发电较为重视，并根据当地实际情况相继出台了一系列的补贴政策以促进光伏产业的发展，部分国家实施“送电到乡”、“光明工程”等惠农项目，地方政府也陆续启动了光伏照明项目工程。与此同时，偏远地区消费者逐渐认可光伏产品，越来越多的居民开始使用家用太阳能电源产品。光伏应用市场发展较为迅速。从长远来看，太阳能的利用前景最好，潜力最大。近30年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产和市场开拓方面都获得了长足发展，成为快速、稳定发展的新兴产业之一。本文简单地阐述了1MW分布式光伏发电站的设计方案。71 一、 光伏发电概况1.1全球光伏发电发展情况随着人类工业化文明进程的不断推进，人类文明活动对大自然及生活环境的污染和破坏日益严重，而同时作为传统能源的化石能源，储量日益减少，供应日益不足，我们迫切需要大力发展和使用可再生能源及清洁能源。太阳能作为地球取之不尽用之不竭的能源，近些年在各国政府的积极鼓励下得到了突破性的发展。同时，近年来，随着太阳能产业商业化进展的不断推进，太阳能热能的利用已经大面积普及，进入千家万户，而随着太阳能光伏发电成本的降低，光伏发电也正以惊人的速度得到推广，为投资于太阳能光伏发电项目的投资者带来了极大的投资机会和预期可观的收益。据光伏行业全球知名的 EPIA 机构称，2014 年全球共安装了超过 40 GW 的光伏(PV)发电系统，借助这些系统，去年全球总装机量已达约 177 GW。中国在太阳能急速发展方面处于领先地位，日本和美国则紧随其后。根据该协会预测，在未来短短5年时间内，光伏太阳能的总装机量可能会增加两倍，达到 550 GW，该机构同时誓言将推动太阳能成为世界核心第一能源。1.2光伏发电优越性光伏发电是利用晶硅或者薄膜太阳能光伏组件，将太阳能直接转换为电能的能源系统。它是一种新型的，具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。同时在整个将光能转换成电能的过程中不产生任何污染，整个光伏电站寿命周期内对环境友好。光伏发电系统具有以下的突出优点：1.污染小，环保，经济效益突出光伏发电项目在发电过程中，没有噪声，也不会对空气和水产生污染。除了必要的维护，在整个寿命周期不需要任何其他物资的损耗，单纯的利用太阳能进行能源供应，保证长期稳定的经济收益。2.发电寿命长，经济收益稳定。太阳能是地球万物生长之根本能源，取之不尽用之不竭。而光伏发电系统中的关键部件-太阳能光伏组件的寿命高达 25 年，而其他重要的电能转换部件，诸如并网逆变器等经过较好的维护，寿命也可长达 15-20 年。太阳光能量可靠，稳定，就长周期来看，光照资源不会随着环境的改变而有显著的改变，太阳能光伏组件在 25 年寿命周期内的发电效率衰减也比较微弱，故投资光伏系统，能获得可靠的，稳定的，长期的经济收益。3.适合分布并网，组合今年来，分布式光伏发电系统，得到了空前的发展。利用居民自家房顶，或者工商业建筑厂房楼顶，公共设施顶棚以及空地资源，均可以方便的获得太阳能资源。光伏发电系统可方便的利用低压电网将能量馈送至电网，实现“化整为零，充分利用”，多个分布式光伏发电系统可以有机结合，形成一个规模任意的电站系统。特别是在一些缺电少电的国家和地区，通过建设光伏发电系统网络，可以有效缓解当地的供电压力，如果光伏系统网络达到一定的规模，甚至完全可以充当其主要能源供应。4.就近并网利用，效能高，损耗少光伏发电由于可方便的在低压用电侧并网，故发电和用电可同时完成。一般大型地面电站需要建设升压站，所发电量通过变压器升压接入输电网，仅作为发电电站而运行，与水电火电的利用方式并无区别，然而分布式系统距离用户侧负荷较近，不需要建设升压站来进行升压，电能的产生和利用之间几乎没有损耗，提升了能源利用效能。二、 工程概述2.1项目名称XX1MW分布式光伏电站2.2项目简介本项目为分布式并网光伏发电项目，总装机容量为1MW。该地区拥有丰富的太阳能日照资源，同时由于巴基斯坦是具有1.6亿人口的南亚大国，随着经济的发展，面临长期能源短缺的紧张局面，城市供电不足问题突出，上网电价相对较高，相较于在全球范围内建设的其他光伏电站并网发电项目，在该地区投资光伏电站将获得更佳的投资收益。该光伏项目属于分布式并网型光伏电站项目，建设地点可选用建筑物楼顶或闲置空地来进行建设，充分利用当地太阳能资源，且所发电量就近接入10KV电网来实现并网，系统不设储能装置。该项目的建设不仅能有效改善区域环境空气质量，带动本地区经济的可持续发展，同时能起到一定的示范作用，带动当地新能源产业的发展。2.3项目所在地理位置本项目建设地点位于巴基斯坦西北边境最大的城市白沙瓦，地理坐标为3401N 7135E。白沙瓦是巴基斯坦最具有民族特色的城市，是巴基斯坦西北边境首府，旧译“布路沙布逻”。由于地处中亚多个的贸易要道上，多个世纪以来都一直是南亚大陆与中亚之间的贸易重镇，现代的白沙瓦仍然肩负着中亚和南亚之间的贸易通道。巴基斯坦位于南亚次大陆西北部，南濒阿拉伯海，海岸线长约900公里，北枕喀喇昆仑山和喜马拉雅山。东、北、西三面分别与印度、中国、阿富汗和伊朗接壤。全境五分之三为山区和丘陵地，南部沿海一带为沙漠，向北伸展则是连绵的高原牧场和肥田沃土。2.4项目投资形式项目总投资在750万元左右，投资方式为业主自筹模式，项目资金由业主全额提供，收益全归业主所有。2.5气象数据的收集2.5.1 气侯条件气候气象：白沙瓦一年四季的温差是比较大的，在白沙瓦的冬天从11月中旬开始，在三月下旬结束。夏季是五月至九月。年平均温度是在25C左右，而夏季最高的温度能够达到40C，而冬季最低的温度能够在4C，温度也是很有差别的。白沙瓦的降水量也是很有差别的，夏季的降水量比冬季的降水量多点。巴基斯坦属于热带气候，气温普遍较高，降水比较稀少，年降水量少于250毫米的地区占全国总面积的四分之三以上。印度河流经巴基斯坦，印度河径流季节变化大，为了调节水量，满足灌溉之需，兴建了大批水利工程，为农业生产的发展创造了条件。巴基斯坦除南部属热带气候外，其余属亚热带气候。南部湿热，受季风影响，雨季较长；北部地区干燥寒冷，有的地方终年积雪。年平均气温27。2.5.2 光伏资源白沙瓦坐落于巴基斯坦西北边境省，地理坐标为3401N 7135E，海拔高度约359米，属于亚热带气候，得天独厚的地理条件使得当地有着丰富的太阳能资源，其光伏资源主要有以下优点：1. 光照时间长巴基斯坦的绝大部分地区适合光伏系统的开发。大部分地区，特别是在信德省、俾路支省和旁遮普南部，一年中超过3000小时光照时间，接收太阳辐射0.2万千瓦时/平方米，是全球日光照射较强的地区。2. 太阳辐射能量高根据美国国家航空航天局 NASA-SSE SATELLITE DATA,1983-1993 的数据统计，白沙瓦所在的经纬度（北纬3401,东经 7135）地区，每天的平均辐射强度为 5.23KWH/，属于亚洲太阳能资源较丰富地区。2.6安装位置的光伏板表面的太阳辐射计算设计光伏发电系统，只有水平面的辐射量是不够的，必须计算出太阳能电池方阵面上的辐射量。本项目拟采用地面倾斜固定式安装太阳能电池组件，根据NASA数据，不同倾斜角度辐射量如下。太阳辐射量估算：可见与地面呈31度时，组件表明接收到的太阳辐射最高。计算倾斜面上的太阳辐射量，通常采用KLEIN计算方法。利用PVSYST软件，采用所选工程代表年的太阳辐射资料，调整倾角使发电量最大，见图下图。不同倾斜面上日平均太阳辐射量变化曲线图在PVSYST软件中调整倾角，使其发电量达到最大，同时使太阳能资源的损失达到0%。2.7光伏系统安装效果图效果图1效果图2效果图32.8项目设计范围和设计目标本项目范围包括以下部分的设计，安装，施工，调试：太阳能光伏阵列；交/直流配电柜（箱）；并网逆变器系统；并网接入；监控系统；配电系统；系统的接地和防雷；后期光伏电站常规运行的指导和维护。最终目标为在白沙瓦建设1MW分布式光伏并网发电系统，该系统以10KV等级电压并入电网，由后台监控系统统一管理，监控管理平台能实时监测和显示光伏系统运行状态和数据，方便用户管理和维护。整个光伏电站在 25 年寿命周期内能安全，稳定，可靠运行，保证长期经济收益。三、 系统设计方案3.1设计依据XX1MW分布式并网光伏发电项目的材料，设备，施工，调试，运行遵照中国或当地法定规定及有关标准，技术规范之最新版本，其中包括但不限于：所有相关的中国标准/规范之最新版本，及消防要求，包括但不限于下列规范：本项目光伏系统设计主要以现行国家及相关行业的有效标准为依据，部分参考 IEC 或行业最新规范和标准。如标准有矛盾时，应以最新较高的标准为准，主要的标准及规范：地面用晶体硅光伏组件（PV）-设计鉴定和定型(IEC61215-2005)光伏（PV）组件安全鉴定(IEC61730-2)光伏（PV）系统电网接口特性（GB/T20046-2006）光伏系统并网技术要求（GB/T19939-2005）光伏发电系统接入配电网技术规范（GB/T 29319-2012）地面用光伏（PV）发电系统概述和导则 (GB/T18479-2001)低压配电设计规范（GB50054-2011）建筑物防雷设计规范（GB50094-2010）建筑设计防火规范（GB50016-2006）建筑抗震设计规范（GB50011-2001）电气装置安装工程电缆线路施工和验收规范(GB50169-2006)民用建筑电气设计规范（JGJ16-2008）钢结构建筑规范（GB50009-2001）钢结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）屋面工程技术规范（GB50345-2004）混领土结构设计规范（GB50010-2010）电力工程电缆设计规范（GB50217-2007）光伏发电站接入电力系统技术规定（GB/T 19964-2012）电力变压器选用导则（GB/T 17468-2008）油浸式电力变压器技术参数和要求（GB/T 6451-2008）绝缘配合 第1部分：定义、原则和规则 （GB 311.1-2012）交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（GB/50064-2014）交流电气装置的接地设计规范（GB50065-2011）变电所总布置设计技术规程（DL/T5056-2007）高压配电装置设计技术规程（DL/T5352-2006）导体和电器选择设计技术规定（DL/T5222-2005）3-110KV高压配电装置设计规范（GB50060-2008）光伏电站接入电网技术规定（Q/GDW617-2011）光伏发电站设计规范（GB50797-2012）电力工程电缆设计规范（GB 50217-2007）高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求（GBT11022-2011）3.2设计原则本太阳能光伏并网电站是在巴基斯坦西北部城市白沙瓦建设的中大型分布式并网型光伏电站，既具有极大的示范作用，又具有极大的商业投资价值，在进行总体方案设计时，遵守以下一些基本原则：1.合理性规划厂区内由多个分布式光伏发电系统组成统一的光伏电站，其属于光伏电站的一种新形式，所以其设计、施工，安装，调试均需满足中国特别是加纳对于光伏及电气工程的相关规范法律的要求，将根据其对项目站址选址、太阳能发电系统、电气部分、接入系统进行合理性设计。2.安全性设计的光伏电站系统需安全可靠，防止意外情况造成的人身意外伤害与公共财产的损失。光伏系统的安装施工纳入建筑设备安装施工组织设计，并制定相应的安装施工方案和特许安全措施；光伏电站设计将充分考虑防火，防震，防雷等安全性因素。3.美观性充分考虑当地情况，根据实际建设地点合理排布光伏组件的安装，在不额外占用空地和建筑物楼顶空地资源的情况下，讲求集中布局，美观大方，实现整体协调。4.高效性优化设计方案，尽可能的提高光伏系统的整体发电效率，减少不必要的能耗损失。达到充分利用太阳能、提供最大发电量的目的。5.经济性作为光伏项目，在满足光伏系统外观效果和各项性能指标的前提下，最大限度的优化我们的设计方案，合理选用各种材料，把不必要的浪费消除在设计阶段，降低工程造价，为业主节约投资。3.3光伏组件的选择3.3.1组件类型选择光伏组件的选择应综合考虑目前已商业化的各种光伏组件的产业形势、技术成熟度、运行可靠性、未来技术发展趋势等，并结合电站周围的自然环境、施工条件、交通运输的状况，经技术经济综合比较选用适合集中式大型并网光伏电站使用的光伏组件类型。结合目前国内光伏组件市场的产业现状和产能情况，选取目前市场上主流光伏组件（即晶体硅和薄膜组件）进行性能技术比较。（1）晶体硅组件单晶硅组件是发展最早，工艺技术也最为成熟的光伏组件，也是大规模生产的硅基组件中，效率最高组件，目前规模化生产的商用组件效率在14%20%，长期占领最大的市场份额；规模化生产的商用多晶硅组件的转换效率目前在16%18%，略低于单晶硅组件的水平。和单晶硅组件相比，多晶硅组件虽然效率有所降低，但是生产成本也较单晶硅太阳组件低，具有节约能源，节省硅原料的特点，易达到工艺成本和效率的平衡，目前已成为产量和市场占有率最高的光伏组件。（2）薄膜组件薄膜类太阳组件由沉积在玻璃、不锈钢、塑料、陶瓷衬底或薄膜上的几微米或几十微米厚的半导体膜构成。目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种：硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池（CIGS）、碲化镉薄膜太阳能电池（CDTE）。其主要特点为：A) 材料用量少，制造工艺简单，可连续大面积自动化批量生产，制造成本；B) 制造过程消耗电力少，能量偿还时间短；C) 基板种类可选择；D)温度系数较低；E)可与建材整合性运用(BIPV)。两种晶体硅光伏组件的电性能、寿命等重要指标相差不大，若仅考虑技术性能，在工程实际应用过程中，无论单晶硅还是多晶硅组件都可以选用。晶硅类组件由于产量充足、制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，被广泛应用于大型并网光伏电站项目。薄膜组件存在效率相对较低、占地面积较大、稳定性不佳等缺点，随着技术和市场的发展，由于制造工艺相对简单、成本低、不需要高温过程、温度系数低等优点，薄膜组件也占据了一定的市场份额。经对市场上所占份额最大的两类光伏组件（晶硅和薄膜光伏组件）的综合比较后，考虑到晶硅光伏组件成熟度较高，效率稳定，国内外均有较大规模应用的实例，市场占有率最大，目前价格较低且产能较大。考虑到本项目的集约化用地的要求，故本工程推荐全部选用高效的多晶硅组件。3.3.2.组件规格参数确定及技术先进性响应晶硅光伏组件的功率规格较多，从5WP到360WP国内均有生产厂商生产，且产品应用也较为广泛。本工程装机容量大，组件数量多，占地面积广，因此优先选用单位面积功率大的光伏组件（即转化率高的组件），以减少占地面积，降低组件安装量；组件数量少意味着组件间连接点少，施工进度快；且故障几率减少，接触电阻小，线缆用量少，系统整体损耗相应降低。另外，通过市场调查，国内主流厂商生产的晶硅太阳能组件应用于大型并网光伏发电系统的光伏组件，其电池片多采用156MM156MM，按照60片（610）和72片（612）两种封装而成；大多数均在185WP到350WP之间，在这个区间范围内，市场占有率比较高的几家厂商所生产的晶硅太阳能组件规格尤以260WP到290WP之间居多。综合考虑组件效率、技术成熟性、市场占有率，以及项目建设工期、厂家供货能力等多种因素。（1）光伏组件产品认证光伏组件生产企业应通过ISO9001 质量管理体系认证，组件使用寿命不低于25 年，质保期不少于10 年；光伏设备制造企业应建立完善的质量管理体系，配备质量检验机构和专职检验人员，且电池及电池组件生产企业应配备AAA 级太阳模拟器、高低温环境试验箱等关键检测设备。同时光伏产品质量应符合国家相关标准，通过国家批准相关认证机构的认证，国内目前主要为CQC认证和CGC认证，国际认证如CE认证、TUV认证、UL认证、CEC认证等。（2）推荐选型本项目拟全部采用如下规格的光伏组件，光伏组件参数见下表。本次项目拟采用的多晶硅光伏组件参数表序号部 件单位数值1峰值功率WP2652功率公差WP053组件转换效率%16.214开路电压V38.085短路电流A8.926工作电压V30.817工作电流A8.448最大功率温度系数%/K-0.4109开路电压温度系数%/K-0.33010短路电流温度系数%/K+0.05911工作温度范围-408512额定电池工作温度-45213耐风压PA240014荷载PA540015外形尺寸MM16409924016重量KG18.20（3）其他配套保障措施A)电流分档光伏组件测试参数提示电流分档（也可按功率分档），目前以工作电流（IM）分档，每0.1A为一档。（分档的目的便于系统安装）然后将其放置于相应的位置。用不同颜色或标识标志各电流档，每个电流档的光伏组件统一装箱（箱体也标示），现场安装各发电单元或各方阵采用同一电流档的同批次光伏组件安装，光伏组串，减少光伏组件之间的失配影响，提高光伏发电系统的发电效率。因此光伏组件出厂时必须进行电流分档，并分类装箱、做好标志，在现场安装时尽可能的将电流相近的组件安装在一个发电单元内，可以有效降低失配损失。B)重要辅材要求背板：采用双层PVF、PVDF双层复合膜结构背板（TPT、KPK），限定供应商和品质要求。光伏玻璃：采用低铁钢化绒面镀膜玻璃，钢化性能符合GB 15763.2等行业标准，数据需满足或好于以下参数：1）玻璃厚：3.2MM；2）光伏电池组件用低铁钢化玻璃铁含量应不高于0.015%；3）太阳光直接透射比：在300NM2500NM光谱范围内，太阳电池组件用3.2MM钢化玻璃的太阳光直接透射比应91.6%，3.2MM镀膜钢化玻璃的太阳光直接透射比应93.5%；4）光伏电池组件用玻璃弓形弯曲度不应超过0.2%；波形弯曲度任意300MM范围不应超过0.3MM；两对角线差值/平均值0.1%；5）缺陷类型：无压痕、皱纹、彩虹、霉变、线条、线道、裂纹、不可擦除污物、开口气泡均不允许存在。长度5MM，宽度0.1MM的划痕数量3条/M2；同一组件允许数量5条；不允许直径2MM的圆形气泡，0.5 MM长度1.0MM圆形气泡不超过5个/M2，1.0 MM长度2.0MM圆形气泡不超过1个/M2，0.5MM长度1.5MM长形气泡数量不超过5个/M2，1.5MM长度3.0MM且宽度0.5MM的长形气泡不超过2个/M2，；不允许固体夹杂物；对镀膜玻璃，45斜视玻璃表面，无七彩光，无压花印；6）应具有可靠的抗风压、抗冰雹冲击能性试验。耐雹撞击性能：23M/S耐风压：2400PA。荷载（长期）：1800PA。3.4光伏阵列的运行方式设计3.4.1运行方式选择光伏阵列的运行方式主要分为固定安装式和自动跟踪式两大类。其中：固定式又分为固定倾角和可调倾角两种，可调倾角即为分季节或月份多角度可调方式；自动跟踪系统包括单轴跟踪系统和双轴跟踪系统。单轴跟踪（水平单轴跟踪和斜单轴跟踪）系统以固定的倾角从东往西跟踪太阳的轨迹，双轴跟踪系统（全跟踪）可以随着太阳轨迹的季节性位置的变换而改变方位角和倾角。结合光伏发电项目阵列运行方式的实际应用情况，以1MWP光伏阵列为例，对固定式、跟踪式进行初步技术方案比较，见下表。1MWP阵列各种运行方式比较固定安装式水平单轴跟踪方式斜单轴跟踪方式双轴跟踪方式发电量增加百分比(%)100110115115120125占地面积（万M2）1.8151.8513.4743.773直接投资增加百分比(%)100111114122运行维护工作量小有旋转机构，工作量较大有旋转机构，工作量大有旋转机构，工作量更大支撑点多点支撑多点支撑多点支撑单点支撑组件清洗清洗方便清洗较方便清洗不便清洗效率低，困难大可靠性与成熟度市场占有率大，成熟可靠少量应用，基本可靠，近年明显增多应用率低，多为示范试验性，国内成熟可靠设备少应用率极低，国内基本无成熟可靠设备和控制系统抗大风能力迎风面积固定，抗风较差。风大时可将板面调平，抗风较好。风大时可将板面调平，抗风较好。风大时可将板面调平，抗风较好。综合考虑本项目安装方式以固定式安装来进行设计。3.4.2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，对于固定式并网光伏发电系统，一般选择最佳倾角按GB50797-2012光伏发电站设计规范的要求，倾角宜使光伏方阵的倾斜面上受到的全年辐照量最大。采用所选工程代表年的太阳辐射资料，通过PVSYST软件进行倾斜面上各月日平均太阳辐射量的计算，倾斜面太阳辐射变化曲线图，见下图。工程区不同倾斜面上日平均太阳辐射量变化曲线图从上图中可以得出各月太阳辐射变化趋势，当光伏组件倾角为31时，全年日平均太阳总辐射量最大，并满足灰尘雨雪滑落要求及倾斜支架较好稳定性的角度范围，因此确定本工程光伏阵的固定安装倾角为31。3.5逆变器的选择3.5.1主要技术要求作为光伏发电系统中将直流电转换为交流电的关键设备之一，其选型对于发电系统的转换效率和可靠性具有重要作用。结合光伏电站接入电网技术规定的及其它相关规范的要求，在本工程中逆变器的选型主要考虑以下技术指标：（1）转换效率高逆变器转换效率越高，则光伏发电系统的转换效率越高，系统总发电量损失越小，系统经济性也越高。因此在单台额定容量相同时，应选择效率高的逆变器。本工程要求大容量逆变器在额定负载时效率不低于98，在逆变器额定负载10%的情况下，也要保证90（大功率逆变器）以上的转换效率。逆变器转换效率包括最大效率和欧洲效率，欧洲效率是对不同功率点效率的加权，这一效率更能反映逆变器的综合效率特性。而光伏发电系统的输出功率是随日照强度不断变化的，因此选型过程中应选择欧洲效率高的逆变器。（2）直流输入电压范围宽光伏组件的端电压随日照强度和环境温度变化，逆变器的直流输入电压范围宽，可以将日出前和日落后太阳辐照度较小的时间段的发电量加以利用，从而延长发电时间，增加发电量。如在落日余晖下，辐照度小光伏组件温度较高时光伏组件工作电压较低，如果直流输入电压范围下限低，便可以增加这段时间的发电量。（3）最大功率点跟踪光伏组件的输出功率随时变化，因此逆变器的输入终端电阻应能自适应于光伏发电系统的实际运行特性，随时准确跟踪最大功率点，保证光伏发电系统的高效运行。（4）输出电流谐波含量低，功率因数高光伏电站接入电网后，并网点的谐波电压及总谐波电流分量应满足GB/T 14549-1993电能质量公用电网谐波的规定，光伏电站谐波主要来源是逆变器，因此逆变器必须采取滤波措施使输出电流能满足并网要求。要求谐波含量低于3%，逆变器功率因数接近于1。（5）具有低电压耐受能力光伏电站应具备一定的低电压耐受能力。当电力系统事故或扰动引起光伏电站并网点的电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，光伏电站能够保证不脱网连续运行，具体要求如下：A） 光伏发电站的并网点电压跌至0时，光伏发电站应不脱网连续运行0.15S；B） 光伏发电站并网点电压跌至曲线1以下时，光伏发电站可以从电网切除。 光伏发电站低电压穿越能力要求（6）系统频率异常响应国家电网公司光伏电站接入电网技术规定中要求大型和中型光伏电站应具备一定的耐受系统频率异常的能力，逆变器频率异常时的响应特性至少能保证光伏电站在下表所示电网频率偏离下运行。中、大型光伏电站在电网频率异常时的运行时间要求电网频率运行时间要求F48HZ根据光伏电站逆变器允许运行的最低频率或电网要求而定48HZF49.5HZ每次低于49.5HZ时要求至少能运行10MIN49.5HZF50.2HZ连续运行50.2HZF50.5HZ每次频率高于50.2HZ时，光伏电站应具备能够连续2MIN的能力，同时具备0.2S内停止向电网线路送电的能力，实际运行时间由电网调度机构决定；不允许处于停运状态的光伏发电站并网50.5HZ在0.2S内停止向电网送电，且不允许停运状态的光伏发电站并网。（7）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，如在一定程度过电压情况下，光伏发电系统应正常运行；过负荷情况下，逆变器需自动向光伏组件特性曲线中的开路电压方向调整运行点，限定输入功率在给定范围内；故障情况下，逆变器必须自动从主网解列。系统发生扰动后，在电网电压和频率恢复正常范围之前逆变器不允许并网，且在系统电压频率恢复正常后，逆变器需要经过一个可调的延时时间后才能重新并网。（8）具有保护功能根据电网对光伏电站运行方式的要求，逆变器应具有交流过压、欠压保护，超频、欠频保护，防孤岛保护，短路保护，交流及直流的过流保护，过载保护，反极性保护，高温保护等保护功能。（9）监控和数据采集逆变器应有多种通讯接口进行数据采集并发送到主控室，其控制器还应有模拟输入端口与外部传感器相连，测量日照和温度等数据，便于电站数据处理分析。3.5.2 不同类型逆变器的技术经济比较目前光伏电站常用的逆变器主要有三种方案：组串式逆变器方案、集中式逆变器方案、集散式逆变器方案。（1）组串式逆变器组串式逆变器是基于模块化的概念，将光伏方阵中的每个光伏组串连接至指定逆变器的直流输入端，各自完成将直流电转换为交流电的设备。组串式逆变器通常使用两级三电平三相半桥拓扑结构，选用中小功率IGBT和SVPWM调制算法，通过DSP控制IGBT发出三电平方波，通过LCL或LC滤波器滤波后输出满足标准的正弦波。组串式逆变器常见的输出功率为20KW、28KW、33KW、40KW，50KW，60KW，目前技术先进且具有较大市场应用规模的为50KW逆变器，额定功率为47.5KW48KW左右，每台逆变器具有46路的MPPT，MPPT电压范围通常为200V1000V，额定输出电压3288/500V+PE或3/PE,540VAC，逆变器中国转换效率98.49%。组串式方案中采用组串式并网逆变器，单台容量几十KW。1MW需约2030台逆变器，每台逆变器一般具有34路MPPT，光伏组串直流输出直接接入逆变器。组串式方案简图如下：A）高效发电组串式光伏并网逆变器多达4路MPPT跟踪路数，启动电压200V，跟踪范围宽达200V1000V，静、动态跟踪效率分别高达99.9%和99.8%，能够应对各种类型的发电场景，提升光伏电站发电量；组串式光伏并网逆变器采用专利技术的三电平拓扑结构，开关频率高达16KHZ，输出波形正弦度更高，配合主动电网谐波自适应技术+LCL滤波技术，确保逆变器输出电能质量时刻优于国家标准；组串式光伏并网逆变器具有良好的直流分量控制能力，通过DCI抑制将直流分量控制在0.5%以内；组串式光伏并网逆变器具有响应电网调度功能，单逆变器能够在30MS内执行电网调度指令，无论是多机并联还是单机应用均能够快速响应调度指令。B）安全可靠光伏并网逆变器采用全密闭自然散热设计，避免使用散热风机造成的系统损耗增加和因风机损坏造成的停机损失和维护费用；组串式光伏并网逆变器具有8路高精度组串智能监测功能，监测精度高达0.5%，能够快速定位组串故障，提升系统可靠性和可维护性；光伏并网逆变器采用无直流熔断器设计，避免因熔断器失效造成的发电量损失和其他安全隐患的产生；组串式光伏并网逆变器具备可靠的防雷保护功能；具备极强的环境适应性，防护等级可达IP65，可在温度范围-2560（超过50降额运行），湿度范围0100%（无凝露）内稳定运行；组串式光伏并网逆变器可选配防PID保护功能，通过抬升交流N线PE的电压，模拟负极接地产生的正偏压现象，不但有效的规避了负极接地造成安全隐患，同时可靠抑制组件PID效应，配合高精度RCD残余电流检测功能，时刻保障系统的安全可靠；组串式光伏并网逆变器由不小于2.0MM厚度的高品质防锈铝板焊接而成，表面进行高耐候粉末喷涂处理，整体美观、大方，具有极强的抗腐蚀性；C）智能营维组串式光伏并网逆变器支持高速PLC电力载波通讯技术，通过逆变器功率线将信号传输至数据采集器，有效提升了电站的通讯可靠性和通讯速率；组串式光伏并网逆变器支持8路高精度组串监测功能，通过配置高精度电压、电流传感器，将监测精度提升至0.5%，为电站提供更加精确的数据和可靠的依据；采用组串式光伏并网逆变器作为光伏电站的发电单元，不但能够有效提升电站发电量，而且能够为电站更加精细化的管理提供支持。单台逆变器故障影响范围相比传统集中式方案大幅度减少，且故障恢复迅速，无需专业人员即可完成，降低故障对发电量的影响。（2）一体化集中式逆变器集中式逆变器是将很多光伏组串经过汇流后连接到逆变器直流输入端，集中完成将直流电转换为交流电的设备。集中式逆变器通常使用单级两电平三相全桥拓扑结构，大功率IGBT和SVPWM调制算法，通过DSP控制IGBT发出两电平方波，通过LCL或LC滤波器滤波后输出满足标准要求的正弦波。集中式逆变器常见的输出功率为100KW、250KW、500KW、630KW、1000KW，以500KW集中式逆变器应用最广泛，该款逆变器转换效率通常98.9%，中国效率98.49%，每台逆变器具有12路MPPT，MPPT电压跟踪范围为500V820V，2台逆变器组成1MW方阵，通过一个双分裂绕组变压器升压后接入35KV中压电网。集中式方案简图如下：目前为了节省占地面积，通常采用一体化箱式逆变器，是将光伏并网发电系统所需的交直流配电、逆变和监控通讯设备预装在箱体中，集中完成光伏发电系统的并网发电、控制、数据采集和远程传输功能。其优点具体有：A）两台500KW光伏并网逆变器结构镜像对称设计、面对面安放，柜内安装有配电箱、通讯箱、进出线接线盒、工具箱、消防箱。内部设备排列整齐、紧凑，配电简捷。B）模块化、全前维护，镜像结构，均衡布线，功率流顺畅，干扰小，电能质量高。采用全前维护设计，省去传统设备后方维护通道，比传统的一体化机房或土建房设计整体占地面积缩小达40%。功率单元、散热风机采用模块化抽屉式设计，现场维护快捷，减少设备后期维护费用。C）性能特点防雷设计，满足GB50057-2010建筑物防雷设计规范和GB50343-2010电子信息防雷设计规范。设备可保证在各种气候环境下的稳定可靠使用，并通过了第三方严格测试，在环境温度50测试，机房内外温差34。D）内部接线安装维护方便机房顶部为活动顶，可拆卸，方便设备工厂组装与内部设备后期更换维护。功率线缆从机柜内部走线，打开柜门和两