太陽(yáng)能山地光伏電站優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

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1、云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)JournalofYunnanNormalUniversity2014年9月34卷5期(Vo1．34No．5)DOI：10．7699／j．ynnu．ns一2014～065太陽(yáng)能山地光伏電站優(yōu)化設(shè)計(jì)研究欒石林，李光明，廖華。，李文光(1．云南冶金新能源股份有限公司，云南紅河654399；2．云南師范大學(xué)太陽(yáng)能研究所，云南昆明650092)摘要：對(duì)我國(guó)已建或在建的部分山地光伏電站進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，分析總結(jié)了山地光伏電站的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)建設(shè)難點(diǎn)．本著提高山地光伏電站建設(shè)質(zhì)量和系統(tǒng)效率、降低投資、保證系統(tǒng)運(yùn)行安全性的原則，建立數(shù)學(xué)模

2、型對(duì)組件串聯(lián)數(shù)、陣列間距、設(shè)備布置進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，結(jié)合工程地質(zhì)和環(huán)境條件，對(duì)組件和電氣設(shè)備選擇、陣列支架及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出更高的要求，為今后山地光伏電站的發(fā)展提供理論依據(jù)和參考．關(guān)鍵詞：山地光伏電站；復(fù)雜地形；優(yōu)化設(shè)計(jì)；設(shè)備選擇；平面布置；安全性中圖分類號(hào)：TM615文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1007—9793(2014)05—0025—07在環(huán)境保護(hù)、國(guó)家能源需求和維持經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的壓力下，光伏發(fā)電因自身的優(yōu)點(diǎn)，被各國(guó)廣泛推廣應(yīng)用，預(yù)計(jì)2030年后將成為全球的主流能源_1]．近幾年，以建設(shè)大型并網(wǎng)和分布式光伏電站的太陽(yáng)能利用形式得到快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持

3、續(xù)擴(kuò)大，截止2013年底_2]，全球累計(jì)光伏裝機(jī)136．7GW，同比增長(zhǎng)35．而我國(guó)經(jīng)歷歐美市場(chǎng)的“圍追堵截”后，被迫向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移，在兩年內(nèi)(2012~2013年)32項(xiàng)政策的激勵(lì)下，光伏應(yīng)用市場(chǎng)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，截止2013年底，累計(jì)裝機(jī)17．16GW，較2010年增長(zhǎng)了204．5，其中并網(wǎng)光伏電站占65以上．目前，國(guó)內(nèi)外大型并網(wǎng)光伏電站主要建設(shè)在太陽(yáng)能資源豐富、非育林育農(nóng)育牧(戈壁灘、荒草地、海邊灘涂、沙漠等)或可耕種，但自然條件惡劣、產(chǎn)出較低的土地上．在我國(guó)主要集中在西北五省，截止2013年底，裝機(jī)量達(dá)12．515GW，建設(shè)場(chǎng)址地勢(shì)較為平坦，屬

4、性以戈壁灘、荒漠、半荒漠、荒漠草地為主，建設(shè)規(guī)模均10MW以上，如正泰永昌100MWp、金川金昌200MWp、華能格爾木200MWp、中廣核圖木舒克100MWp、順豐石嘴山130MWp光伏電站．隨著光伏電站容量不斷增加，日照較好、地勢(shì)平坦、建設(shè)條件較好的土地資源日趨減少，山地等建設(shè)條件次之的土地將成為重要的光伏電站建設(shè)資源，“山地光伏電站”將成為未來(lái)重要的光伏電站模式之一．1山地光伏電站特點(diǎn)及設(shè)計(jì)建設(shè)難度目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)建設(shè)山地光伏電站的總體經(jīng)驗(yàn)較少，已建成的在國(guó)際上也并不多見。]，實(shí)地調(diào)研了已建或在建的部分山地光伏電站，如圖1所示．*收稿日期：2

5、014—07—14基金項(xiàng)目：云南省科技計(jì)劃項(xiàng)目重大科技專項(xiàng)——新能源(2013ZB002)．作者簡(jiǎn)介：欒石林(1973一)，男，工程師，主要從事太陽(yáng)能與農(nóng)業(yè)電氣化方面研究．通信作者：李光明(1984一)，男，工程師，碩士，主要從事太陽(yáng)電池、光伏發(fā)電系統(tǒng)及工程應(yīng)用技術(shù)方面研究．E-mail：gmlipv@126corn．第5期欒石林，等：太陽(yáng)能山地光伏電站優(yōu)化設(shè)計(jì)研究·27·成本都較高，一般會(huì)高出20～30；因此，建設(shè)山地光伏電站，必須進(jìn)行詳細(xì)的場(chǎng)地調(diào)查，做好優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備和施工管理．2光伏陣列設(shè)計(jì)山地光伏電站陣列設(shè)計(jì)應(yīng)從場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造、地表特點(diǎn)

6、(坡度、朝向等)、組件特性參數(shù)、支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和與地形的適應(yīng)性、地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防、工程的經(jīng)濟(jì)性、安裝的快捷高效性等多層面綜合考慮．2．1光伏組件的選取光伏組件是光伏電站的核心部件，其各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣直接影響整個(gè)光伏電站的發(fā)電性能，正確選取光伏組價(jià)是保證山地光伏電站高效和安全的重要保障．無(wú)論選擇單／多晶硅光伏組件或薄膜光伏組件，在滿足一般要求的條件下，還需滿足以下條件：1)組件電流、電壓一致性高多塊同類的光伏組件經(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成光伏組串，其輸出功率為．fmin{J一，)×∑V串聯(lián)li一1P組串一(1)lnlJ×min{V一，)并聯(lián)式中P組串為

7、某一光伏組串的輸出功率，J。、為第i塊組件的輸出電流和電壓．從(1)式可得，光伏組串的輸出功率受n塊組件的電流、電壓非一致性的影響較大，其組件的電流、電壓最大偏差(AI、AV)可表示為．(2)m1n1』1，?，』"f／?Xmax{V一，)一min{V一，}?V—min{V··，}因此，在選購(gòu)組件時(shí)應(yīng)對(duì)組件進(jìn)行二次分檔，即某一組串中的n塊組件的功率誤差要控制在1W以內(nèi)．在大型并網(wǎng)光伏電站實(shí)際工程中，對(duì)串聯(lián)構(gòu)成組串的組件進(jìn)行電流分檔，所有組件的電流偏差△，要控制在0．12以內(nèi)．2)選用通過電勢(shì)誘導(dǎo)衰減測(cè)試(PotentialInducedDegrad

8、ation，PID)的組件光伏組件在光伏系統(tǒng)工作時(shí)會(huì)存在內(nèi)部電路對(duì)組件邊框的負(fù)電勢(shì)，當(dāng)光伏組件長(zhǎng)期在內(nèi)部電路負(fù)電勢(shì)和外部高溫高濕的環(huán)境下