太阳能电池及太阳能光伏发电系统介绍参考文档

山东力诺瑞特新能源有限公司2015年11月 太阳能电池及光伏发电系统 1 2020 4 21 前言 目前世界能源的使用全靠石油 煤炭 天然气和核裂变等初级能源或常规能源 这些资源的有限性和社会需求激增之间形成了强烈的矛盾 加上环境污染的严峻形势 使新能源的利用和开采十分迫切 太阳能光伏发电系统充分利用太阳能这种清洁 无限的能源 市场发展成为可能 中国政府持续出台支持光伏产业发展的政策 大力支持分布式光伏发电产业发展 截至2015年9月底 光伏发电装机容量累计3795万kw 2015年1 9月新增装机量990万kw 同比增长161 其中 光伏电站823万kw 分布式光伏158万kw 山东省2015年新增50万kw 其中分布式电站新增21万kw 2 2020 4 21 太阳能电池介绍 太阳能光伏发电系统简介 分布式电站简介及相关政策 500kw分布式电站设计 分布式电站效益分析 3 2020 4 21 太阳能电池定义 太阳能发电方式 光 热 电转换方式光 电直接转换方式 太阳能电池定义 太阳能电池又称为 太阳能芯片 或 光电池 是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片 它只要被光照到 瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流 4 2020 4 21 太阳能电池发电原理 光生伏打效应 当太阳光或其他光照射半导体的PN结时 就会在PN结的两边出现电压 叫做光生电压 这种现象就是光生伏打效应 5 2020 4 21 太阳能电池发电原理 PN结短路 就会产生电流 6 2020 4 21 太阳能电池发电应用 接入负载 提供直流电源 逆变器 接入逆变器 提供交流电源 7 2020 4 21 太阳能电池分类 8 2020 4 21 太阳能电池比较 目前 晶硅类和非晶薄膜类应用较为广泛 尤以多晶硅应用最多 9 2020 4 21 10 2020 4 21 太阳能电池介绍 太阳能光伏发电系统简介 分布式电站简介及相关政策 500kw分布式电站设计 分布式电站效益分析 11 2020 4 21 太阳能光伏发电系统分类 独立光伏发电 也叫离网光伏发电系统 主要由太阳能电池组件 控制器 蓄电池组成 及离网型逆变器等 并网光伏发电 太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电这后直接接入公共电网 由电网统一调配向用户供电 分布式光伏发电 分散式发电或分布式供能 是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统 以满足特定用户的需求 支持现存配电网的经济运行 或者同时满足这两个方面的要求 12 2020 4 21 各类光伏发电系统特点 独立光伏发电 不受电网限制 应用范围广 但投入和运行成本较高 并网光伏发电 所发电量全部上网销售 大型并网电站占用土地资源 现实行配额制 审批流程较复杂 分布式光伏发电 就地发电 就地上网 就地消纳 多以屋面分布式为主 电站容量及形式不受限制 是国家大力倡导的电站形式 13 2020 4 21 太阳能光伏发电系统介绍 离网型发电系统 14 2020 4 21 充电 在光照条件下 太阳电池组件产生一定的电动势 通过组件的串并联形成太阳能电池方阵 使得方阵电压达到系统输入电压的要求 再通过充放电控制器对蓄电池进行充电 将由光能转换而来的电能贮存起来 放电 蓄电池组为逆变器提供输入电 通过逆变器的作用 将直流电转换成交流电 输送到配电柜 由配电柜的切换作用进行供电 蓄电池组的放电情况由控制器进行控制 保证蓄电池的正常使用 光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置 以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击 维护系统设备的安全使用 太阳能 电能 化学能 电能 光能 15 2020 4 21 太阳能光伏发电系统介绍 并网型发电系统 16 2020 4 21 并网太阳能光伏发电系统是由光伏电池方阵并网逆变器组成 不经过蓄电池储能 通过并网逆变器直接将电能输入公共电网 并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站 主要特点是将所发电能直接输送到电网 由电网统一调配向用户供电 17 2020 4 21 太阳能光伏发电系统介绍 分布式发电系统 18 2020 4 21 在用户场地附近建设 运行方式以用户侧自发自用 多余电量上网 且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施 倡导就近发电 就近并网 就近转换 就近使用的原则 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 目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统 是建在城市建筑物屋顶的光伏发电项目 该类项目须接入公共电网 与公共电网一起为附近的用户供电 19 2020 4 21 太阳能电池介绍 太阳能光伏发电系统简介 分布式电站简介及相关政策 500kw分布式电站设计 分布式电站效益分析 20 2020 4 21 分布式电站定义 分布式电站定义 分布式发电 是指位于用户附近 装机规模较小 电能主由用户自用和就地利用的可再生能源资源综合利用发电设施或有电力输出的能量梯级利用多联供系统 并网电压等级在10千伏及以下 特点 A 就地发电 就地转换B 就地消纳 就地并网 消纳方式 A 全部自发自用B 全部上网C 自发自用 余电上网 21 2020 4 21 分布式光伏电站分类按建设位置分类按电的消纳方式分类 分布式电站 屋顶分布式电站 地面分布式电站 分布式电站 自发自用余电上网 全额自发自用 全额上网 22 2020 4 21 分布式电站系统图 23 2020 4 21 分布式光伏并网相关标准 SJ T11127 1997光伏 PV 发电系统过电压保护导则GB T19939 2005光伏系统并网技术要求GB T20046 2006光伏 PV 系统电网接口特征GB Z19964 2012光伏发电站接入点力系统技术规范Q GDW617 2011光伏电站接入电网技术规定Q GDW618 2011光伏电站接入电网测试规程Q GDW分布式光伏发电接入系统典型设计GB T50796 2012光伏发电工程验收规范GB T50797 2012光伏发电站设计规范Q GDW480 2010分布式电源接入电网技术规定 24 2020 4 21 实施分布式电站的意义 符合国家政策 利用自己空闲的屋顶实施分布式电站 符合国家能源的长期规划 对我国的节能减排工作意义重大 手续简便 国家为了大力发展分布式电站 实行了备案制 投资第二产业 根据国家政策 如果电量自行无法消纳 可变更为全额上网 将电卖给国家电网 实现企业的第二产业 收益保障 光伏发电技术成熟 寿命长 25年时间内衰减20 2015年建成并网的分布式电站国家财政补贴长达20年收益率高 根据自用比例不同 电站年度收益15 20之间 25 2020 4 21 相应的政策支持 国家政策 10kV及以下电压 单个并网点小于6MW 电网企业为分布式光伏项目业主提供接入系统方案 分布式光伏项目免收系统备用容量费 380V接入的分布式光伏不用签调度协议 电网企业在并网申请受理 接入系统方案制定 合同和协议签署 并网验收和并网调试全过程服务中 不收取任何费用 26 2020 4 21 能源局政策 2015年3月16号国家能源局的 73号 文件规定 各地级市 对于屋顶分布式电站不受指标限制的规定 为企业建设屋顶分布式电站提供了便利条件 电价扶持政策 2013 2015年间 分布式光伏发电项目 所发全部电量每千瓦时补贴0 42元 补贴年限20年 27 2020 4 21 2013 2015年间 并网发电的光伏电站 分布式光伏发电项目 所发全部电量在国家规定的每千瓦时0 42元补贴标准基础上 省级再给予每千瓦时0 05元的电价补贴 山东省支持政策 28 2020 4 21 分布式电站设计主要参数 地理位置 确定电池板在倾斜安装时 前后排电池板的间距 避免相互遮挡 影响系统发电效率 甚至造成系统故障 峰值日照时数 确定一定安装容量的光伏电站的每天及全年发电量 即每平方米辐照度为1kw时 1000wp的太阳能电池板每照射一小时就可产生0 8kwh的电量 系统效率 29 2020 4 21 分布式电站发电效率 方阵效率 1 电缆线损 设备效率 逆变器效率 1 灰尘影响 影响因素 1 电站所在地点年太阳能辐射强度2 光伏电池组件角度 面南 角度基本与当地纬度相当 具体角度需要计算 3 光伏组件效率 主要由使用年限决定 时间越长效率越低 4 电气系统与控制系统效率 影响不大 目前效率 80 左右 79 5 30 2020 4 21 分布式电站容量的确定 根据国家规定 分布式光伏电站的容量不能超过上一级变压站容量的25 30 安装场地情况 1 屋顶类型 平顶 斜顶 2 屋面结构 水泥屋面 彩钢瓦面 瓦面 3 遮挡情况 4 环境空气状况 5 安装方式 平行屋面敷设 带有倾角安装 6 平屋面安装1kw占地约15 斜屋面约占9 31 2020 4 21 太阳能电池介绍 太阳能光伏发电系统简介 分布式电站简介及相关政策 500kw分布式电站设计 分布式电站效益分析 32 2020 4 21 分布式电站设计案例 安装地区 烟台 安装容量 500kwp 消纳方式 自发自用 余电上网 白天电价 0 90元 kwh 33 2020 4 21 电站设计参数 地理位置 北纬37 东经121 峰值日照时数 如采用倾角安装 角度为当地纬度 时需乘以1 08 1 15的系数 34 2020 4 21 不同角度组件效率 35 2020 4 21 山东省最佳安装角度及发电量 36 2020 4 21 分布式电站的设计 项目组成 项目500KWp光伏发电单元 选用255Wp多晶组件1961块 每18块组件构成一串 通过7台直流汇流箱后进入500kw集中式逆变器 其他设备 其他设备包括但不限于汇流箱 直流配电柜 低压配电柜 接地保护 测控 远动装置及交直流线缆等 前后间距 L 1 5H H为前排电池组件高度 安装方式 根据屋面确定 37 2020 4 21 500kW分布式电站系统配置 38 2020 4 21 主要组成一 电池组件 目前 全球光伏产业中晶体硅太阳电池的生产及应用技术是最为成熟 本项目采用峰值功率255Wp转换效率为15 89 的多晶硅太阳电池组件 该组件具有如下特点 1 组件通过了TUV和UL检测机构认证 其在极端 温度 载荷 撞击 条件下仍具备良好性能 2 权威第三方测试验证的良好弱光性能 3 多晶硅组件25年内组件实际输出功率不低于标称功率的80 39 2020 4 21 多晶硅组件的主要性能参数 40 2020 4 21 电池接线盒 组成 由盒盖 盒体 接线端子 二极管 连接线 连接器几大部分组成 作用 二极管分为 旁路二极管和防反冲二极管 二极管的主要功能是单向导通功能 旁路二极管 防止组件的热斑效应 防反冲二极管 组件在没有光照时防止蓄电池电流倒流 41 2020 4 21 并网光伏逆变器是光伏电站核心设备之一 其基本功能是将光伏组件输出的直流电转换为交流电 目前 先进的光伏逆变器都配置有高性能滤波电路 使得并网光伏逆变器交流输出的电能质量很高 能够满足各项要求 不会对公共电网质量造成污染 此外 它还有最大功率跟踪控制 防孤岛效应等功能 本光伏系统项目采用的是并网光伏逆变器 它可以将光伏组件阵列输出的直流电转换成交流电并输送到用户侧电网中并网 优先供给项目所在地的厂区负载使用 多余电量供给附近用户使用 本项目拟采用额定功率为500kW的集中式逆变器1台 其参数如下表所示 主要组成二 逆变器 42 2020 4 21 集中式逆变器主要性能参数 43 2020 4 21 主要组成三 汇流箱 将一定数量 规格相同的光伏电池串联起来 组成一个个光伏阵列 然后再将若干个光伏阵列并联接入设备 为提高系统的可靠性和实用性 在光伏防雷汇流箱里配置了光伏专用直流防雷模块 直流熔断器和断路器等 保证太阳能光伏发电系统发挥最大功效 44 2020 4 21 主要组成四 监控系统 监控系统主要监控光伏汇流箱 并网光伏逆变器和环境检测仪 监控原理图为 45 2020 4 21 主要组成四 数据采集 光伏数据采集器是将光伏电站中的光伏并网逆变器 汇流箱 气象站和电表等设备的数据通过RS485 RS232和RS422等方式收集起来 并通过GPRS 以太网 WIFI 3G等方式传送到数据库的设备 46 2020 4 21 主要组成五 环境监测 环境监测仪是专门为监测当地太阳能光伏电站而开发生产的多要素自动气象站 可测量风向 风速 环境温度 太阳辐射度 组件背板温度等环境参数 具有性能稳定 检测精度高 无人值守等特点 可满足太阳能光伏电站监测的业务要求 硬件包括 风速传感器 风向传感器 日照辐射仪 温度传感器 控制盒和支架 采集到的环境数据可通过RS485通信读取 47 2020 4 21 主要组成六 安装支架 对于平屋面 斜瓦面屋顶及彩钢瓦屋顶 采用不同形式高强度铝合金支架将光伏组件固定 支架安装效果如下图所示 48 2020 4 21 屋面设备安装载荷说明 40kg 18kg 49 2020 4 21 太阳能电池介绍 太阳能光伏发电系统简介 分布式电站简介及相关政策 500kw分布式电站设计 分布式电站效益分析 50 2020 4 21 分布式电站价格预算 报价说明 1 以上报价为基本预算 详细的预算需根据实际现场与位置详细测算2 折合单价为 7 8元 Wp 51 2020 4 21 分布式电站收益分析 自发自用0 90元 度 工业电费 0 42元 度 国家补贴 0 05元 度 省级补贴 1 37元 度 余电上网0 4396元 度 脱硫电价 0 42元 度 国家补贴 0 05元 度 省级补贴 0 9096元 度 52 2020 4 21 分布式电站投资效益分析 1 系统寿命25年 2 考虑电价上升趋势 其实际回收年限更短 3 现行补贴政策持续补贴20年 系统效益明显 53 2020 4 21 电站基本参数 54 2020 4 21 电站年发电量表 55 2020 4 21 电站年度收益表 56 2020 4 21 57 2020 4 21 投资回收期及累计收益分析根据电费的收益测算4 3便可将电站投资回收 剩余的20年中电站将给你带来1552万元的纯收益 58 2020 4 21 减排社会效益分析表 59 2020 4 21 分布式电站前期调研数据 60 2020 4 21 1 屋顶是否为自有产权 2 变压器容量 3 白天平均电价 4 月平均电量 5 屋顶情况 水泥平顶 彩钢屋面 瓦面6 屋顶可利用面积 7 场区周边环境状况 61 2020 4 21 业主单位最关心的几个问题 62 2020 4 21 1 政策保障 1 国家相关政策 2 并网后签订购售电协议 2 收益保证 1 光伏电站发展 技术成熟 运行稳定 2 系统优化设计 3 合格的部件供应 4 售后服务3 屋面载荷 1 设计院屋面载荷证明 2 合理施工方案 3 服务承诺 63 2020 4 21 分布式电站相关申报材料 64 20