甘肃临泽县扎尔墩滩0MW光伏电站设计技术报告.docx
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甘肃临泽县扎尔墩滩0MW光伏电站设计技术报告
甘肃临泽县扎尔墩滩0MW光伏电站设计技术报告
甘肃省临泽县扎尔墩滩10MW光伏电站
技术报告
技术报告1
一．综合说明3
1.1项目概况3
1.2报告编制原则及方案设计依据3
1.3项目主要内容3
1.4目前我国的能源形势3
1.5气象资料4
二、电站规模及组成4
2.1省临泽县扎尔墩滩光照辐射量4
2.2倾斜面上的辐射量计算5
①临泽县的太阳能资源情况软件模拟6
②临泽县的太阳能资源情况气象统计6
三．总体技术方案及发电量估算7
3.1总体方案7
3.2并网光伏系统效率计算8
3.3太阳能光伏组件串并联方案8
四．太阳能光伏发电系统简介11
4.1光伏电池组件阵列间距设计11
4.2光伏阵列汇流设计12
4.3直流配电柜设计12
4.4交流防雷配电柜设计13
4.5交流升压变压器14
4.6系统防雷接地装置14
4.7支架承载、抗风能力计算16
4.8系统计量及监控系统设计17
4.9扎尔墩光伏电站配置与预算19
4.10.环境效益21
1.光伏电站年度环境效益21
2.光伏电站25年环境效益22
3.工作计划22
4.财务核算22
5.净现金流量23
一．综合说明
1.1项目概况
（1）项目名称
甘肃省临泽县扎尔滩10MWP并网光伏电站项目
（2）建设地点
甘肃省临泽县扎尔滩
1.2报告编制原则及方案设计依据
（1）认真贯彻国家能源相关的方针和政策，符合国家的有关法规、规范和标准。
（2）对厂址进行合理布局，做到安全、经济、可靠。
（3）充分体现社会效益、环境效益和经济效益的和谐统一。
《中华人民共和国可再生能源法》
²ØIEC62093《光伏系统中的系统平衡部件-设计鉴定》
²ØIEC60904-1《光伏器件第一部分:
光伏电流-电压特性的测量》
²ØIEC60904-2《光伏器件第二部分:
标准太阳电池的要求》
²ØDB37/T729-2007《光伏电站技术条件》
²ØSJ/T11127-1997《光伏（PV）发电系统过电保护－导则》
²ØCECS84-96《太阳光伏电源系统安装工程设计规范》
²ØCECS85-96《太阳光伏电源系统安装工程施工及验收技术规范》
²ØGB2297-89《太阳光伏能源系统术语》
²ØGB4064-1984《电气设备安全设计导则》
²ØGB3859.2-1993《半导体逆变器应用导则》
²ØGB/T14007-92《陆地用太阳电池组件总规范》
²ØGB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》
²ØGB/T15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》
²ØGB/T18210-2000《晶体硅光伏方阵I-V特性的现场测量》
²ØGB/T18479-2001《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》
²ØGB/T19939-2005《光伏系统并网技术要求》
²ØGB/T19964-2005《光伏发电站接入电力系统技术规定》
²ØGB/T20046-2006《光伏（PV）系统电网接口特性》
²ØGB/T20514-2006《光伏系统功率调节器效率测量程序》
1.3项目主要内容
甘肃省临泽县扎尔滩10MWP并网光伏电站工程项目位于甘肃省临泽县扎尔滩10MWP境内。
建设规模为10MWp，占地面积400亩，方块地形，东西400平方米，南北680平方米，该场址地形总体地势平坦、开阔，起伏不大，工程地质条件良好。
扎尔墩滩10MW太阳能并网电站拟建地位于甘肃省张掖市临泽县沙河镇扎尔墩滩上的西寨荒漠区。
临泽县位于甘肃省河西走廊中部，是张掖盆地的重要组成部分，地处东经99°51'—100°30'、北纬38°57'—39°42'之间。
东邻张掖市甘州区，西接高台县，南依祁连山与肃南裕固族自治县接壤，北毗内蒙古自治区阿拉善右旗。
幅员面积为2777平方千米，总人口数约为15万人（2004年）。
全县地势南北高、中间低，由东南向西北逐渐倾斜，以20%山地，80%中部走廊平原为主。
本项目建设规模为10MWp，项目所发电量经场内的110kV升压站升压后，以一回路110kV送往临泽县110kV变电所。
1.4目前我国的能源形势
我国是世界上最大的能源消费国之一，同时也是世界能源生产的大国。
随着国民经济的快速增长，2006年能源消费总量增至24.6亿tce（吨标准煤），比2005年增长了9.3%。
2006年各种一次能源比例为：
煤炭占69.7%、石油占20.3%、天然气占3.0%、水电占6.0%、核电占0.8%。
2006年，中国的原油进口达到1.5亿t，大约是中国原油总需求的50%。
图2－1-1是中国的一次能源消费构成。
图2-1-12006年中国一次能源消费构成
预计到2020年，中国一次能源需求量为33亿tce，煤炭供应量为29亿t，石油为6.1亿t；然而，到2020年我国煤炭生产的最大可能约为22亿t左右，石油的最高产量也只有2.0亿t，供需缺口分别为7亿t和4.1亿t。
显然，要满足未来社会经济发展对于能源的需求，完全依靠煤炭、石油等常规能源是不现实的。
我国能源供应状况为煤炭比重过大，环境压力沉重；人均能耗远低于世界平均水平，能源技术落后，系统效率低，产品能耗高，资源浪费大。
我国能源供应面临严峻挑战：
一是能源决策国际环境复杂化，对国外石油资源依存度快速加大，二是化石能源可持续供应能力遭遇严重挑战。
长远来看，能源资源及其供应能力将对我国能源系统的可持续性构成严重威胁。
显然，从能源资源、环境保护的角度，如此高的能源需量，如果继续维持目前的能源构架是绝对不可行的。
因此，在大力提高能效的同时，积极开发和利用可再生能源，特别是资源量最大，分布最普遍的太阳能将是我国的必由之路。
1.5气象资料
气候属大陆性荒漠草原气候。
气候干燥，降雨稀少，蒸发量大，多风。
气候特征是四季分明，冬季寒冷而漫长，夏季炎热而短暂，春季升温快，秋季降温较慢。
四季云量少，晴天多，光照充足，太阳辐射强。
年平均日照时数为3052.9小时，气温日较差大，县城年平均日较差为14℃，年平均气温为7.7℃。
极端最高气温39.1℃，极端最低气温-27.3℃。
年均降水量118.4毫米，蒸发量1830.4毫米。
常年以西北风和东风为主。
主要灾害性天气有大风、沙尘暴、干旱、低温冻害、干热风、局地暴雨、霜冻等，该地区的太阳能总辐射年总量在6381.6MJ/m2—6705.1MJ/m2之间，属于太阳能丰富的地区。
二、电站规模及组成
根据临泽县太阳能资源、电网接入等条件，项目拟建的太阳能光伏并网发电站的规模为10MW，占地面积为400亩，400（东西）*680（南北）平米。
由于现在国际国内的单晶硅和多晶硅技术较成熟，且单晶硅价格生产成本比多晶组件高，因此发电晶硅组件单元拟直接选择多晶硅组件，安装方式为固定安装。
2.1省临泽县扎尔墩滩光照辐射量
作为光伏电站年总发电量的计算依据，在此先计算1kwp太阳能电池在扎尔墩滩的的年发电量。
从气象站得到的辐射量是水平面上的太阳能辐射量，需要换算成光伏阵列倾斜面辐射量才能进行发电量的计算。
根据当地气象局提供的太阳能辐射数据，计算出不同倾斜面的太阳能辐射量。
根据气象局查得1983年~2005年每月平均辐射（kWh/m^2/day）（表一）
根据气象局查得1983年~2005年每月平均辐射（kWh/m^2/day）（表一）
直接辐射
水平辐射
散射辐射
纬度辐射
纬度
39
39
39
39
经度
100
100
100
100
一月
6.48
2.89
0.54
5.56
二月
7.15
3.91
0.74
6.08
三月
7.09
4.97
1.19
6.21
四月
7.19
6.02
1.65
6.23
五月
6.77
6.46
2.09
5.91
六月
6.09
6.35
2.35
5.53
七月
5.84
6.10
2.29
5.44
八月
5.60
5.51
2.00
5.37
九月
5.77
4.79
1.53
5.41
十月
6.55
4.06
0.96
5.79
十一月
6.61
3.13
0.59
5.54
十二月
5.78
2.49
0.52
5.03
年平均
6.41
4.72
1.37
5.67
倾角度
的年均辐射量，当地纬度
=
（表二）
倾角
34
35
36
37
38
39
40
倾斜面上年均辐射
2746.83
2749.72
2751.86
2753.28
2754.08
2753.92
2753.13
41
42
43
44
45
46
47
48
2751.62
2749.36
2746.37
2742.66
2738.21
2733.03
2727.12
2720.48
49
50
51
52
53
54
55
56
2713.12
2705.03
2696.22
2686.69
2676.44
2665.48
2653.81
2641.42
57
58
59
60
61
62
63
64
2628.33
2614.53
2600.04
2584.84
2568.96
2552.38
2535.12
2517.18
根据太阳能并网发电系统的特点，只考虑年最大发电量，故组件的最佳倾斜角为38°。
2.2倾斜面上的辐射量计算
光伏阵列的倾斜面发电量计算方法如下：
①临泽县的太阳能资源情况软件模拟
临泽县太阳能辐射量信息表（单位：
kWh/m2/日）
月日均太阳散射/kWh/m2/日倾斜角/度日均太阳水平辐射/kWh/m2/日日均倾斜面辐射/kWh/m2/日
月
日均太阳散射/kWh/m2/日
倾斜角/度
日均太阳水平辐射/kWh/m2/日
日均倾斜面辐射/kWh/m2/日
一月
0.54
38
2.89
4.2998
二月
0.74
38
3.91
5.8133
三月
1.19
38
4.97
7.5944
四月
1.65
38
6.02
9.4227
五月
2.09
38
6.46
10.6179
六月
2.35
38
6.35
10.8862
七月
2.29
38
6.10
10.4037
八月
2.00
38
5.51
9.1310
九月
1.53
38
4.79
7.6622
十月
0.96
38
4.06
6.2059
十一月
0.59
38
3.13
4.6590
十二月
0.52
38
2.49
3.7569
年平均
1.37
38
4.72
7.5454
1kWp太阳能电池年发电量：
7.5454kWh/m2/日×365日/年=2754.0846kWh/m2/年（即1kWp太阳能电池年发电量为2754.08kWh）。
②临泽县的太阳能资源情况气象统计
根据多年气象统计，临泽县扎尔墩滩太阳年辐射量2339.65kWh/m2；
组件倾斜角修正因子=1/cos（最佳倾斜角）=1/cos（38°）=1.269；
1kWp太阳能电池年发电量：
2339.65kWh/m2/年×1.269=2969.06kWh/m2/年；
最终发电量取上述两种方法的平均值，即：
（2754.0846kWh/m2/年+2969.65kWh/m2/年）/2=2861.57kWh/m2/年。
可算出十兆瓦可发电为2861.57kWh*10000*77%=22000000kWh
三．总体技术方案及发电量估算
本项目是一个10MWp并网光伏电站项目，电池组件采用多晶硅光伏电池。
3.1总体方案
10兆瓦的太阳能光伏并网发电系统，推荐采用分块发电、集中并网方案，将系统分成10个1兆瓦的光伏并网发电单元，分别经过0.4KV/35KV变压配电装置并入电网，最终实现将整个光伏并网系统接入35KV中压交流电网进行并网发电的方案。
本系统按照10个1兆瓦的光伏并网发电单元进行设计，并且每个1兆瓦发电单采用4台250KW并网逆变器的方案。
每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵防雷汇流箱后接入直流配电柜，然后经光伏并网逆变器和交流防雷配电柜并入0.4KV/35KV变压配电装置。
扎尔墩滩光伏电站总体线路布局图：
一兆瓦方阵的总体线路布局图：
3.2并网光伏系统效率计算
并网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、逆变器效率、交流并网等三部分组成。
（1）光伏阵列效率η1：
光伏阵列在1000W/m2太阳辐射强度下,实际的直流输出功率与标称功率之比。
光伏阵列在能量转换过程中的损失包括：
组件的匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点跟踪精度、及直流线路损失等，取效率85%计算。
（2）逆变器转换效率η2：
逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比，取逆变器效率95%计算。
（3）交流并网效率η3：
从逆变器输出至高压电网的传输效率，其中主要是升压变压器的效率，取变压器效率95%计算。
（4）系统总效率为：
η总＝η1×η2×η3＝85%×95%×95%=77%
3.3太阳能光伏组件串并联方案
本项目选用的是阳光电源公司生产的250KW的逆变器
此太阳能光伏并网发电系统设计为10个1兆瓦的光伏并网发电单元，每个并网发电单元需要4台功率为250KW的逆变器，整个系统配置40台此种型号的光伏并网逆变器，组成10兆瓦并网发电系统。
选用性能可靠、效率高、可进行多机并联的逆变设备，本方案选用额定容量为250KW的逆变器，主要技术参数列于下表：
容量
250KW
隔离方式
工频变压器
最大太阳电池阵列功率
275KWp
最大阵列开路电压
900Vdc
太阳电池最大功率点跟踪（MPPT）范围
250Vdc～880Vdc
最大阵列输入电流
560A
MPPT精度
>99％
额定交流输出功率
250KW
总电流波形畸变率
<4%（额定功率时）
功率因数
>0.99
效率
94%
允许电网电压范围（三相）
320V～440AC
允许电网频率范围
47～51.5Hz
夜间自耗电
<50W
保护功能
极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地保护、欠压及过压保护等
通讯接口（选配）
RS485或以太网
使用环境温度
－20℃～＋40℃
使用环境湿度
0～95%
尺寸（深×宽×高）mm
800×1200×2260
噪音
≤50dB
防护等级
IP20（室内）
电网监控
按照UL1741标准
电磁兼容性
EN50081,part1；EN50082,part1
电网干扰
EN61000-3-4
本项目选用的是宁波市华拓太阳能科技有限公司生产的200W电池板
最大功率：
200（W）
开路电压：
33.6（V）
工作电流：
7.78（A）
工作电压：
27（V）
加工定制：
是
短路电流：
8.44（A）
类型：
层压太阳能电池板/组件
型号：
HT200P
品牌：
甬拓
系统电压：
24（V）
电池数量：
54（个,只）
产品认证：
CE
技术参数
TSM
HT190P
HT200P
HT210P
功率
Pm（W）
190
200
210
功率偏差
（%）
±3
工作电压
Vmp（V）
26.2
26.6
27.0
工作电流
Imp（A）
7.25
7.52
7.78
开路电压
Voc（A）
32.8
33.2
33.6
短路电流
Isc（A）
8.05
8.36
8.44
转化效率
（%）
13.2
13.9
14.6
最大系统电压
（VDC）
1000
电池片数量、类型、排列
（PSC）
54pcs（6*12）.多晶电池片156*156mm
开路电压温度系数
（%/℃）
-0.35±0.02
短路电流温度系数
（%/℃）
+0.025±0.015
温度系数功率差
（%/℃）
-0.4±0.05
太阳电池标称工作温度
（℃）
47±5
光伏组件串并联方式
根据所选逆变器的MPP电压、最大承受电压电流，配置光伏组件的串并联方式以适应相应逆变器。
本项目所选用的太阳能组件是200W的多晶硅组件，采用15个串联在一起，12路的汇流箱。
组串输入功率
16.20kWp
-30℃处的组串MPP电压
501V
25℃处的组串MPP电压
405V
50℃处的组串MPP电压
361V
光伏阵列最大电流
93.36A
阳光电源逆变器相关参数：
逆变器型号
SG250KTL
最大直流输入功率
275KWp
最大直流输入电压
900VdcV
最大功率跟踪电压
150Vdc～800Vdc
最大直流输入电流
560A
-30℃～50℃处的组串MPP电压（361～501V）在逆变器的最大功率跟踪电压范围（250～880V）之内，光伏阵列最大电流93.36A也未超过逆变器最大输入直流电流560A，设计安全合理。
所以选用组件15块串联,单列串联功率P=15×200Wp=3000Wp；单台250KW逆变器需要配置太阳能电池组件串联的数量Np=250000÷3000≈84列，1兆瓦太阳能光伏电伏阵列单元设计为84*4=336列支路并联，共计15*84*4=5040块太阳能电池组件，实际功率达到1008KWp。
整个10兆瓦系统所需200Wp电池组件的数量M1=10×5040=50400（块），实际功率达到10.08兆瓦。
该工程光伏并网发电系统需要200Wp的多晶硅太阳能电池组件50400块,15块串联,3360列支路并联的阵列。
四．太阳能光伏发电系统简介
4.1光伏电池组件阵列间距设计
为了避免阵列之间遮阴,光伏电池组件阵列间距应不小于D:
D=0.707H/tan〔arcsin（0.648cosΦ-0.399sinΦ）〕
式中Φ为当地地理纬度（在北半球为正，南半球为负），H为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差）。
所用的电池板规格是（1420*980*40），且知电池板的最佳倾角是38度，可以求得D=2376mm
取光伏电池组件前后排阵列间距2.5米。
太阳能光伏组件一兆瓦方阵平面布置图：
4.2光伏阵列汇流设计
为了减少直流侧电缆的接线数量，提高系统的发电效率，该并网光伏发电系统需要配置光伏阵列汇流装置，该装置就是将一定数量的电池串列汇流成1路直流输出。
本项目根据光伏系统的特点，设计了具有12路光伏阵列汇流的汇流箱，该汇流箱的每路电池串列输入回路配置了耐压为1000V的高压熔丝和光伏专用防雷器，并可实现直流输出手动分断功能。
组件每个小方阵每路配汇流箱7个，一个大方阵含有4个小方阵，7个汇流箱输出至一个总的直流汇流柜，共需要4*10=40台。
由此连至逆变器SG250KTL。
总计需要12路汇流箱4*7*10=280台。
4.3直流配电柜设计
每台直流配电柜按照250KWp的直流配电单元进行设计，1兆瓦光伏并网单元需要4台直流配电柜。
每个直流配电单元可接入10路光伏方阵防雷汇流箱，10兆瓦光伏并网系统共需配置40台直流配电柜。
每台直流配电柜分别接入1台250KW逆变器，如下图所示：
直流配电柜
每个1MW并网单元可另配备一套群控器（选配件），其功能如下：
（1）群控功能的解释：
这种网络拓朴结构和控制方式适合大功率光伏阵列在多台逆变器公用可分断直流母线时使用，可以有效增加系统的总电效率。
（2）当太阳升起时，群控器控制所有的群控用直流接触器
KM1～KM3闭合，并指定一台逆变器INV1首先工作，而其他逆变器处于待机状态。
随着光伏阵列输出能量的不断增大，当INV1的功率达到80%以上时，控制直流接触器KM2断开，同时控制INV3进行工作。
随着日照继续增大，将按上述顺序依次投入逆变器运行；太阳落山时，则按相反顺序依次断开逆变器。
从而最大限度地减少每台逆变器在低负载、低效率状态下的运行时间，提高系统的整体发电效率。
（3）群控器可以通过RS485总线获取各个逆变器的运行参数、
故障状态和发电参数，以作出运行方式判断。
（4）群控器同时提供友好的人机界面。
用户可以直接通过LCD
和按键实现运行参数察看、运行模式设定等功能。
（5）用户可以通过手动方式解除群控运行模式。
（6）群控器支持至少20台逆变器按照群控模式并联运行。
4.4交流防雷配电柜设计
按照4个250KWp的并网单元配置1台交流防雷配电柜进行设计，即每台交流配电柜可接入4台250KW逆变器的交流防雷配电及计量装置，系统共需配置10台交流防雷配电柜。
（10台有10个输出？
怎么接到后面？
）
每台逆变器的交流输出接入交流配电柜，经交流断路器接入升压变压器的0.4KV侧，并配有逆变器的发电计量表。
每台交流配电柜装有交流电网电压表和输出电流表，可以直观地显示电网侧电压及发电电流。
4.5交流升压变压器
并网逆变器输出为三相0.4KV电压，考虑到当地电网情况，需要采用35KV电压并网。
由于低压侧电流大，考虑线路的综合排部，选用5台S9系列（0.4）KV/（35-38.5）KV,额定容量2500KVA升压变压器分支路升压，变压器技术参数如下：
项目
单位
参数
额定容量
KVA
2000
额定电压
高压
KV
35±5%
低压
KV
0.4
损耗
空载
KW
3.2
负载
KW
20.7
空载电流
%
0.8
短路阻抗
%
6.5
重量
油
T
1.81
变压器身
T
4.1
总重
T
7.95
外形尺寸
长×宽×高（mm）
2850×1820×3100
轨距
mm
1070
4.6系统防雷接地装置
由于本项目为地面电站，光伏组件与支架系统全部做接地系统，建筑物按照建筑规范设置防雷带，屋内设备依据电力设备接地要求设置接地，所有接地构成统一接地网。
（1）地线是避雷、防雷的关键，在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时，选择电厂附近土层较厚、潮湿的地点，挖1～2米深地线坑，采用40扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用35mm2铜芯电缆，接地电阻应小于4欧姆。
（2）直流侧防雷措施：
电池支架应保证良好的接地，太阳能电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱，汇流箱内含高压防雷器保护装置，电池阵列汇流后再接入直流防雷配电柜，经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏。
防雷汇流箱可以直接安装在光伏支架上，同时可接入12路太阳能板串列，每路最大工作电流达10A；接入最大光伏串列的工作电压可达900Vdc；熔断器的耐压值不小于1000Vdc；每路光伏串列具有二极管防反保护功能配有光伏专用防雷器。
直流配电柜选用50
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