太阳能光伏发电技术及其应用

1太阳能光伏发电技术及其应用2主要内容1.光伏发电简介2.光伏发电原理3.光伏发电系统4.光伏发电应用5.应用案例5.1西安990kWp光电建筑应用一体化项目5.2西宁分布式光伏发电站项目31.光伏发电简介41.光伏发电简介51.光伏发电简介61.光伏发电简介71.光伏发电简介81.光伏发电简介91.光伏发电简介101.光伏发电简介111.光伏发电简介121.光伏发电简介131.光伏发电简介141.光伏发电简介151.光伏发电简介太阳能光伏发电优越性161.光伏发电简介太阳能光伏发电的好处171.光伏发电简介181.光伏发电简介191.光伏发电简介202.光伏发电原理212.光伏发电原理222.光伏发电原理232.光伏发电原理242.光伏发电原理252.光伏发电原理光伏器件的伏安特性262.光伏发电原理272.光伏发电原理输出功率特性282.光伏发电原理292.光伏发电原理型号:CPI270(31.0)M(AR)最大功率(Pmax)270W误差范围0~+5W最佳工作电压(Vmp)31.2V最佳工作电流(Imp)8.66A开路电压(Voc)38.3V短路电流(Isc)9.22A最大系统电压1000VDC最大保险丝额定电流值15A工作温度-40°C至+85°C电池片类型单晶硅重量(kg)19.0规格(mm)1650x990x40标准测试条件AM1.5,1000W/m2,25°C302.光伏发电原理312.光伏发电原理323.光伏发电系统333.光伏发电系统3.1光伏发电系统的形式343.光伏发电系统353.光伏发电系统3.2独立光伏发电系统363.光伏发电系统独立光伏发电系统主要由太阳能电池方阵、光伏控制器、蓄电池组、逆变器、监控系统、负载6部分组成。独立光伏发电系统的结构373.光伏发电系统383.光伏发电系统393.光伏发电系统403.光伏发电系统413.光伏发电系统423.光伏发电系统433.光伏发电系统443.光伏发电系统453.光伏发电系统463.光伏发电系统473.光伏发电系统483.光伏发电系统493.光伏发电系统3.3并网光伏发电系统结构503.光伏发电系统电池/组件/阵列513.光伏发电系统523.光伏发电系统533.光伏发电系统在光伏发电系统中,光伏阵列最佳倾角的选择是首先需要解决的关键问题,最佳倾角的确定主要取决于系统所在区域的地理位置、气象条件以及系统的负载性质。543.光伏发电系统太阳辐照量计算原理根据Hay提出的天空散射辐射各向异性的模型，太阳辐射量表达式：Ht=HbRb+Hd[RbHb/H0+1/2(1-Hb/H0)(1+cosβ)]+1/2ρH(1-cosβ)(1)式中：H、Hb和Hd分别为水平面上的太阳辐照量总量、直接辐照量和散射辐照量;Rb为倾斜面和水平面上直接辐照量的比值;H0为大气层外水平辐照量;β为倾角;ρ为地面反射率。由此即可计算出朝向赤道不同倾角的方阵面上所接收到的太阳辐照量。553.光伏发电系统并网光伏发电系统中光伏阵列最佳倾角的确定在并网发电系统中，要求系统的全年日均发电量最大，即要求光伏方阵倾角调整至接收到全年最大太阳辐照量。以在中电投西安太阳能厂区安装并网光伏发电系统为例。根据NASA气象数据库数据，运用可视化太阳辐照量分析软件对不同安装倾角的光伏阵列上接收到的太阳辐照量进行计算。结果表明，安装倾角在30°时，全年接收到的太阳辐照量最大，累计5952.5MJ/m2。563.光伏发电系统并网光伏发电系统发电量的计算理论计算发电量=装机容量*峰值日照小时*系统总效率（1）峰值日照小时=照射到光伏组件的全年太阳辐射/3.6（2）系统总效率=光伏方阵效率*直流输电效率*交流并网效率2.1光伏方阵效率：光伏方阵在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为伏方阵效率。光伏阵列在能量转换与传输过程中损失包括：组件匹配损失：对于精心设计、精心施工的系统，约有5%的损失；最大功率点跟踪(MPPT)精度，取值2.5%；粉尘污染损失：即组件表面尘埃遮挡损失；不可利用太阳辐射损失：即不可利用的低、弱太阳辐射损失，取值2.5%；温度损失：温度高于标准温度时额定输出功率下降，取值5%；2.2直流输电效率：直流系统包括：直流电缆、汇流箱、直流防雷配电柜、逆变器等。直流系统损失包括直流网络损失和逆变器损失。2.3交流并网效率：即从逆变器交流输出至高压电网的传输效率，其中最主要的是升压变压器的效率和交流电气连接的线路损耗。573.光伏发电系统583.光伏发电系统593.光伏发电系统603.光伏发电系统614.光伏发电应用624.光伏发电应用光伏电池的种类634.光伏发电应用64晶体硅太阳能光伏产业链654.光伏发电应用全球光伏市场现状66固定式光伏电站674.光伏发电应用大型固定式光伏电站684.光伏发电应用单轴跟踪-水平向694.光伏发电应用单轴跟踪-倾斜南北向704.光伏发电应用立式旋转-单双轴跟踪714.光伏发电应用724.光伏发电应用日本京瓷总部大楼734.光伏发电应用744.光伏发电应用754.光伏发电应用764.光伏发电应用通讯/通信领域应用774.光伏发电应用空间应用784.光伏发电应用79本工程为中电投西安太阳能电力有限公司990kWp屋面光伏发电项目，该电站采用225Wp及235Wp高效晶硅组件，共由4320块组件构成，装机容量为994.4kWp。采用固定式发电系统，分为1#停车场发电单元、2#停车场发电单元和104仓库屋顶发电单元，分块发电，集中并网，自发自用，余电上网。采用20个组件为1串的电气连接方式，经直流汇流箱汇流后接入直流柜，进入相应250KW带隔离变压器的逆变器，经逆变器变输出400V交流电，并入101A站用户侧低压端。项目平均每年的发电量达到164万度，按照火电煤耗平均350g标煤/度，每年可节约标准煤574吨，减少烟尘排放量约7.644吨，减少一氧化碳约0.148吨，二氧化碳约0.171万吨、二氧化硫约6.329吨。项目介绍80项目建设里程1、2012年12月通过国家住建部、财政部、科技部、国家能源局的可再生能源应用光伏建筑示范项目立项网上审核；2、2013年5月通过西安供电局电网接入批复；3、2013年6月开始现场施工；4、3013年8月1日并网发电；项目投资情况本项目固定资产投资为763万元，其中政府补贴544.5万元，公司投资218.5万元。单位静态投资为7707元/kW。按平均电费0.6元/度测算，预计年平均节约电费73.872万元。项目介绍81光伏发电系统概述1、装机容量：994.4kWp2、系统配置：采用225Wp及235Wp高效晶硅组件4320块；3、运行方式：分块发电，集中并网，自发自用，余电上网；4、发电单元：1#停车场发电单元、2#停车场发电单元和104仓库屋顶发电单元，共3个发电单元；6、组件串接方式：采用20个组件为1串的电气连接方式；7、输出400V交流电，并入101A变电站用户侧低压端；8、平均年发电量约164万度，按照火电煤耗平均350g标煤/度，每年可节约标准煤574吨，减少烟尘排放量约7.644吨，减少一氧化碳约0.148吨，二氧化碳约1710万吨、二氧化硫约6.329吨。系统配置及功能介绍82光伏发电单元27台汇流箱，4台直流柜、4台250kW带隔离变压器并网逆变器、4台交流柜，1套光伏智能集中监控系统；系统配置及功能介绍建筑名称组件数量（块）装机容量（kWp）1#停车场2080488.82#停车场800181.6104仓库屋面1440324合计4320994.483光伏发电单元系统图系统配置及功能介绍844.3系统特点分布式光伏电站智能监控系统主要包括运行实时监控、历史数据统计查询、日常统计报表三个功能模块。◆运行实时监控全站实时监控监测统计查询各设备运行监控日负荷曲线显示监控设置系统实时显示电站发电量数据、环境监测数据和节能减排数据，汇总计算电站设备效率和综合效率，绘制功率-辐射曲线。系统配置及功能介绍85全站实时监控故障提示、隐患预警安全生产，提高电量系统配置及功能介绍86直流柜汇总信息界面逆变器日负荷曲线各设备运行监控系统配置及功能介绍87气象仪数据查询界面◆历史数据统计查询气象仪数据查询汇流箱数据查询直流柜数据查询逆变器数据查询交流柜数据查询电表数据查询系统提供了电站损耗分析功能，绘制发电量-辐射量对比图形。电站损耗分析功能数据挖掘分析，提供决策依据系统配置及功能介绍88逆变器运行报表系统根据电站生产运行管理需求，提供企业集团公司数据上报功能。◆日常统计报表电站的电量报表逆变器运行日报逆变器运行月报逆变器运行年报电站生产指标日报电站生产指标月报电站生产指标年报电站生产指标月报自动统计生产报表，自动上传数据，降低人力成本。系统配置及功能介绍89太阳能资源指标电量指标能耗指标设备运行水平指标电站经营指标光伏电站生产运行指标体系90太阳能资源指标太阳能资源指标用以反映光伏电站在统计周期内的实际太阳能资源状况。（6个指标）●平均风速●平均气温●相对湿度●水平面总辐射量●倾斜面总辐射量●日照时数91参照太阳能资源指标制定合理的绩效方案光伏电站发电量的高低，是考核运维人员最有效的指标，但是如何定义合理的考核指标呢？月度奖金计算公式：发电奖金额=（月发电量/月理论发电量）X奖金基数X奖金系数其中：1）奖金系数：经理1.4、值长1.2、员工1.0、实习0.82）月发电量：电站汇集母线各支路电能表计量的电量之和3）月理论发电量:?92中国水平面太阳辐射分布图等级资源带号年总辐射量（MJ/m2）年总辐射量（kWh/m2）平均日辐射量（kWh/m2）最丰富带I≥6300≥1750≥4.8很丰富带II5040–63001400–17503.8–4.8较丰富带III3780–50401050–14002.9–3.8一般IV378010502.993测光传感器的对比942.2电量指标电量指标用以反映光伏电站在统计周期内的出力和购网电量情况（共10个指标）◆能量指标●理论发电量●发电量●上网电量●购网电量●逆变器输入电量●逆变器输出电量◆规范化指标●等效利用小时数●标准等价发电时（峰值日照时数）●逆变器输入等价发电时（光伏方阵等价发电时）●逆变器输出等价发电时(最终光伏系统等价发电时)95通过太阳能资源指标与电量指标的对比，快速准确了解电站运行状况962.3能耗指标能耗指标反映光伏电站电量消耗和损耗。◆能量指标●厂用电量●厂用电率●综合厂用电量●综合厂用电率●厂损率●光伏方阵吸收损耗●逆变器损耗●集电线路及箱变损耗●升压站损耗◆规范化指标●光伏方阵吸收损耗等价时●逆变器损耗等价时●集电线路及箱变损耗等价时●升压站损耗等价时（13个指标）97光伏电站损耗分析（1）A电站B电站C电站98光伏电站损耗分析（2）A电站B电站C电站99A电站7月21、22日负荷曲线1002.4设备运行水平指标光伏电站设备运行水平指标用于反映电站设备的运行效率及可靠性。（5个指标）●最大出力●综合效率=上网电量/理论发电量●逆变器转换效率●光伏方阵效率●性能比101系统效率和各类损失的影响系统效率和各类损失包括：系统效率包括控制器、逆变器、变压器等电气设备的效率；各类损失包括：光伏组件串并联损失、电池板衰降、温升损失、灰尘、遮挡、线路损失及其它损失。举例计算并网光伏系统的效率：效率/损失组件串并联损失温升损失线路损失灰尘/遮挡逆变器效率变压器效率其它设备效率数值2%10%3%1%95%98%99%系数98%90%97%99%95%98%99%总体效率0.98´0.9´0.97´0.99´0.95´0.98´0.99=0.781总之：独立光伏电站效率：65-70%；并网光伏发电效率：75-85%；大型光伏电站按照80%系统效率测算；分布式发电按照75%效率测算。1022.5电站经营指标电站经营指标主要反映电站的经济效益情况，主要有以下6个指标组成：（1）单位千瓦成本费:电站成本费用与电站装机容量之比，用以反映单位容量成本费用的高低。（