三峡-复杂地形光伏电站的设计要点2.14

复杂地形光伏电站的设计要点吴启仁2017年2月主要内容三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介复杂地形光伏电站设计要点三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介一一、三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介三峡新能源光伏项目开发简介三峡新能源公司是三峡集团全资子公司，承载着发展新能源、打造三峡集团第二主业的历史使命。近年来，三峡新能源大力发展陆上风电、光伏发电，积极开发海上风电，稳健发展中小水电业务，探索推进光热发电等其他可再生能源发电技术进步。截至2016年底，三峡新能源业务已覆盖全国30个省、自治区和直辖市，投产的风电、太阳能以及中小水电等新能源装机容量超过700万千瓦，发电量突破100亿千瓦时，资产总额超过570亿元。三峡新能源简介一、三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介三峡新能源光伏项目开发简介风电太阳能截止2016年底，三峡新能源光伏装机累计超过200万千瓦。三峡新能源开发的复杂地形光伏电站以河北曲阳、大同左云山地光伏电站最为典型。三峡新能源简介格尔木5.1万千瓦曲阳20万千瓦左云10万千瓦双辽10万千瓦巢湖5万千瓦正蓝旗10万千瓦一、三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介三峡新能源曲阳及大同左云光伏电站简介一、三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介曲阳光伏电站基本情况曲阳光伏电站整体规划为20万千瓦，全部为山地光伏，首期2013年建成投产，截止目前已建成投产5期，共11.9万千瓦，2017年将继续建设3万千瓦（曲阳4-1期光伏项目）。曲阳光伏电站各期均为110kV送出，集电线路部分：曲阳3期及曲阳5期各有2回架空集电线路；少部分难以施工的部分采用桥架，其他全部直埋；直流汇流全部采用槽盒。曲阳光伏电站三峡新能源曲阳及大同左云光伏电站简介一、三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介曲阳光伏电站主要设备选型情况项目名称组件型号逆变器型号建设时间曲阳一期多晶250Wp集中式：500kW、1000kW2013.5曲阳二期多晶250Wp集中式：500kW、1000kW、630kW2013.10曲阳三期多晶255Wp组串式：28kW2014.7曲阳4-2期多晶265Wp组串式：40kW2015.10曲阳五期多晶255Wp集中式：1000kW2014.12三峡新能源曲阳及大同左云光伏电站简介左云光伏电站基本情况大同左云光伏电站装机总量10.5万千瓦，为三峡新能源首个“光伏领跑者”项目，项目于2015年10月开工建设，2016年6月并网发电。左云光伏电站以110kV电压等级送出，分为南区和北区两个地块；南区设计装机容量为55MWp，北区设计装机容量为50MWp；南区以两回，北区以三回，分别以架空线路接入升压站。左云北区地块效果图左云南区地块效果图一、三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介左云北区左云南区三峡新能源曲阳及大同左云光伏电站简介左云光伏电站主要设备选型情况大同左云光伏电站组件逆变器选型：组件：280Wp、290Wp单晶硅组件，270Wp多晶硅组件；逆变器：40kW组串式逆变器，及9台1000kW集散式逆变器。电站运行方式采用固定式和季节可调式相结合的方案，其中固定式阵列80MW，可调式阵列25MWp，12MWp季节可调阵列区位于北区，13MWp位于南区。季节可调阵列区全部采用单晶硅组件。一、三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介三峡新能源光伏企标一、三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介《地面用晶体硅光伏组件选型技术规范》Q/CTG45-2015《地面用晶体硅光伏组件监造技术规范》Q/CTG46-2015《并网光伏发电专用逆变器技术规范》QJ/SXXNY05.03a-2016《并网光伏发电系统汇流箱技术规范》QJ/SXXNY05.04a-2014《光伏发电系统钢结构固定支架技术规范》QJ/SXXNY05.05a-2014《并网光伏发电系统专用电缆技术规范》QJ/SXXNY05.06a-2014不断完善和修订的三峡新能源光伏企标：对设备选型、质量提出了明确要求。光伏组件（企标的部分要求）光伏组件使用寿命不低于25年，质保期不少于10年，并有组件质量保险。三峡新能源光伏企标一、三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介时间类型单晶硅组件多晶硅组件首年≤3%≤2%2年内≤3.2%≤3.2%5年内≤5%≤5%10年内≤8.8%≤8.8%25年内≤20%≤20%光伏组件衰减率要求：三峡新能源光伏企标逆变器（企标的部分要求）：非隔离型逆变器中国效率不低于98.2%，最大转换效率不低于99%；隔离型逆变器中国效率不低于96.5%，最大转换效率不低于97%；并通过国家认可的第三方机构的认证（不包括10kW及以下逆变器）。逆变器设备在正常使用下满足使用寿命25年的要求，在使用寿命期内，关键元部件不应损坏；逆变器的质保期应不小于5年。一、三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介复杂地形光伏电站设计要点二山地光伏电站光伏场区设计二、复杂地形光伏电站设计要点地势地形复杂、山地坡度不同，高程落差大朝向各异、局部伴有山沟地块分散，地形可使用面积不规则、分散地质情况各异、部分岩石覆盖率高复杂地形光伏电站——山地光伏电站特点光伏组串倾角及方位角无法设计的标准化；组串及逆变器选型无法一致化施工道路及集电线路长光伏支架基础型式不同、接地、电缆敷设难山地光伏电站光伏场区设计二、复杂地形光伏电站设计要点山地光伏电站光伏子阵设计光伏子阵倾角及组串设计对山地地形进行详细分析，挑选坡度、朝向等均有利与光伏电站布置的区域；山地的南坡对降低阴影遮挡损失最有利，规避组件布置区域周围高大遮挡物；在土地条件允许的前提下，综合分析并适当加大组件支架单元前后排间距，可一定程度延长发电时间。光照模拟组件倾角的选择复杂地形，多次实地考察，给出各地块具体的最优倾角，同时控制东西向倾角曲阳一期设计时根据不同的地形，设计了四种组件排布倾角（20°、25°、30°、35°），有效提高了发电效率及土地利用率。左云光伏电站固定式支架东西倾角控制在0~25°之间，山地光伏电站光伏场区设计二、复杂地形光伏电站设计要点山地光伏电站光伏子阵设计左云光伏电站所有支架单元组件均采用2×11竖向排列方式，东西方向倾角随地形坡度变化。组件组串的选择组件排布关系到电站发电量也直接关系电站整体美感，建议组件排布归零为整，减少零散组件布置；同时可根据地形降低支架单元组件的数量。山地光伏根据不同地质选用不同支架基础方式，根据现场地形，支架设计为可调节方案（倾角、间距、立柱高度等可灵活调节）。二、复杂地形光伏电站设计要点山地光伏电站支架基础型式设计山地光伏电站光伏场区设计山地光伏电站支架强度较平地高，山地地表易形成不同于平地的山风，按照平地支架强度（承载力和抗拔力）设计，建成后支架损毁率会增加。支架前后立柱、横梁、斜梁设计时，安装余位尽量较大，方便调节。二、复杂地形光伏电站设计要点山地光伏电站支架基础型式设计山地光伏电站光伏场区设计山地光伏中有较大岩石场地的支架安装，岩石中可钻孔再埋管桩作为基础。单立柱方案适合于山地现场落差较大的场地。单立柱光伏支架（钻孔灌注桩）双立柱光伏支架（螺旋钢桩、钻孔灌注桩）单立柱基础施工过程量较小、支架高度、倾角易调节；双立柱基础较单桩基础稳定性更高，但只能调节高度，角度调节不便，且双桩基础对地形有要求。光伏子阵基础型式山地光伏电站光伏场区设计二、复杂地形光伏电站设计要点山地光伏电站光伏子阵设计山地光伏中“随坡就势”的布置方式，不但减少左右相邻组串之间的阴影遮挡造成的发电量损失，而且安装后整体效果美观。“随坡就势”首先要求的是支架基础。随坡就势山地光伏电站光伏场区设计二、复杂地形光伏电站设计要点山地光伏电站集电线路设计电缆敷设方式直埋电缆架空线路桥架槽盒经济性好一般较好适用情况土层较厚，地块较集中地块分散、高程落差大、山体情况复杂地表岩石、开挖不便、地块较集中、高程落差较小桥架槽盒方式时、可同时考虑接地网接地扁钢的敷设。沉陷区建议采用桥架槽盒方式，并将电缆留有一定余量。直埋敷设可考虑沿施工道路敷设，较为美观；采用架空方式的集电线路，会产生凌乱之感，影响整体美感。山地光伏电站组件及逆变器选型二、复杂地形光伏电站设计要点山地光伏电站组件选型—单晶硅组件的回归单晶硅组件VS多晶硅组件多晶硅组件：自2006年以来市场份额一直在80%以上，性价比高。单晶硅组件：应用最早，高效、性能稳定。成本因素考虑成本、以晶硅组件为首要选择；目前单晶硅组件与多晶硅组件成本日趋接近。2015年开始，以乐叶为代表的单晶硅电池及组件厂家，通过perc等技术的应用，将单晶硅组件单价不断逼近多晶硅组件，使组件市场有了更多选择；光伏领跑者项目对高效组件的需求，也推动了晶硅电池向高效化的发展；也带来了单晶硅电池及组件的复苏及回归。山地光伏电站组件及逆变器选型二、复杂地形光伏电站设计要点山地光伏电站组件选型—单晶硅组件的回归来源：2015中国光伏大会暨展览会展出-“寻找中国最美光伏老组件”山地光伏电站组件及逆变器选型二、复杂地形光伏电站设计要点山地光伏电站组件选型—单晶硅组件的回归三峡新能源光伏电站应用单晶硅组件：2015年大同左云光伏领跑者项目应用290Wp单晶硅组件。三峡新能源应用乐叶的光伏组件：2016年青海格尔木光伏电站单多晶对比试验项目，275Wp单晶硅组件。2016年陕北某收购30MW光伏项目，280Wp单晶硅组件；2016年三峡新能源集中采购500MW光伏组件（共5个标段），其中1个标段295Wp单晶硅组件。二、复杂地形光伏电站设计要点山地光伏电站组件及逆变器选型山地光伏电站组件选型—单晶硅组件的回归施工因素山地光伏受地形限制，组串长度较小,同时考虑光伏支架基础及组件安装情况，宜采用6×10pcs规格组件。成本因素晶硅组件效率提升1%，成本降低约7%，高效组件的应用是趋势；单块组件功率提高5Wp,电站土建及安装成本节约0.07元/Wp（估算）。建议：未来山地光伏组件选型趋势为采用60片规格，高效单晶硅组件。二、复杂地形光伏电站设计要点山地光伏电站组件及逆变器选型山地光伏电站逆变器选型—集中、组串综合使用阵列较集中、组件朝向较一致、阳坡为主地形复杂、阵列分散、组串容量及组件朝向不一致曲阳经验：偏东、西向坡使用过程中，除需降低倾角，还需配以组串式逆变器，发电量可以提高3%-5%，组串式逆变器从技术角度解决了偏东、西向坡发电效率略低的问题。满足电网二次安防条件要求下，组串逆变器可采用无线通讯网络，更好地保持土地现状，减少通信缆沟道的开挖，也为后期维护方便。组串式逆变器集中式逆变器成本：集中式单价低于组串式、但却受地形影响较大；同时组串式可减少土地和土建施工成本。一、三峡新能源开发建设的复杂地形光伏电站简介二、复杂地形光伏电站设计要点集散式光伏逆变器是光伏发电技术发展的创新技术方案，，做到了将“分散式MPPT跟踪”和“集中逆变并网”的统一，既解决了集中式光伏逆变器存在的组件并联“失配”损失问题，又降低成本、组件容配比有限和交流并联导致的电网振荡等风险。MPPT控制器m直流配电逆变器变压器电网组串1组串n组串1组串n组串1组串n…………MPPT控制器2MPPT控制器1…………集散式逆变器的应用也受地形、土地等因素影响。（目前三峡新能源左云项目有应用）建议：结合具体地形，综合考虑成本，山地光伏电站建议采用组串或组串与集中式相结合的选型方案；逆变器容量灵活选择，更好的匹配电站容量。山地光伏电站组件及逆变器选型山地光伏电站逆变器选型—集中、组串综合使用复杂地形山地光伏电站设计的其它关键点光伏场区防雷光伏厂区全场接地网及补充接地极的结合使用。光伏场区防火落实光伏场区植被情况，确认场区防火隔离带的设计。光伏场区防洪收集详实的水文及地勘资料，危险源提前规避，细化升压站的选址、核实护坡的设计、