20MWp并网光伏发电站项目系统总体设计方案.doc

20MWp并网光伏发电站项目系统总体设计方案 1.1 阵列单元光伏电池组件选择 光伏发电系统通过将大量的同规格、同特性的太阳能电池组件，经过若干电池组件串联成一串以达到逆变器额定输入电压，再将这样的若干串电池板并联达到系统预定的额定功率。这些设备数量众多，为了避免它们之间的相互遮挡，须按一定的间距进行布置，构成一个方阵，这个方阵称之为光伏发电方阵。其中由同规格、同特性的若干太阳能电池组件串联构成的一个回路是一个基本阵列单元。每个光伏发电方阵包括预定功率的电池组件、逆变器和低压配电室等组成。若干个光伏发电方阵通过电气系统的连接共同组成一座光伏电站。 （1）太阳能电池分类 太阳电池种类繁多，形式各样，按基体材料分类主要有以下几种： a）硅太阳电池：主要包括单晶硅（Single Crystaline-Si）电池、多晶硅（Polycrystaline-Si）电池、非晶硅（Amorphous-Si）电池、微晶硅（μc-Si）电池以及 HIT 电池等。 b）化合物半导体太阳电池：主要包括单晶化合物电池如砷化镓（GaAs）电池、多晶化合物电池如铜铟镓硒（CIGS）电池、碲化镉（CdTe）电池等、氧化物半导体电池如 Cr2O3 和 Fe2O3 等。 c）有机半导体太阳电池：其中有机半导体主要有分子晶体、电荷转移络合物、高聚物三类。 d）薄膜太阳电池：主要有非晶硅薄膜电池（α-Si）、多晶硅薄膜电池、化合物半导体薄膜电池、纳米晶薄膜电池等。 目前市场生产和使用的太阳能光伏电池大多数是用晶体硅材料制造的，随着晶体硅太阳能电池生产能力和建设投资力度的不断增长，一些大型新建、扩建项目也陆续启动，同时薄膜太阳能电池项目的建设也不断扩大，产能也在不断上升，薄膜电池中非晶硅薄膜电池所占市场份额最大。 （2）太阳能电池技术性能比较 受目前国内太阳电池市场的产业现状和技术发展情况影响，市场上主流太阳电池基本为晶硅类电池和薄膜类电池。 a）晶体硅太阳电池 单晶硅电池是发展最早，工艺技术也最为成熟的太阳电池，也是大规模生产的硅基太阳电池中，效率最高的电池，目前规模化生产的商用电池效率在14%~20%，曾经长期占领最大的市场份额；规模化生产的商用多晶硅电池的转换效率目前在 13%~15%，略低于单晶硅电池的水平。和单晶硅电池相比，多晶硅电池虽然效率有所降低，但是生产成本也较单晶硅太阳电池低，具有节约能源，节省硅原料的特点，易达到工艺成本和效率的平衡，目前已成为产量和市场占有率最高的太阳电池。 b）薄膜类太阳电池 薄膜类太阳电池由沉积在玻璃、不锈钢、塑料、陶瓷衬底或薄膜上的几微米或几十微米厚的半导体膜构成。在薄膜类电池中，非晶薄膜电池所占市场份额最大。其主要具有如下特点： 1 用材少，制造工艺简单，可连续大面积自动化批量生产，制造成本低； 2 制造过程消耗电力少，能量偿还时间短； 3 基板种类可选择； 4 弱光效应好，温度系数低，发电量多； 5 售价较晶体硅电池低。 紧紧围绕提高光电转换效率和降低生产成本两大目标，世界各国均在进行各种新型太阳电池的研究开发工作。目前，晶硅类高效太阳电池和各类薄膜太阳电池是全球新型太阳电池研究开发的两大热点和重点。已进行商业化应用的单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅薄膜太阳电池、碲化镉薄膜太阳电池、铜铟镓硒薄膜太阳电池主要特性如表 5-1 所示。 表4-1 主要商用太阳能电池组件特性表 电池种类 晶硅类 薄膜类 单晶硅 多晶硅 非晶硅 碲化镉 铜铟硒 商用效率 14%~20% 13%~15% 5%~9% 5%~8% 50/0~8% 实验室效率 24% 20.3% 12.8% 16.4% 19.5% 使用寿命 25年 25年 25年 25年 25年 组件层厚度 厚层 厚层 薄层 薄层 薄层 规模生产 已形成 已形成 已形成 已形成 已证明可行 环境问题 中性 中性 中性 有（使用镉） 除使用镉外为中性 能量偿还时间 2~3年 2~3年 1~2年 1~2年 1~2年 主要原材料 中 中 丰富 镉和碲化物都是稀有金属 铟是昂贵的稀有金属 生产成本 高 较高 较低 相对较低 相对较低 主要优点 效率高技术成熟 效率较髙技术成熟 弱光效应好成本较低 弱光效应好成本相对较低 弱光效应好成本相对较低 根据上表可知，晶硅类太阳能电池由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，被广泛应用于大型并网光伏电站项目。非晶硅薄膜太阳能电池尽管转化效率较低、占地面积较大，但其成本亦较晶硅电池低，且在弱光条件下性能好于晶硅类太阳能电池。因此，其在兆瓦级太阳能光伏电站的应用中具备一定的竞争力。 两种晶硅电池最大的差别是单晶硅的光电转化效率略高于多晶硅电池，也就是相同功率的电池组件，单晶硅电池组件的面积小于多晶硅电池组件的面积。两种电池