基于海口电厂灰场智能光伏发电系统总体设计.docx

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基于海口电厂灰场智能光伏发电系统总体设计

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李婷李承儒

摘要：太阳能作为安全可靠性的清洁可再生能源，使得光伏并网发电具有诸多优点，本课题从光伏发电系统基本设计理論对海口电厂灰场光伏发电系统进行了研究，主要研究内容和结论如下：

阐述了太阳能资源总辐射的计算方法，对光伏发电系统电气部分的选型进行介绍，给出了海口电厂灰场光伏发电系统的总体设计方案。结论表明：本文基于天文总辐射和日照百分率的方程近似计算太阳总辐射气候学特征。选用285Wp单晶硅组件，共213360块，实际装机容量60.8076MWp，共36个方阵，每个方阵约为1.7MW，选用50kW组串式逆变器。

关键词：光伏并网;太阳能资源;系统设计

1太阳能资源总辐射计算方法

我国太阳能资源由于国土面积大而具有明显优势，如果将我国的每年地表接受的太阳能资源按照标准煤炭储量进行换算，可以达到17000亿吨的数字。根据气象部门的调查、测算，我国的太阳能年辐射量最大面积集中在青藏高原地区，辐射量最高可以达到10100MJ/m2，我国的太阳能年辐射量最小面积集中在四川盆地，辐射量平均为3300MJ/m2）将等值线进行划分后，可以从从大兴安岭南一直向西南方向，途径河套地区，向南可沿伸至青藏高原东侧，最远可达西藏南部，这条等值线以东地区属于非内陆地区，全年降雨量较大，云量较多，包括东北、长江中下游地区、花呗以及四川地区，其中四川地区的辐射量最小，由四川向南北两方向辐射量呈递增。等值线以西为太阳能辐射量多的地区，这些地区的年日照小时数大于3000小时，这些地区地处内陆，气候以干旱少雨为主。即便如此，我国的太阳能能源仍旧处于世界领先地位，其丰富以及较为丰富的地区占国土总面的三分之二。

QX/T89-2008提到的《太阳能资源评估方法》，将太阳能丰富程度做四个等级划分，划分结果如下所示：

上表中将太阳能资源的丰富程度做了四等级的划分，其中：一类地区：全年辐射量≥6300MJ/m2。涵盖的地区主要包括了甘肃北部、青藏高原以及新疆南部和宁夏北部地区。二类地区：全年辐射量在5040～6300MJ/m2，主要包括了山西北部、宁夏南部以及甘肃中部和青海东部以及内蒙古南部以及河北西北部地区。第二类地区为太阳能资源较丰富地区。三类地区：全年辐射量在3780～5040MJ/m2。三类地区：全年辐射量在3780～5040MJ/m2。其中主要包括了山西南部、河北东南部、河南山东地区、新疆北部、吉林以及云南、浙江和陕西北部、福建以及辽宁、安徽北部和江苏北部地区。四类地区：全年辐射量

现阶段常见的计算太阳总辐射的方法是利用估算方程得到基于基于日照百分率和天文总辐射的数学方程：

（1-1）

式中?Q——太阳总辐射;

Q0——天文总辐射;

S/S0——日照百分率，其中S为实照时数，S0为可照时数;

a，b——回归系数。

在式（2-1）中，提到的天文总辐射计算公式如下：

（1-2）

式中?T——周期（24×60×60s）;

I0——太阳常数（13.67×10-4MJm-2s-1）总辐射;

ρ——日地相对距离;

ω0——日落时角;

ψ——地理纬度;

δ——太阳赤纬。

利用逐项求和的方式，将每个月的日天文总辐射用Q0来表示。

在式（2-1）中，可照时数S0可利用下式计算得到：

（1-3）

式中?r——蒙气差，一般取34。

2.电气部分的选型和设计理论

2.1逆变器选型技术指标

作为太阳能光伏发电最为重要的部件以及系统设计中的关键部分，光伏逆变器的正常运行直接影响着整个发电系统能否正常工作，所以对于逆变器的选型，需要特别注意。逆变器的配置除了应该参考光伏发电系统的各项指标进行选定，同时还需要根据产品出厂时商家配备的操作手册和说明进行选定，一般需要考虑的技术指标包括了：

（1）额定输出功率

逆变器向负载端供电的能力称之为额定输出功率，额定输出功率越高则代表逆变器可以将更多的电量向负载端输入。在选定光伏逆变器型号的时候，首先就需要将额定输出功率考虑在内，应该选定可以满足最大负荷情况下设备对于负载功率的产生情况以及考虑扩容情况下，外接负载的功率大小。当线路负载的功率因数在0.9以上或用电设备的负载端是以纯电阻作为主要负载的情况下，选定的逆变器额定输出功率应该为用电设备总功率计算结果的110%至115%。

（2）输出电压的调整性能

光伏逆变器输出电压的稳压能力用输出电压调整性能来衡量。在选定该参数时，往往需要参考允许范围内的直流输入电压，将逆变器的输出电压波动偏差百分比计算出来，并将这一数值称之为电压调整率。同时有些高性能的逆变器还会同时给出零负载至满负载变化过程汇总，光伏逆变器输出电压的偏差百分比，并将这一数值称之为负载调整率。分别衡量光伏逆变器电压调整率以及负载调整率的指标是：小于