基于某22MWp漁光互補(bǔ)光伏電站發(fā)電系統(tǒng)的研究

杜艷霞

摘要：本文以某22MWp漁光互補(bǔ)光伏電站為例，論述了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的系統(tǒng)電壓設(shè)計(jì)、光伏組件運(yùn)行方式、光伏組件串并聯(lián)設(shè)計(jì)，以及光伏組件、逆變器、匯流箱的選型，結(jié)合漁光互補(bǔ)光伏電站安裝容量和安裝地形，給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：漁光互補(bǔ);光伏電站;光伏組件;逆變器

0、前言

目前，由于光伏組件、逆變器等設(shè)備價(jià)格的降低，光伏行業(yè)逐漸出現(xiàn)回暖態(tài)勢(shì)，光伏電站也有增多趨勢(shì)，由于光伏項(xiàng)目整體財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率不高，光伏項(xiàng)目依然受制于投資成本，這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)不但要考慮系統(tǒng)的可靠性，還要更多的去考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。本文以某漁光互補(bǔ)電站為例，論述大中型光伏電站發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1、某漁光互補(bǔ)光伏電站概況

本漁光互補(bǔ)電站位于浙江省寧?？h境內(nèi)，項(xiàng)目擬利用現(xiàn)有650畝閑置魚塘進(jìn)行漁光互補(bǔ)光伏項(xiàng)目的建設(shè)，實(shí)際使用占地面積約400畝，安裝容量22MWp，總投資10482.33 萬(wàn)元。采用METEONOM氣象數(shù)據(jù)分析得出寧海地區(qū)的年平均太陽(yáng)總輻射為4646.2MJ/m2，寧?？h屬我國(guó)第三類太陽(yáng)能資源區(qū)域。光伏組件采用400Wp單晶硅太陽(yáng)能電池，采用固定傾角安裝，角度為22°。本項(xiàng)目采用1回35kV線路接入電網(wǎng)。

2、太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)電壓設(shè)計(jì)

光伏電站直流側(cè)常用系統(tǒng)電壓有1000V和1500V兩種。近年來(lái)隨著光伏設(shè)備和相關(guān)配套材料的不斷升級(jí)，1000V系統(tǒng)已經(jīng)有逐步淘汰的趨勢(shì)，1500V系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越普及。就當(dāng)前而言，1500V系統(tǒng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)已經(jīng)非常完善，產(chǎn)業(yè)鏈在近幾年的發(fā)展過(guò)程中已經(jīng)渡過(guò)了小批量供應(yīng)階段，在海內(nèi)外得到了海量的應(yīng)用，因此本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用1500V直流系統(tǒng)電壓。

2.2光伏組件選型

光伏組件主要有晶硅太陽(yáng)能電池、非晶硅電池、數(shù)倍聚光太陽(yáng)能電池等。

單晶硅太陽(yáng)能電池和多晶硅太陽(yáng)能電池統(tǒng)稱為晶體硅太陽(yáng)能電池，占據(jù)全球太陽(yáng)能電池市場(chǎng)的絕大部分（市場(chǎng)份額約90%），目前國(guó)內(nèi)的光伏組件生產(chǎn)也主要是以單晶硅、多晶硅太陽(yáng)能電池為主。商業(yè)化的多晶硅電池片效率一般在16-18%左右，單晶硅電池片電池效率在17-20%左右。

非晶硅薄膜電池在價(jià)格、弱光響應(yīng)，高溫性能等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是使用壽命期較短。目前國(guó)內(nèi)聚光太陽(yáng)能電池研究尚處于示范運(yùn)行階段。

本項(xiàng)目選用轉(zhuǎn)化效率較高的單晶硅組件，單片容量為400Wp。

2.3逆變器選擇

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)使用的逆變器結(jié)構(gòu)大體分為集中逆變器、集散逆變器、組串逆變器。

由于本工程光伏安裝容量為22MWp，從工程運(yùn)行及維護(hù)考慮，若選用單臺(tái)容量較小的逆變器設(shè)備，則設(shè)備數(shù)量較多，會(huì)增加投資前后的維護(hù)工作量。在投資相同的條件下，應(yīng)盡量選用較大的容量的逆變器，可在一定程度上減少投資，并提高系統(tǒng)可靠性。并且本工程所在地地形較開闊、平坦、無(wú)遮擋、組件朝向一致，集中式逆變器的MPPT數(shù)量滿足要求。所以本工程選用容量為3125kW的集中逆變器。

2.4光伏陣列運(yùn)行方式選擇

2.4.1運(yùn)行方式

目前光伏組件安裝方式分為固定安裝、單軸跟蹤和雙軸跟蹤方式?？紤]到本工程規(guī)模較大，固定式初始投資較低、維護(hù)支架系統(tǒng)基本免維護(hù);自動(dòng)跟蹤式雖然能增加一定的發(fā)電量，但目前初始投資相對(duì)較高。而且后期運(yùn)行過(guò)程中需要一定的維護(hù)，且灘涂地區(qū)支架維護(hù)難度大，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高，另外電池陣列的同步性對(duì)機(jī)電控制的機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)建要求較高。

所以本期工程推薦選用固定安裝運(yùn)行方式。

2.4.2光伏方陣的串并聯(lián)設(shè)計(jì)

根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50797-2012第6.4.2條，計(jì)算出光伏串聯(lián)數(shù)為28。根據(jù)電池組件的串聯(lián)得出單臺(tái)3125kW逆變器接入的太陽(yáng)能電池組件的并聯(lián)組數(shù)為392～394組。

2.4.3匯流箱設(shè)計(jì)

由于逆變器的輸入回路數(shù)量有限，需要在直流側(cè)配置匯流裝置，本系統(tǒng)可采用分段連接、逐級(jí)匯流的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，即在戶外配置光伏陣列防雷直流匯流箱（以下簡(jiǎn)稱“匯流箱”），采用匯流箱將多串組串進(jìn)行匯流，然后再輸入逆變器直流側(cè)，節(jié)省直流電纜，降低工程造價(jià)。本工程匯流箱回路數(shù)量選用24進(jìn)1出。

3、結(jié)論

通過(guò)以上論述可得出，光伏組件目前應(yīng)用率較高的還是晶硅組件;大中型光伏電站，在地形較平坦、光伏組件安裝朝向較一致時(shí)，可選用容量較大的集中逆變器;光伏組件選擇固定安裝方式成本更經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)主編.光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范GB50797-2012.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012年10月.

[2] 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)提出.導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定DL/T5222-2005.北京：中國(guó)電力出版社，2005年7月.

[3] 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)提出.光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求GB/T 19939-2005.中國(guó)質(zhì)檢出版社，2005年11月.