1、中图分类号： 密 级： UDC： 本校编号： 学 位 论 文论文题目：新疆哈密东南山口 50Mwp 光伏电站设计 学生： 学号： 指导教师姓名： 职称： 班级： 学科专业： 热能与动力工程 论文提交日期： 论文答辩日期： 兰州交通大学毕业论文（设计）摘要随着日趋紧张的能源形势以及城市空气污染等问题的凸显，清洁能源发电越来越多的得到了社会的重视。而光伏发电以其污染物零排放、能源储量丰富、市场前景广阔等特点在国内外学术界和产业界得到了越来越多的关注。本论文针对并网光伏电站工程概况，对光伏电站的发电系统进行了研究和设计，主要工作内容如下：根据光伏电站的工程概况、装机容量，考虑光伏电站初期投资和后期维
2、护成本问题，对光伏电站电气一次侧进行主接线设计、光伏阵列 - 变压器组合方式设计以及光伏电站升压方式设计，并进行了电气一次侧主要设备的选型工作，在此基础之上从电站的调度管理与运行方式和光伏电站的计算机监控系统两个方面进行了电气二次设计。关键词：光伏发电；并网；逆变器；电气主接线兰州交通大学毕业论文（设计）ABSTRACTClean energy has got more attention from the society with the nervous energy situation,as well as the pollution of urban air.Grid-connected
3、 PV has got more concern in the of academia and industry at home and abroad lately.This paper focuses on the design of power generation systems of grid-connected photo-voltaic power plant according to the project overview.The main contents are as follow:Design the main electrical wiring,PV array-tra
4、nsformer combinations,boots mode of photo-voltaic power plants and select the major equipment of primary side according to the project overview,installed capacity and select the initial investment and maintenance cost.On this basis,design secondary side from the two sides of management and operation
5、,and computer monitoring system.KEY WORDS :photo-voltaic power generation ,grid ,invert ,electrical main wiring兰州交通大学毕业论文（设计）目录1、太阳能光伏发电系统的介绍 .- 1 -1.1 太阳能光伏系统的简介 .- 1 -1.2 太阳能光伏发电系统的类型 .- 1 -1.3 太阳能光伏发电系统 .- 2 -1.3.1 太阳能光伏发电系统工作原理 .- 2 -1.3.2 太阳能光伏发电系统的组成 .- 2 -2、我国以及哈密地区光能资源分布状况 .- 4 -2.1、我国太阳能资源分
6、布 .- 4 -2.3、哈密地区太阳能资源 .- 6 -2.4、项目任务及规模 .- 8 -3、 光伏发电系统总体方案设计及发电量计算 .- 8 -3.1、光伏发电系统构成 .- 8 -3.2、光伏组件选型 .- 9 -3.3、光伏阵列运行方式的设计 .- 14 -3.3.1、阵列安装方式选择 .- 14 -3.3.2、光伏阵列最佳倾角的计算 .- 17 -3.3.3、光伏阵列间距设计 .- 18 -3.4 支架系统的设计 .- 18 -3.4.1 场地基本资料 .- 19 -3.5、逆变器的选择 .- 21 -3.6、光伏阵列设计及布置方案 .- 25 -3.6.1、太阳能电池组件的串、并联
7、设计 .- 25 -3.6.2、单元光伏阵列排布设计 .- 27 -3.6.3、方阵布置设计 .- 27 -3.7、年上网电量估算 .- 29 -3.7.1、并网光伏发电系统的总效率 .- 29 -3.7.2、光伏电站发电量的测算 .- 30 -4、电气设计 .- 31 -4.1、电气一次 .- 31 -4.1.1、电气设备选型及布置 .- 31 -4.1.3、一次电气设备布置 .- 38 -4.1.4、照明和检修 .- 39 -兰州交通大学毕业论文（设计）4.1.5、过电压保护及接地 .- 39 -4.1.6、电缆敷设及电缆防火 .- 39 -4.2、电气二次 .- 40 -4.2.1、电场
8、监控系统 .- 40 -4.2.2、计量及同期 .- 41 -4.2.3、元件保护 .- 41 -4.2.4、直流系统 .- 41 -5、施工组织设计 .- 41 -5.1、施工条件 .- 41 -5.1.1、交通运输 .- 41 -5.1.2、施工用水 .- 41 -5.1.3、施工电源和建材 .- 42 -5.2、施工总布置 .- 42 -5.3、主要工程项目的施工方案 .- 42 -5.3.1 箱变基础工程施工 .- 42 -5.3.2 太阳能光伏电池组件方阵的安装 .- 43 -5.3.3 升压站施工 .- 44 -5.4、施工综合进度 .- 45 -5.4.1、编制原则 .- 45
9、-5.4.2、分项施工进度安排 .- 46 -5.4.3、施工控制进度 .- 46 -6、环境影响评价 .- 46 -6.1、评价依据 .- 47 -6.2、评价标准 .- 47 -6.3、环境影响分析及治理措施 .- 47 -6.3.1、工程施工期对环境的影响及防治 .- 47 -6.3.2、运行期的环境影响 .- 48 -6.3.3、光污染及防治措施 .- 50 -6.4 环境保护措施 .- 50 -6.5、节能及减排效益分析 .- 51 -6.6、综合评价 .- 51 - 0 -1、太阳能光伏发电系统的介绍1.1 太阳能光伏系统简介太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁
10、性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式，其中，光电利用（光伏发电）是近些年来发展最快，也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能电池是光伏发电系统中的关键部分，包括硅系太阳电池（单晶硅、多晶硅、非晶硅电池）和非硅系太阳能电池等。在晶体硅太阳能电池的产业链上分布着晶硅制备、硅片生产、电池制造、组件封装四个环节。光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器构成。光伏发电系统可分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统：独立太阳能光伏发电是指太阳能光
11、伏发电不与电网连接的发电方式，典型特征为需要蓄电池来存储能量，在民用范围内主要用于边远的乡村，如家庭系统、村级太阳能光伏电站；在工业范围内主要用于电讯、卫星广播电视、太阳能水泵，在具备风力发电和小水电的地区还可以组成混合发电系统等。并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式，成为电网的补充。1.2 太阳能光伏发电系统类型光伏发电系统按照应用的基本形式可分为三大类： 独立发电系统、 微网发电系统和并网发电系统。未与公共电网连接的太阳能光伏发电系统称为独立发电系统；与偏远地区独立运行的电网相连接的太阳能光伏发电系统称为微网发电系统；与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统称为并网发
12、电系统。并网光伏发电系统按照系统功能又可以分为两类： 不含蓄电池环节的“不可调度式并网光伏发电系统”和含有蓄电池组的“可调度式并网光伏发电系统” 。（1）离网光伏蓄电系统 这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。 兰州交通大学毕业论文（设计）- 1 -（2）光伏并网发电系统 当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。 图 1.1 光伏并网发电系统图（3
13、）A, B 两者混合系统 这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。 1.3 太阳能光伏发电系统1.3.1 太阳能光伏发电系统工作原理 光伏发电系统是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电系统装置。光伏发电系统的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的
14、优点。光伏发电系统的模拟原理电路图2.3.1：兰州交通大学毕业论文（设计）- 2 -D C - A CUdIdio 1uouR E F+-RLuFuo 1滤波器控制电路n1n2n3USRS+-Tio图 1.3.1 光伏发电系统的模拟原理电路图1.3.2 太阳能光伏发电系统的组成太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流 220V 或 110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为： （1）太阳能电池板 太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板
15、的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。图 1.3.2.1 太阳能电池板（2）太阳能控制器 太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。 （3）蓄电池 一般为铅酸电池，一般有 12V 和 24V 这两种，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （4）逆变器 在很多场合，都需要提供 AC220V、AC110V 的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是 D
16、C12V、DC24V、DC48V。为能向 AC220V 的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用 DC-兰州交通大学毕业论文（设计）- 3 -AC 逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到 DC-DC 逆变器，如将 24VDC 的电能转换成 5VDC 的电能（注意，不是简单的降压） 。图 1.3.2.22.我国以及哈密地区光能资源分布状况2.1、我国太阳能资源分布我国地处北半球欧亚大陆的东部，主要处于温带和亚热带，具有比较丰富的太阳能资源。根据全国 700 多个气象台站长期观测积累的资料表明，中国各地的太阳辐射年总量大致在 3.351038
17、.40103MJ/m2 之间，其平均值约为5.86103MJ/m2。图 2.1 我国太阳能资源分布图兰州交通大学毕业论文（设计）- 4 -按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区：一类地区：全年日照时数为 32003300h，年辐射量在 67008370MJ/m2。相当于 228285kgce(标准煤)燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。这是我国太阳能资源最丰富的地区。二类地区：全年日照时数为 30003200h ，年辐射量在 58606700 MJ/m2，相当于 200228kgce 燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏
18、南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。此区为我国太阳能资源较丰富区。三类地区：全年日照时数为 22003000h，年辐射量在 50205860MJ /m2，相当于 171200kgce 燃烧所发出的热量。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。四类地区：全年日照时数为 14002200h，年辐射量在 41905020MJ/m2。相当于 142171kgce 燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以，属于太阳能资源可利用地区。五
19、类地区：全年日照时数约 10001400h ，年辐射量在33504190MJ/m2。相当于 114142kgce 燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州两省。此区是我国太阳能资源最少的地区。1、二、三类地区，年日照时数大于 2000h，年辐射总量高于 5860MJ/m2，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的 2/3 以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。2.2 新疆地区太阳能资源新疆太阳能资源主要分布在天山南麓、天山北麓、东疆东部、北疆中部、北疆北部五大区域。由于新疆具有西高东低、南高北低的地理特性，水平表面年总辐照度的区域分布大致是由东南向西北不均匀递减。新疆水平表面太阳辐射总量为50006500MJ/ ，年总辐射量比同纬度地区高 10%15%，比长江中下游高2m15%25%.新疆的直射辐射年总量变化规律为北疆、东疆地区高于南疆，这是由于南疆尘暴较多，大气透明度低的缘故。直射辐射峰值点一般分布在哈密一带。新疆的直射辐射年总量在 24004400 。2/mMJ2.3、哈密地区太阳能资源
