5系统总体方案设计及发电量计算
批准：康本贤
核 定：肖斌
审 查：吕宏伟石耀宇
校核：周治刘晓茹
编写：范小苗周琴
5系统总体方案设计及发电量计算
5.1太阳能光伏发电系统的分类及构成
太阳能光伏发电系统按与电力系统关系分类，通常分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统.并网太阳能光伏发电系统是与电力系统连接在一起的光伏发电系统，一般分为集中式和分散式两种，集中式并网电站一般容量较大，通常在几百千瓦到兆瓦级以上，而分散式并网系统一般容量较小，在几千瓦到几十千瓦.本工程属于集中式大型并网光伏电站.并网太阳能光伏发电系统不设蓄电池，减少了蓄电池的投资与损耗，也间接减少了处理废旧蓄电池产生的污染，降低了系统运行成本，提高了系统运行和供电的稳定性，是太阳能发电发展的最合理和最经济的方向.
在集中式并网光伏电站中，太阳能通过太阳电池组成的光伏阵列转换成直流电，经过三相逆变器（DC-AC）转换成电压较低的三相交流电，再通过升压变压器转换成符合公共电网电压要求的交流电，并直接接入公共电网，供公共电网用电设备使用和远程调配.
本工程光伏发电系统主要由太阳电池阵列、逆变器及升压系统三大部分组成，其中太阳电池阵列及逆变器组合为发电单元部分.
5.2太阳电池组件选择
太阳电池组件的选择应综合考虑目前已商业化的各种太阳电池组件的产业形势、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太阳电池组件类型.
5.2.1太阳电池技术路线发展
从目前已出台的电价政策来看，想在1元/k歌或更低的电价下实现一定的收益率，其根本途径仍然在于大幅度降低光伏电池材料成本.
降低光伏电池材料成本的技术目前主要有三条：
一是冶金法生产太阳能级多晶硅（UMG-Si）.相比较于目前主流的改良西门子法生产多品硅工艺，冶金法具有明显的成本优势.目前的主要障碍在于冶金法
生产的多品硅杂质不稳定性十分明显，杂质分布不均匀，批次间质量不稳定.如何解决质量稳定性问题已经成为冶金法最重要的课题.
二是改进硅片生产工艺.通过降低硅片厚度、减少切片损耗降低硅材料成本.目前硅片厚度已普遍从370微米降到200微米甚至更薄.
三是采用薄膜技术.薄膜太阳能电池的厚度一般只有1微米～10微米，制备在玻璃等相对廉价的衬底材料上，可以实现低成本、大面积的工业化生产.对于非品硅薄膜、多晶硅薄膜太阳能电池而言，目前的主要问题是转换效率低，而且存在光致衰减效应.
由以上可见，晶硅类电池与薄膜类电池在技术方面互有优劣，未来到底哪种技术占据主流取决于哪种技术能取得突破性进展，克服自身弱点.
5.2.2太阳电池类型的确定
本工程场址区工程代表年太阳辐射总量为6598.8MJ/m²，年日照时数为2965.1h.主要气候特点昼夜温差较大，无霜期短，年日照时间长，大部分地区寒冷而干燥，冬季严寒夏季凉爽.从太阳辐照特征和环境条件的角度来说，本工程场址区内各种类型的太阳电池均可应用，但在具体应用时应进行合理的系统设计，以达到最佳运行效果.
对市场上所占份额最大的两类电池（晶硅太阳电池和非品硅薄膜太阳电池）的技术经济经行综合比较可知：多品硅电池成熟度较高，效率稳定，国内外均有较大规模应用的实例，太阳电池市场占有率最大，目前相价格对较低，综合考虑各种因素，本工程推荐全部选用多晶硅电池组件.
5.2.3太阳电池组件的选型
太阳电池组件是太阳能光伏发电系统的核心部件，其各项参数指标的优劣直接影响着整个光伏发电系统的发电性能.表征太阳电池组件性能的各项参数为：标准测试条件下组件峰值功率、最佳工作电流、最佳工作电压、短路电流、开路电压、最大系统电压、组件效率、短路电流温度系数、开路电压温度系数、峰值功率温度系数、输出功率公差等.
多品硅太阳电池组件的功率规格较多，从5Wp到300Wp国内均有生产厂商生产，且产品应用也较为广泛.由于本工程系统装机容量为200MWp，组件用量大，
占地面积广，组件安装量大，所以设计优先选用单位面积功率大的电池组件，以减少占地面积，降低组件安装量.采用不同规格多晶硅电池组件组成200MWp电池方阵的组件用量比较，见表5.1.
表5.1不同多晶硅电池组件组成的200MWp方阵的组件数量比较
方案 方案一 方案二 方案三参数组件峰值功率（Wp) 175 245 280串联数量（块） 26 20 17并联数量（路） 1MW，子方阵 232 210 220IMW子方阵 2509组件数量（块） 200MWp方阵 840000组件数量（块） 748000
由表5.1比较可以得出：
采用245Wp组件和280Wp组件组成200MWp光伏阵列所使用的组件数量均较少，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多品硅太阳能组件应用于大型并网光伏发电系统的，其规格大多数均在150Wp到300Wp之间，在这个区间范围内，250Wp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，本工程推荐选用多品硅太阳能组件规格为245Wp
245Wp型多品硅电池组件各项性能指标如下，其特性曲线见图5.1.
标准测试条件下峰值功率：245Wp
最佳工作电流： 8.21A最佳工作电压： 29.79V短路电流： 8.59A开路电压： 37.62V工作温度： -40°℃~85°℃最大系统电压： 1000V组件效率： 14.98%
