西藏阿里地区札达县1MW太阳能项目书Word文件下载.docx
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4.26Wp
10年期90%,25年期80%
1650x990x40mm
EGM-Series
200Wp
4.18Wp
1580x808x35mm
多晶硅
EG-(Series)P60-C
260Wp
3.94Wp
江西赛维
LDK-260D-20
25年期80.18%输出功率保证
1642x994x40mm
LDK-255P-20
255Wp
3.89Wp
25年期80.2%输出功率保证
江西赛维LDK太阳能高科技有限公司
25年期80.2%输出功率保证
深圳市上古光电有限公司
SGP-270
270Wp
4.05Wp
1956x992x50mm
浙江创盛光能源有限公司
TSP-60255
3.56Wp
10年期90%输出功率保证,25年期80%输出功率保证
1650x991x50mm
中国电子科技集团公司第三十六研究所
NES72-6-310M
310Wp
4.34Wp
产品质量保证仅为10年
NES60-6-255P
255Wp
3.6Wp
1580x808x45mm
湖南格润新能源有限公司
HNGR-225P60
225Wp
2.94Wp
产品质量保证仅为5年
1650x992x50mm
江苏东鋆光伏科技有限公司
EN156P-60-250
250Wp
3.64Wp
12年期90%输出功率保证,25年期80%输出功率保证
1640x992x45mm
对比光伏组件的目的:
比较不同厂家的单晶硅、多晶硅太阳能电池的安装成本、占地面积、1Mw电池的年发电量、年衰竭率。
三、光伏电站在项目地年发电量
(一)1MW太阳能电池在项目地年发电量
(1)光伏阵列倾斜面发电量
从气象站得到的辐射量是水平面上的太阳能辐射量,需要换算成光伏阵列倾斜面辐射量才能进行发电量的计算。
根据当地气象局提供的太阳能辐射数据,计算出不同倾斜面的太阳能辐射量。
(详见附件1)
根据太阳能离网发电系统的特点,由于受到蓄电池容量的限制,在夏天蓄电池充足电后有部分能量是浪费掉的。
因此出于对太阳能组件方阵上所接收太阳能辐射量的连续性、均匀性和极大性的综合考虑,对能量进行逐月的平衡计算,最终将方阵倾角确定为32.5°
。
需要得到倾斜面上的月平均太阳辐照量换算成倾斜面上平均太阳辐照量。
光伏阵列的倾斜面发电量计算方法如下:
①札达县的太阳能资源情况软件模拟:
札达县太阳能辐射量信息表(单位:
kWh/m2/日)
月份
每日的太阳总辐射-水平线/kWh/m2/日
每日的太阳辐射-倾斜面
/kWh/m2/日
一月
3.73
4.2657
二月
4.43
5.0171
三月
5.35
6.0044
四月
6.52
7.337
五月
7.58
8.6835
六月
7.69
8.8602
七月
6.90
7.8031
八月
6.23
6.9492
九月
6.15
6.9733
十月
5.60
6.4908
十一月
4.49
5.2321
十二月
3.67
4.24
年平均数
5.695
6.4880333
1MW太阳能电池年发电量:
6.4880333kWh/m2/日×
365日/年×
(1.65m×
0.99m×
4000)=15473375.5kWh/年
②扎达县的太阳能资源情况气象统计
根据多年气象统计,扎达县太阳年辐射量约为7700MJ/m2,即2138.89kWh/m2;
组件倾斜角修正因子=1/cos(最佳倾斜角)=1/cos(32.5°
)=1.1857;
2138.89kWh/m2/年×
1.1857×
4000)=16570758.96kWh/年;
最终发电量取上述两种方法的平均值,即:
(15473375.5kWh/年+16570758.96kWh/年)/2=16022067.23kWh/m2/年。
(2)太阳能离网系统发电量
太阳能离网发电系统的总效率由光伏阵列的直流效率、逆变器效率、蓄电池效率三部分组成。
光伏阵列的直流效率η1:
光伏阵列在1000w/m2的太阳辐射强度下,实际直流输出功率与标称功率之比。
光伏阵列在能量转换工程中的损失包括:
组件的匹配等直流损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点跟踪精度及直流线路损失等,取η1=86%;
逆变器效率η2:
逆变器的交流电功率与直流输入功率之比,选择阳光电源型号为SG500KTL的逆变器,其最大效率为98.7%,由于逆变器在实际工作中不可能时刻达到最大效率,因此取η2=95%;
蓄电池效率η3:
在蓄电池的充放电过程中,太阳电池产生的电流在转化储存的过程中会因为发热、电解水蒸发等产生一定的损耗,一般蓄电池的充电效率根据蓄电池的不同一般在90%~95%,考虑到蓄电池随着工作时间的增加效率会有所衰减,因此保守估计取η3=90%;
太阳能离网发电系统总效率:
η总=η1×
η2×
η3=73.53%;
综合组件倾角发电量及离网效率两项分析,最终可计算出1MW太阳能电池在扎达县的发电量:
16022067.23kWh/m2/年×
15.3%×
73.53%=1851524.5kWh/年。
四、技术方案
(一)蓄电池选型
在独立系统中,蓄电池的任务就是在太阳能辐射量不足时,保证系统负载的正常用电,能在几天内保证系统的正常工作。
札达县太阳能资源丰富,日照条件好,根据气象资料统计显示,该地区连续阴雨天数为3天,最低温度为-30.3℃。
扎达县人均年用电量为149.8kWh,县城人数约为1050人,则负载日均用电量为
而蓄电池容量的计算公式为:
蓄电池容量=
为了减少蓄电池之间的不平衡所造成的影响,因此尽量选择大容量的蓄电池以减少并联的数目。
综合考虑,选择佛山市欧亚玛电器实业有限公司的SP系列的型号为SP2V3000的阀控式密封铅酸蓄电池,具体参数如下:
型号
额定容量(Ah)
额定电压(V)
规格
参考重量(KG)
L长
W宽
H高
总高
SP2V3000
3000
2
712
350
341
382
200
计算蓄电池组的容量和串并联数量及设计连接方式如下:
根据上述条件,确定蓄电池最大放电深度系数为0.6,低温修正系数为0.7,且该地区蓄电池放电属于慢放电率,再此确定放电率修正系数为0.75。
将数据代入公式计算,蓄电池(组)容量为:
(二)逆变器选型
逆变器的选型的主要依据是电站规模和电站类型。
由于札达县的电站规模为1MW,属于独立光伏系统。
本应该选择离网逆变器,但是由于离网逆变器功率太小,一般适用于小型电站,因此在选型时考虑到逆变器要有足够的输出容量和负载能力,要有较高的电压稳定性能、以及良好的过电流保护与短路保护。
且考虑到负载用电中包含有工业用电,因此选择并网的三相逆变器(不使用其孤岛保护功能)以满足电站需求。
综合考虑,扎达县海拔高,气候恶劣,所选逆变器应该是一流逆变器厂商。
阳光电源公司的逆变器技术先进,质量稳定,符合要求。
具体型号参数见下表:
SG500KTL
0.700/Wp
385,000/台
输入参数(直流)
最大输入功率
560kW
最大输入电压
900V/1000V(可选)
启动电压
470V
最小工作电压
450V
最大输入电流
1200A
MPP电压范围
500~820V
直流输入连接端数
16
输出参数(交流)
最大输出功率
550kW
额定输出功率
500kW
交流电压范围
210-310V
额定交流电压
270V
最大输出电流
1176A
频率范围
47~52Hz/57~62Hz
频率
50,60Hz
额定功率下的功率因数(cosθ)
>
0.99
功率因数可调范围
0.9(超前)~0.9(滞后)
总谐波失真(THDi)
<
3%(额定功率时)
最大效率
98.7%
欧洲效率
98.5%
一般参数
尺寸(高/宽/厚
2180x2200x850mm
重量
2000kg
夜间损耗
100W
噪音干扰级别
环境温度范围
-25~+55℃
隔离变压器
无变压器
防护等级
IP20
相对湿度
0-95%
散热方式
风扇冷却
最高运行海拔
6000m
(超过3000m需降额)
通讯接口
RS485,Ethernet
显示屏
LCD
防护性能
过压保护,接地故障监测,绝缘监测,电网监测
(三)光伏组件选型
扎达县光伏发电系统功率大,宜选择技术成熟、转换效率较高、供货速度快的组件。
国际国内目前多晶硅和单晶硅的技术成熟,但单晶硅价格生产成本比多晶组件高,因此选择多晶硅组件。
商业化多晶硅250Wp的组件效率可达15.30%,效率处于中上水平,技术成熟,可以大批量稳定供货。
因此选择常州亿晶光电科技有限公司多晶硅EG(Series)P60-C。
具体参数见下表:
250
质量保证
产品质量保证
10年
10年期90%输出功率保证,25年期80%输出功率保证
电性能参数(STC)
峰值功率(Pmax)
峰值工作电压(Vmpp)
30.2V
峰值工作电流(Impp)
8.28A
开路电压(Voc)
37.72V
短路电流(Isc)
8.81A
组件效率
15.3%
功率偏差(正)
+3%
标准测试条件(STC):
太阳能辐射通量1000W/m2,大气参数1.5,组件温度25℃。
温度特性
工作温度
-40~85°
C
温度系数(Pmax)
-0.43%/°
温度系数(Voc)
-0.325%/°
温度系数(Isc)
0.04%/°
系统集成参数
最大系统电压
1000V
最大反向电流
20A
物理参数
组件尺寸(高/宽/厚)高=高度/长度/Y-轴宽=宽度/X-轴
厚=深度/厚度/Z-轴
19kg
电池片类型
电池片规格
156×
156mm
电池片数量
60
玻璃类型
防反射镀膜
封装材料
EVA
连接器类型
MC4
(4)汇流箱的选型
逆变器不能不能同时接入多路电缆,本电站一共需要4个8汇1和28个6汇1的汇流箱,由于扎达县海拔高,年平均气温低,极端最低温度为-30.3℃。
因此要求汇流箱在很低的温度下也要能正常工作,综合考虑,选择上海维岳自动化科技有限公司生产的汇流箱,具体参数如下:
技术参数
PVCB-LL系列
PVCB-6LL-M
PVCB-8LL-M
可输入通道
6
8
熔断器
输入电压
250V-1000V
250A
输入断路器
10A
输出连线数目
1路正极,1路负极,1路接地
湿度范围
0-95%
机壳防水等级
IP65
温度范围
-40?
-85?
(五)光伏组件串并联方式
单个太阳能电池组件的电流电压都比较低,需要采用一定的串并联方式形成组串,才能满足逆变器的要求。
根据所选逆变器的MPP电压、最大承受电压电流,配置光伏组件的串并联方式以适应相应逆变器。
本光伏发电系统的光伏组件采用20块串联在一起,一共200路,接入2台500kW的逆变器,每台逆变器100路。
每100路组串,用2个8汇1和14个6汇1的汇流箱分16个支路接入一个逆变器。
由于我们选择的电池组件在标准测试条件下的峰值工作电压为30.2V,开路电压为37.72V,开路电压的温度系数为-0.325%/°
C。
短路电流8.81A,短路电流的温度系数为0.004%/℃。
因此,在极端最低温度-30.3°
C处组串的MPP电压为:
30.2×
20+[(-30.3?
)-25℃]×
37.72×
(-0.325%/℃)×
20=739.58V;
在极端最高温度23.7℃处组串的MPP电压为:
20+[23.7?
-25℃]×
20=607.19V;
在极端最低温度的-30.3℃处组串的开路电压Voc:
20+[(-30.3?
20=889.98V;
在极端最高温度的23.7℃处组串的开路电压Voc:
20+[23.7?
20=757.59V;
在极端最低温度的-30.3℃处光伏组件的最大电流:
8.81×
100+[(-30.3?
0.004%/℃×
100=879.05A;
在极端最高温度的-23.7℃处光伏组件的最大电流:
100+[(23.7℃-25℃]×
100=881A;
光伏组件20块串联时不同温度下的电压及最大电流,如下表:
组串输入功率
500kWp
-30.3℃处的组串MPP电压
739.58V
23.7℃处的组串MPP电压
607.19V
-30.3℃处的组串开路电压Voc
889.98V
23.7℃处的组串开路电压Voc
757.59V
-30.3℃处的光伏组件的最大电流
879.05A
23.7℃处的光伏组件的最大电流
881A
阳光电源公司逆变器相关参数:
逆变器型号
在-30.3℃~23.7℃处的组串MPP电压(607.19V~739.58V)在逆变器MPP电压范围(500V~820V)之内;
在极端最低温度-30.3℃处的组串开路电压Voc为889.98V并没有超过逆变器的最大输入电压900V/1000V(可选);
在极端最高温度23.7℃处光伏组件的最大电流881A也没有超过逆变器的最大输入电流1200A,设计安全合理。
(六)支架设计
多晶硅组件单元光伏组件采用采用20块串联在一起,一个子阵列20块,一共200路的连接方式。
通过和支架厂商沟通,设计每组支架每排放置10块组件,共2排组成一个阵列,组件竖装,一共放置20块电池组件。
此阵列共计200个子阵列。
子阵列放置投影示意图如下:
组件竖装可以节约支架(节约一根横梁),如下图:
组件横装竖装对比:
采用上述阵列及支架有如下优点:
1、阵列竖直最高高度2.36m,安装电池组件不用搭设平台,可站在地面安装,安装方便;
2、阵列受风面积较小,抗风能力较大。
高原植被破坏以后很难恢复,为保护札达植被,此次支架安装宜采用螺旋地桩,可免于平地。
螺旋地桩便于调节水平高度,安装方便。
支架用于支撑及保护太阳能电池组件,需要考虑支架的承载力,抗风能力。
(七)支架承载、抗风能力计算
①支架样式
札达项目1MW多晶硅光伏支架仍采用应用广泛的主次梁布置,主梁最大跨度2.1m,次梁最大跨度0.87m,立柱最大高度2.08m;
地面到光伏组件最低为0.5m,光伏组件与水平面夹角为32.5°
,主次梁及柱均采用热浸锌C型槽钢。
支架设计如下图所示:
②光伏组件荷载计算
1、光伏组件自重G自重
本光伏组件选用常州亿晶的EG-(Series)P60-C250Wp,组件尺寸1650×
990×
40,组件重量19㎏.
G自重=0.19KN
2、风载荷计算
计算基本条件:
地面粗糙度可分为A、B、C、D四类:
——A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;
——B类是指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区;
——C类是指有密集建筑群的城市市区。
——D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
本项目地位于西藏阿里地区扎达县,选B类
根据GB50009-2001《建筑结构载荷规范》,风压高度变化系数Чz为1.00
风载荷标准值WK=βgz.чs.чz.ω0
根据GB50009-2001《建筑结构载荷规范》附表7.5.1、7.3.1、7.2.1、D.4各系数分别取值如下:
Βgz=1高度z处的阵风系数
Чs=1.4局部风压体型系数
Чz=1风压高度变化系数
ω0=0.4KN/㎡基本风压
计算得WK=βgz.чs.чz.ω0=0.56KN/㎡
风荷载P风荷载=WKS组件表面积=0.56×
1.65×
0.99=0.91KN
3、雪荷载计算P雪荷载
雪荷载标准值SK=чRS0
根据GB50009-2001《建筑结构载荷规范》附表6.2.1、以及附录D各系数分别取值如下:
чR=1.00屋面积雪基本系数
S0=0.5基本雪压(KN/㎡)
则SK=чRS0=1×
0.5=0.5KN/㎡
P雪荷载=SK×
S组件表面积=0.5×
0.99=0.82KN
4、计算荷载组合P荷载组合
因为P风荷载>P雪荷载
为风荷载控制组合,
P荷载组合=1.2G自重+1.4P风荷载+1.4P雪荷载=1.2×
0.19+1.4×
0.91+1.4×
0.82=2.65KN
③组件支架构件强度校核
1、次梁的计算校核
1.1次梁内力计算
次梁按简支单向受弯梁考虑,均布线荷载
均布线荷载q=P/L/2=2.65÷
0.99÷
2=1.34KN
受力简图如下:
2.1m
则跨中的弯矩M:
M=q×
L2/8=1.34×
2.1×
2.1/8=0.74KN.M=0.74×
106N.mm
支座反力:
Ra=Rb=1.34KN
1.2次梁截面校核:
次梁拟采用加劲肋槽钢HM-52-F,截面特性如下:
参数:
A=405mm2
Iy=14cm4
W=5.37cm3
iy=1.86cm
[σ]=159N/mm2
则次梁强度校核
σ=M/W=0.74×
106/5.37×
103=137.8N/mm2<
因此强度足够。
1.3次梁稳定性校核
根据GB50017-2003《钢结构设计规范》,当屋面(此处为电池板)能阻止檩条侧向失稳和扭转时,可不作稳定性计算校核。
2、主梁的校核
2.1主梁的内力计算
主梁按简支单向受弯梁考虑,荷载按最不利情况考虑,次梁反力1.34KN,按集中荷载作用于主梁上,受力简图如下:
则跨中的弯距M=1.34×
0.41=0.55KN.M=0.55×
支座反力
Rc=1.79KN
Rd=1.78KN
Re=1.79KN
Y主梁仍选用与次梁相同型号杆,其截面参数如下:
则σ=M/W=0.55×
106/5.37×
103=103N/mm2<
因此主梁强度足够。
3、立柱强度校核
立柱主要是轴向受压,仍然按荷载最不利考虑,次梁反力RC=1.79KN
立柱选用海迈HM-41-F型号,其截面参数如下:
A=289mm2
Iy=6.66cm4
W=2.95cm3
iy=1.52cm
则σ=FN/A=1790/289=6.2N/mm2<
因此其抗压强度足够。
4、扣件夹扣力计算
一个组件所有荷载为
P荷载组合=1.2G自重+1.4P风荷载+1.4P雪荷载=2.65KN
一个组件分四全夹扣固定,则每一个夹扣的受力为:
P夹扣=P荷载组合/4=2.65/4=0.67KN
根据对扣件夹扣力的计算,选择的夹扣的受力最好为其理论值的1.5~2倍,即1N~1.34N。
5、螺旋地桩计
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- 西藏 阿里 地区 札达县 MW 太阳能 项目