光伏发电站优化设计关键因素探讨

1、光伏发电站优化设计 关键因素探讨 上海电力设计院有限公司 太阳能资源分析太阳能资源分析 主要设备主要设备选择选择 光伏方阵布置光伏方阵布置和和发电量计算发电量计算 光伏方阵支架和基础光伏方阵支架和基础 集电线路集电线路优化优化 光伏发电站性能考核光伏发电站性能考核 主要内容主要内容 光伏电站光伏阵列布置方式优化配置 基本条件： p 站址附近具有10年以上太阳辐射长期观测记录 p 气候特征、地理特征与站址所在地一致 p 与现场实测记录有较好的相关性 数据采集内容： p 采用的标准、仪器型号、安装位置、高程、周边环境状 况，站址迁移、设备维护、周边环境变动等。 p 最近连续10年以上的逐年各月的总

2、辐射量、直接辐射量 、散射辐射量、日照时数的观测记录，且与站址现场观测 站同期至少一个完整年的逐小时的观测记录。 p 最近连续10年的逐年各月最大辐照度的平均值。 太阳能资源分析太阳能资源分析 参考气象站（太阳辐射长期观测数据） 光伏电站光伏阵列布置方式优化配置 基本条件： p 站址附近具有30年一般气象数据观测记录 数据采集内容： p 近30年来的多年月平均气温、极端最高气温、极端最低 气温、昼间最高气温、昼间最低气温 p 近30年来的多年平均风速、多年极大风速及发生时间、 主导风向，多年最大冻土深度和积雪厚度，多年年平均降 水量和蒸发量。 p 近30年来的连续阴雨天数、雷暴日数、冰雹次数、

3、沙尘 暴次数、强风次数等灾害性天气情况。 太阳能资源分析太阳能资源分析 参考气象站（一般气象数据） 光伏电站光伏阵列布置方式优化配置 有效观测时间： p 太阳辐射现场观测数据用于太阳能资源分析时，现场观 测数据应连续，且不应少于一年。 现场观测内容： p 总辐射量、直射辐射量、散射辐射量、最大辐照度、气 温、湿度、风速、风向等的实测时间序列数据 p 对于按最佳固定倾角布置光伏方阵，宜增设最佳固定倾 角面上的日照辐射观测项目。 p 对于斜单轴或平单轴跟踪系统，宜增设在斜单轴或平单 轴跟踪受光面上的日照辐射观测项目。 p 对于高倍聚光光伏发电站，应增设法向直接辐射辐照度 （DNI）的观测项目。 太

4、阳能资源分析太阳能资源分析 太阳辐射现场观测站 光伏电站光伏阵列布置方式优化配置 数据验证内容： p 完整性、合理性验证 p 缺测数据修正 数据分析内容： p 长序列数据年总辐射量变化和各月总辐射量年际变化。 p 10年以上的年总辐射量平均值和月总辐射量平均值。 p 最近三年内连续12个月各月辐射量日变化及各月典型日 辐射量小时变化。 p 总辐射最大辐照度。 太阳能资源分析太阳能资源分析 观测数据的验证与分析 光伏电站光伏阵列布置方式优化配置 组件选择： p 依据类型、峰值功率、转换效率、温度系数、衰减指标、组件尺 寸和重量、功率辐照度特性等技术条件进行选择。 逆变器选择： p 依据型式、容量

5、、相数、频率、冷却方式、功率因数、过载能力 、温升、效率、输入输出电压、最大功率点跟踪（MPPT）、保护 和监测、通信、防护等级等技术条件选择。 汇流箱选择： p 依据型式、绝缘水平、电压、温升、防护等级、输入输出回路数 、输入输出额定电流、防雷、故障监测等技术条件进行选择。 变压器选择： p 依据型式、容量、效率、电压等级、用材、冷却方式、防护等级 等技术条件进行选择。 主要设备选择主要设备选择 选择原则 光伏电站光伏阵列布置方式优化配置 方阵类型： p 最佳固定倾角 p 倾角手动可调 p 平单轴跟踪系统 p 斜单轴跟踪系统 p 双轴跟踪系统 布置原则： p 需要考虑的因素：遮光影响、占地、

6、投资 p 最佳固定倾角：组串、方位角、倾角、行距 p 跟踪系统：组串、跟踪范围、行距、列距 p 并网光伏发电系统，宜使方阵的受光面上年辐照量最大 p 独立光伏发电系统，宜使方阵的最低辐照度月份受光面 上受到较大的辐照量 光伏方阵与发电量计算光伏方阵与发电量计算 光伏方阵 光伏电站光伏阵列布置方式优化配置 计算公式： Ep=HAAiK=HAPAZK/ES 式中：HA水平面太阳能总辐照量（kWh/m2，峰值小时数）； Ep上网发电量（kWh）； Es标准条件下的辐照度（常数=1kW/m2）； PAZ 组件安装容量（kWp）； K综合效率系数。 A为组件安装面积（m2）； i组件转换效率（%）； 光

7、伏方阵与发电量计算光伏方阵与发电量计算 发电量计算 综合系数K： p 组件类型修正系数、 p 光伏方阵倾角、方位角修正系数、 p 光伏发电系统可用率、 p 光照利用率、 p 逆变器效率、 p 集电线路损耗、 p 升压变压器损耗、 p 组件表面污染修正系数、 p 光伏组件转换效率修正系数： l组件衰减率、 l组件工作温度系数、 l输出功率偏离峰值 光伏方阵与发电量计算光伏方阵与发电量计算 发电量计算 光伏电站光伏阵列布置方式优化配置 支架的材质和壁厚问题： p 光伏支架材料宜采用钢材，材质的选用和支架设计应符合现 行国家标准钢结构设计规范GB50017的规定。 p 用于次梁的板厚不宜小于1.5m

8、m，用于主梁和柱的板厚不 宜小于2.5mm，当有可靠依据时板厚可取2mm。 支架基础形式选择问题： p 传统的混凝土独立基础或条基、钻孔灌注桩、螺旋钢桩、预 应力水泥管桩、预制方桩等 p 土壤的腐蚀性、冻胀性、湿陷性 p 地下水位的影响 光伏方阵支架与基础光伏方阵支架与基础 支架和基础 光伏电站光伏阵列布置方式优化配置 集电线路材质和线径： p 光伏发电站电缆的选择与敷设，应符合现行国家标准电力 工程电缆设计规范GB50217的规定，电缆截面应进行技术经 济比较后选择确定。 优化路径和敷设方式： p 直流线路优化：组串线路、一级汇流线路 p 交流线路优化：到逆变器到箱变、箱变集中升压站 光伏方阵集电线路光伏方阵集电线路 集电线路优化 光伏电站光伏阵列布置方式优化配置 设备性能考核： p