厂房屋顶分布式光伏发电项目光伏电站直流部分设计方案.doc

厂房屋顶分布式光伏发电项目光伏电站直流部分设计方案 1.1光伏电站的构成 每个光伏发电系统由下述4部分组成： 1）直流部分：包括电池组件及支撑结构（支架）等。 设备安装方式：电池组件安装在组件支架上，布置在建筑物屋顶上，具体安装方式见“1.2 组件安装和布置方式”； 2）交流部分：包括交逆变器、汇流箱、并网柜、配电装置及配套防雷设备等。 设备安装方式：并网柜、10KV配电装置等均安装在配电室内。安装在地面上，防水、防锈、防晒，满足室外安装使用要求。 3）控制检测部分：包括光伏系统监控。 4）附属设施部分：包括防雷击接地保护装置等。 本章仅介绍光伏电站直流部分的设计，交流部分、控制检测部分及防雷保护的设计见第7章电气部分。 1.2光伏电池组件选型 太阳能电池按照基体材料可分为：晶硅太阳能电池，包括：单晶硅和单晶硅太阳能电池；非晶硅太阳能电池；化合物太阳能电池，包括：砷化镓电池、硫化镉电池、碲化镉电池、铜铟镓硒电池等。 1)单晶硅太阳电池 单晶硅太阳电池是最早发展起来的, 主要用单晶硅片来制造，与其他种类的电池相比，单晶硅太阳电池的转换效率高, 稳定性好，目前的商业效率在13～20%之间。单晶硅太阳电池主要用于光伏电站。 2)多晶硅太阳电池 多晶硅太阳电池的硅片是由大量不同大小结晶区域组成，基本结构都为n+/p 型，都用p型单晶硅片，厚度220～300μm。单晶硅电池成本较低，其光电转换效率约10%～18%左右。单晶硅电池与单晶硅相同，性能稳定，也主要用于光伏电站的建设。 随着国内单晶硅生产规模的不断扩大，多晶硅较单晶硅电池板的性价比高。 3）非晶硅薄膜式太阳能电池 非晶硅薄膜电池是采用化学沉积的非晶硅薄膜，其特点是材料厚度在微米级。非晶硅为准直接带隙半导体，吸收系数大，可节省大量硅材料。商业化的非晶硅薄膜电池稳定的转换效率在5～7%左右，保证寿命为10年。 非晶硅薄膜电池是至今最为成功的薄膜电池，尽管从最早的1996年12%的市场份额降到2004年的4%，但由于目前晶体硅电池供应短缺，人们试图通过非晶硅薄膜电池补充。目前，非晶硅薄膜电池之所以没有大规模使用，主要原因是光致衰减效应相对严重。 4）铜铟硒薄膜电池 铜铟硒(CuInSe2)薄膜是一种Ｉ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体，铜铟硒薄膜光伏电池属于技术集成度很高的化合物半导体光伏器件，由在玻璃或廉价的衬底上沉积多层薄膜而构成。CIS 薄膜电池具有以下特点：光电转换效率高，效率可达到17%左右，成本低，性能稳定，抗辐射能力强。目前，CIS光伏电池实现产业化的主要障碍在于吸收层CIS薄膜材料对结构缺陷过于敏感，使高效率电池的成品率偏低。这种电池的原材料铟是较稀有的金属，对这种电池的大规模生产会产生很大的制约。 5）碲化镉薄膜电池 碲化镉是一种化合物半导体，其带隙最适合于光电能量转换。用这种半导体做成的光伏电池有很高的理论转换效率。碲化镉的光吸收系数很大，对于标准AM0太阳光谱，只需0.2微米厚即可吸收50％的光能，10微米厚几乎可吸收100％的入射光能。碲化镉是制造薄膜、高效光伏电池的理想材料，碲化镉薄膜光伏电池的制造成本低，是应用前景最好的新型光伏电池，它已经成为美、德、日、意等国研究开发的主要对象。目前，已获得的最高效率为16.5%。但是，有毒元素Cd对环境的污染和对操作人员健康的危害是不容忽视的，各国均在大力研究加以克服。 通过上述太阳电池性能价格比较，本工程推荐采用单晶硅太阳能电池。参照产品样本，本阶段初步选定国产的单晶硅275Wp电池组件进行光伏发电的系统设计和发电量预测，其主要技术参数见表6-1。 表6-1 太阳能电池组件性能参数表 编号 项目 技术参数与规格 备注 1 型式 多晶硅光伏组件 2 型号 275Wp 3 尺寸结构 1650*992*40mm 4 重量 18.5kg 5 在AM1.5、1000W/m2的辐照度、25°C的电池温度下的峰值参数 1.1 标准功率 275W 1.2 最佳工作电压 31.1V 1.3 最佳工作电流 8.69A 1.4 短路电流 9.15A 1.5 开路电压 37.9V 1.6 最大系统电压 IEC 1000VDC 6 温度系数 6.1 峰值功率温度系数 -0.41%/K 6.2 峰值电流温度系数 0.06%/K 6.3 峰值电压温度系数 -0.33%/K 6.4 短路电流温度系数 0.067%/K 6.5 开路电压温度系数 -0.33%/K 7 温度范围 -40℃～+85℃ 8 功率误差范围 0/+5W 9 表面最大承压 2400Pa 10 承受冰雹 直径25mm的冰球 冲击试验速度23m/s 11 接线盒类型 Type IV 12 防护等级 IP68 13 连接线长度 1000 mm 14 质保期末组件输出功率 80.7% 15 框架