太阳能电站关于站址选择的探讨
A DISCUSSONLOCATIONSELECTION OFELECTRICITYSTATION OFSOLARENERGY
作者：姜军海，宋春艳JIANG Junhai SONG Chunyan
单位：山东电力工程咨询院有限公司Shandong Electricity Power Engineering Consulting Company.LTD.
ABSTRACT: considering the hot solar e into being electricity technology at present by taking theshandong liansheng 10MIWP solar energy eletricity station as the case it diseuss two points in emphasis :(1)solar energy electricity station should be built the area of the enrichment solar energy esourse. (2)thestations should take up a small quantity area and control engineering invest to least .
摘要：针对目前热门的太阳能发电技术，以山东联盛10MW，光伏发电站工程为例，简述该太阳能电站的站址选择.着重讨论了2点：（一太阳能发电站对周边环境的要求，特别是在对地理位置的选择上，应保证为太阳能资源丰富区，以充分高效的利用太阳能资源：仁太阳能电站的合理布置，以达到节的土地，合理控制工程投资的原则.
KEY WORD: SOLAR ENERGY ELECTRICITY STATION STATION LOCATION SELECTION
关键词：太阳能电站站址选择
境造成的危害日益突出，同时全球还有20电能的一种技术，这种技术的关键元件是太亿人得不到正常的能源供应，这个时候，全上世界都把目光投向了可再生能源，希望可再 生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展，这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点.丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源.
自20世纪70年代开始，人们认识到根据当今化石能源的开发使用力度，它将在几十至一百多年间衰竭，对于人类未来能源可持续供应来说，我们又将重新进入可再生能源为主的新时期.我们知道，太阳的能量主 要来源于氢聚变成氨的聚变反应，根据目前合成氮，它的寿命约为50亿年，由此看，太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅、 阳的能量是取之不尽，用之不竭的.太阳能确化镉和铜钢硒为代表的薄膜电池.其中，8.5×10Kw，这个数量相当于全世界发电量的几十万倍.
通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发 太阳能发电分为光热发电和光伏发电，电，简称“光电”，光伏发电是利用半导体
传统的燃料能源正在一天天减少，对环界面的光生伏特效应而将光能直接转变为能电池.太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合 上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置
理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电太阳产生的核能速率估算，氢的储量足够维源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无持600亿年，面地球内部组织因热核反应聚处不在.太阳能光伏发电的最基本元件是太每秒钟到达地球表面的能量约为单晶和多晶电池用量最大，由于硅材料资源极其丰富且生产工艺相当成熟，晶体硅太阳电池在未来10年内将继续占销售和应用的低价方向发展，为此，太阳电池薄膜化是最 主导市场.但太阳电池的发展仍将向高效、有发展潜力的发展方向和研究课题.
为无电场合提供电源；二是太阳能日用电子 光伏发电产品主要用于三大方面：一是产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等；三是进网发电，这年，中国并网发电还未开始全面推广，不过， 在发达国家已经大面积推广实施.到20092008年北京奥运会部分用电是由太阳能发电和风力发电提供的，且为推动西部大开发，我国正进行西部太阳能发电工程，如西藏阿程”项目，西部7省无电乡通电工程等，以 里地区的专项光伏工程，GEF项目，“光明工改善西部生存条件和投资环境，促进西部经济发展.
占据世界能源消费的重要席位，不但要替代 据预测，太阳能光伏发电在21世纪会部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体，预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电 在世界总电力供应中所占比例也将达到10%以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占 到60%以上.这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位.
至于我国，根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，中国力争使太阳能发 电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW（百万千瓦）.预计，到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%.预计2030年之前，中国太阳能 装机容量的复合增长率将高达25%以上，
下面，以山东联盛10MW，光伏发电站工程为例简述该太阳能电站的站址选择.
1太阳能发电站对周边环境的要求
山东联盛10MW光伏发电站位于山东省乳山市，距离乳山市中心城区南偏东约6km，源产业基地一台湾工业园新能源制造应用 周围较空旷，在乳山市规划的“乳山市新能基地”内
乳山市位于山东胶东半岛东部，东南面
临黄海，具有典型的胶东半岛地理气候特性.
1.1太阳能电站的地理位置选择
表示，设太阳高度角为ho，则到达水平地面 太阳直接辐射（简称直接辐射）以S值上的太阳直接辐射S'=S.sinho.太阳直接辐射是天空散射辐射（简称散射辐射）的最初来源，故散射辐射也随太阳高度角而变.地表和云层反射的太阳辐射受大气散射作 用，也参与天空散射辐射到达地面.总辐射(Q值）为射向水平地面上的太阳直接辐射（S值）和天空散射辐射（D值）之和即Q=S但太阳为不透光的云层完全遮蔽时，总辐射 D.当天空全都为云遮蔽，或部分天空有云就是散射辐射.
太阳辐射是地球生命发生发展的决定因素，是大气运动的唯一能量来源.我国是表面每年接受的太阳能辐射相当于1.7万亿 世界上太阳能资源最丰富的地区之一，陆地t标准煤，对1971~2000年辐射资料进行统计，我国太阳年总辐照量基本上在3780~8820MJ/m²之间，大于3780MJ/m²的地区占 国土面积的96%以上，按太阳能总辐照量的空间分布，我国可以划分为四个区域，见表1. 11
表1.1-1 我国太阳能资源登记区划表
指标等 J/n²/ 土面 越区称 级年 西大部分，新疆南部以及6300 17.4 青海、甘肃和内蒙古的西部5040~ 新疆北部、东北地区及内蒙 古东部、华北茂江苏北部、黄6300 42.7 土高原、青海和甘南东部、园 川西部至横新山区以及福 建、广东沿海一带和海南岛.0828 36.3 川、贵州、广西西部等地 . 东南丘陵区，汉水流城以及5040<3780 3.6 川黔区 绝大多数地区年平均辐射量在5000MJ/m²年 从全国太阳能资源空间分布分析，我国 2.1站区总平面布置 能I、II、II类地区约占全国总面积的2/3 以上，其中西藏最高达9200MJ/m²年，且太阳以上，年太阳辐射总量高于5000MJ/m²，年日照时数大于2000h，特别是1、ⅡI类地区，正远的广大西北地区，经济发展较为落后，为 是人口稀少、居住分散、交通不便的偏僻、边此可充分利用当地丰富的太阳能资源，开发太阳能发电技术，为可持续发展提供可再生利用能源. （)布置原则 （1）合理利用场地，尽量不占池塘. （2）针对场地的地形特点，本着节约用地、控制工程投资的原则，尽可能控制站区的土方量. 矩阵布置 根据以上优化设计原则，结合业主的委托要求、出线方向、厂外道路，考虑到本工程特殊的场地地形，首先对太阳能电池组件的池片组成的太阳能电池板称为光伏组件，又 布置进行选择.（注：由一个或多个太阳能电称太阳能电池组件.） 可知，山东联盛10MW光伏发电站站址所在 根据我国太阳能资源区域分布等级图区域属于ⅡI类太阳能资源区，为太阳辐射很丰富地带，站址所在区域具有地理优势. 1.2其它 太阳能光伏发电组件的占地是征地面积大小的关键因素，本工程场地情况复杂，而光伏发电组件的布置方向朝南最为有利. 总平面布置将太阳能板按0.1M×20=2MW阵列为一单元分区布置，太阳能光伏组件最小单元1000件（20行×50列）×100瓦/件=0.1MW.本方案采用的0.1MW阵列占地55700mm×69535mm.根据站区的场地条件和 太阳能发电工程自身的特点，场地设计本着节约用地、控制工程投资的原则做场地竖向设计，将混凝土支柱沿设计地形布置，适当高出地面一定高度，使光伏组件组成的方阵 面相对平整，同时互不遮挡阳光，保证发电 山东联盛10MW光伏发电站工程为山东联盛能源有限公司利用其台湾母公司UMC技术优势，为联动两岸产业链，开拓大陆市 （联华电子股份有限公司）拥有的薄膜电池场，拟在山东乳山市的新能源产业基地一台湾工业园新能源制造应用基地，开发建设10MWp薄膜电池光伏并网发电工程. 该项目得到了山东省政府、威海市和乳山市领导及相关部门的高度重视，就UMC拟投资的本项目及其它已签约或拟投资的项目已多次到台湾UMC集团考察交流，UMC集团也多次到山东与省政府交流洽谈. 本项目的建成，不但是威海市，也是山效率.东省首个MW级薄膜电池光伏并网电站，将填补山东省在大型薄膜电池光伏并网电站设计和建设上的空白. 站区总平面布置 （1）太阳能电池组件的布置 本工程设计容量为10MWp，全部使用非晶硅薄膜太阳能电池组件NH-100AX-1_4A（100w/片）其100000块，按2MW配置一元中按最小单元0.1MW布置，共20个. 个逆变器室布置，共有5个2M单元.2MM单0.1MW方阵排列按20行×50列，电池组件数量1000块， 同时，“乳山市新能源产业基地一台湾工业园新能源制造应用基地”位于银滩旅游度假区，是新能源应用和节能示范试验基地，是结合银滩旅游度假区的特点打造的绿色基地.光伏发电站的建成是进一步开发了 该地区的旅游资源，且带动了该地区的经济向多元化发展. 方阵中行与行间距充分考虑了场地的地形条件及前后阴影遮挡和检修空间，32° 的安装角度可以有效的防止电池组件表面积水、积雪.电池组件通过螺栓固定在支架上使得安装和检修较为方便，同时也可以有 2太阳能发电站对场地的要求 太阳能发电站一般选择在荒漠化地带或场地条件较差的地区，且因其太阳能电池组件占地较大，故如何有效的节约用地成为效的抵御风雪荷载.太阳能发电站场地设计的核心. （2）配电装置及电气设施的布置 35kV配电装置、中心控制室及办公用房 和展示区组成联合建筑布置在站区的西北角. 度0.3%，北低南高，东高西低. ④场地IV：南北向坡度1.8%，东西向坡 在阵列的中间，可减少电续的敷设长度. 逆变器室及变压器按2M一个单元配置 经过计算，站区挖方量为110.73×10m²，填方量为113.83×10m²；考虑少量的基槽余土及松散系数1.02，土石方 基本平衡. (3）出入口设置 站区出入口位于厂区的东南角，靠近中心控制楼，作为站区的唯一出入口. 2.2场地条件 本工程站区围墙内占地面积为53.25hmr²，征地面积为58.23hm². 本工程场地为侵蚀山地，地貌类型为低丘、斜坡地.地势开阔，地形起伏较大，总体呈中部高、南北两侧低，向南北两侧倾斜之布着一些的小土（石）丘，总体高差为40m， 势.地面高程为27.11m~67.35m场地内分局部土（石）丘高差约在10米之间，局部坡度较大，最大坡度为18%，场地范围内有池塘地形非常复杂. 及部分林地.且场地周边地形亦高低不平， 在电站围墙范围内的场地，除场地东南角的池塘未占用且结合观景等布置外，包括了北边的池塘一角及大部分斜坡地、低丘. 2.3场地土方 为给出本工程的最优土石方量，根据场地现状，结合本工程的矩阵布置，将场地坡 度设计与矩阵板的行间距与列间距结合考虑，打破常规设计中南低北高的设计思路，面对高差大的局部地区，利用逆变器室及变压器需布置2MW一个单元的阵列中间的特点， 局部在地坪较高处设边坡，拉开与地坪较低处的合理间距，既保证了场地的合理设计，亦保证光伏板互不遮挡阳光，整个设计做到经济实用. 根据站区的场地条件和太阳能发电工程自身的特点，场地设计为整体中部高南北低，将光伏板的行（列）间距与场地坡度相结合考虑，以有效地利用场地，且使光伏板互 不遮挡阳光，从而保证发电效率. 整个场地共分为四个部分，每部分的场地东西向坡度皆为0.3%，坡向站区边界，见附图 2. 2-1 3结论 太阳能电站的站址选择在主要考虑地理位置的选择，保证为太阳能资源丰富区.除此之外，就是如何在地形复杂地区，在满足 节约用地的前提下，如何达到经济实用，不因土石方工程量增加工程费用，同时，保证投资最小，收益最大. 道路做成水泥混凝土路面，场内其余道路皆 电站建成后，除入口处的综合楼附近的只简单压实，同时对整个场地进行绿化，减少地面裸露，满足绿色、环保的要求. 致谢 感谢本工程总工刘金栋部长，设总陈素珍经理及本院环保专业工程师曹晓满给予的大力支持. 度0.3%，南低北高，西高东低. ①场地1：南北向坡度3.5%，东西向坡 参考文献 ②场地Ⅱ：南北向坡度1.7%，东西向坡度0.3%，北低南高，西高东低. [1]沈辉，曾祖勤，太阳能光伏发电技术【】化学工业出版 社 20065 坡度0.3%，南低北高，东高西低， ③场地III：南北向坡度2.06%，东西向 作者简介：
