光伏电站精细化设计的必要性

光伏电站精细化设计的必要性华东勘测设计研究院 陈家国 2017.08 华东院简介—概况 中 国 电 建 集 团 华 东 勘 测 设 计 研 究 院 有 限 公 司 （ 简 称 “ 华 东 院 ” ） 1954年 建 院 ， 是 一 个 多 专 业 、 跨领 域 、 综 合 性 的 国 际 型 工 程 公 司 ， 以 水 电 水 利 与 新 能 源 、 城 市 建 设 与 环 境 发 展 、 大 坝 与 各 类 基 础 设 施安 全 营 运 为 主 要 领 域 ， 以 勘 测 设 计 咨 询 、 总 承 包 与 设 备 成 套 、 投 资 为 三 大 业 务 的 工 程 公 司 业 务 架 构 。 华 东 院 总 部 设 在 浙 江 杭 州 ， 并 在 四 川 、 重 庆 、 福 建 、 安 徽 、 云 南 等 地 设 有 分 支 机 构 ， 在 越 南 、 土耳 其 、 肯 尼 亚 、 尼 日 利 亚 等 设 有 驻 外 办 事 机 构 。 华东院简介—人才队伍 华 东 院 现 有 员 工 3600余 人 ， 拥 有 国 家 设 计 大 师 、 享 受 国 务 院 特 殊 津 贴 人 员 、 享 受 教 授 研究 员 待 遇 高 级 工 程 师 等 各 类 高 级 专 业 技 术 人 员 900余 人 ， 工 程 师 及 其 他 专 业 技 术 人 员 2000余 人 。其 中 国 家 勘 察 设 计 大 师 1人 ， 享 受 国 务 院 政 府 特 殊 津 贴 专 家 15人 ， 浙 江 省 勘 察 设 计 大 师 2人 ，浙 江 省 有 突 出 贡 献 中 青 年 专 家 2人 ， 享 受 杭 州 市 政 府 特 殊 津 贴 2人 ， 杭 州 市 杰 出 人 才 1人 ， 浙 江省 151人 才 、 杭 州 市 131人 才 各 层 次 60余 人 次 ， 省 部 级 以 上 各 类 专 家 人 才 400余 人 次 。 员 工 中 持有 国 家 各 类 注 册 执 业 资 格 证 书 1600余 人 次 。 ◆ 2 0 0 7 年进入太阳能光伏工程领域◆ 2 0 1 1 年开始进入光伏工程EPC领域◆ 2 0 1 2 年开始投资光伏发电项目华东院光伏工程概况 华东院光伏工程概况 光伏项目类型地面光伏 水上漂浮渔光互补 光伏大棚 屋顶光伏 光伏项目业绩—屋顶光伏项目展示杭州福莱特塑料开发有限公司2MW太阳能光伏发电项目• 杭州萧山• 2MW万向三号工业并网光伏系统工程• 杭州萧山• 2.7MW德清天马重工机械有限公司厂区16MWp屋顶光伏发电工程 • 浙江德清• 16MW长兴县20MW屋顶光伏发电工程• 浙江长兴• 20MW华能长兴泗安10MWp光伏并网发电项目• 浙江长兴• 10MW 光伏项目业绩—地面光伏项目展示乌兰二期20MWP并网光伏发电工程• 青海乌兰• 20MW临湘市桃矿街道桃矿尾矿花园式20MW分布式光伏发电项目• 湖南临湘• 20MW新邵县新田铺镇20MW分布式光伏电站示范工程 • 湖南新邵• 20MW正泰衢州柯城160MWp光伏生态公园项目• 浙江湖州• 30MW浙江正泰江山市200MW太阳能林农光互补地面电站• 浙江江山• 200MW 桐乡市河山工业区开发有限公司河山镇“渔光互补”光伏电站项目• 浙 江 桐 乡• 10.5MW长兴县洪桥镇渔光互补光伏发电项目• 浙 江 长 兴• 20MW桐乡市洲泉一期“渔光互补”光伏发电项目• 浙 江 桐 乡• 20MW扬州惠远太阳能电力有限公司8MWP渔光互补光伏发电项目 • 江 苏 高 邮• 8MW华东院天长100MWp光伏项目• 安 徽 天 长• 100M 光伏项目业绩—渔光互补项目展示 浙江桐乡洲泉一期“渔光互补”光伏发电项目• 浙 江 桐 乡• 20MW江苏连云港118.8MWp生态农业光伏发电工程• 江 苏 连 云 港• 118.8MW会理20MW分布式光伏发电工程• 四 川 凉 山 州• 20MW冕宁10MW农光互补光伏发电工程 • 四 川 凉 山 州• 10MW衢州市衢江区光伏电站一期45MWp建设工程• 浙 江 衢 州• 45MW 光伏工程EPC—项目展示 可以安装在水库、湖泊、池塘及水处理厂等水面突破土地资源对光伏发电应用的制约水的冷却效果能有效提高发电量水上漂浮和养殖业相结合，达到“两赢”已在建德实施20MWp、天台25MWp试点项目光伏工程研究与探索—水上漂浮光伏工程 光伏电站精细化设计的必要性华东勘测设计研究院 陈家国 2017.08 目录 CONTENTS一、光伏工程设计现状二、 设计对电站造价、电站性能的影响三、 设计如何做到提高电站性能 设计不够精细化、系统设计未达到最优化 原因: 周期短、设计人员专业知识欠缺，缺乏深入的理解和时间经验，创新能力比较弱一、光伏工程设计现状设计不合理会导致造价偏高，系统效率降低，影响发电量和收益，甚至会产生质量问题。 二、 设计对造价、电站性能的影响造价影响u设备选择u桩基选择u总体布置 二、 设计对电站造价、电站性能的影响 Te TT hPEPR  PR影响因素 相对透射率损失灰尘影响损失阴影遮挡损失弱光损失温度损失组件不匹配损失直流线损 逆变器损失不可利用率损失交流线损变压器损失 阴影遮挡损失（ 1） 远 方 阴 影 遮 挡（ 2） 近 方 阴 影 遮 挡 与 组 件 布 置 、 组 串 接 线 有 关 系 。 可 采 用 PVSYST软 件 分 析 。 远方阴影遮挡分析 近方阴影遮挡分析 相对透射率损失光线入射角偏差导致透射损失 相对损失率：固定式损失斜单轴损失双轴跟踪损失跟踪式支架使组件倾斜面尽可能正对 太阳，导致入射角偏差减少。 灰尘影响损失 弱光损失 组件弱光损失是组件在弱光条件下转换效率的降低带来发电量的损失，不同类型的组件产品由于电池片制造技术的不同其弱光性能的表现会有一定的差异。 某一型号组件在不同辐射强度下的功率曲线 温度损失 系统不可利用率损失 系 统 可 利 用 率 主 要 受 设 备 的 可 靠 性 和 系 统 设 计 的 影 响 。 逆 变器 、 汇 流 箱 、 电 缆 接 头 和 跟 踪 支 架 等 设 备 的 可 靠 性 都 是 影 响 系 统可 利 用 率 的 重 要 因 素 。 该 系 数 的 取 值 要 根 据 实 际 运 行 经 验 取 值 ，一 般 可 选 为 98%~99%。。 其他损失集 电 电 缆 损 失 ：（ 1） 直 流 电 缆 线 损 ；（ 2） 交 流 电 缆 线 损 。不 匹 配 损 失 ：（ 1） 组 件 性 能 不 一 致 以 及 组 串 到 逆 变 器 之 间 的 压 降 不 一 致 导致 的 电 压 偏 差 ;（ 2） 组 件 性 能 不 一 致 导 致 的 电 流 偏 差 。逆 变 器 损 失 ：（ 1） 逆 变 器 自 身 的 损 耗 ；（ 2） 对 于 超 出 逆 变 器 额 定 功 率 或 由 于 超 出 工 作 电 压 范 围 造成 的 损 失 。 变 压 器 损 失 ：（ 1） 就 地 升 压 变 损 失 ；（ 2） 主 变 损 失 。 三、 设计如何做到提高电站性能(PR值)？优 化 组 件 布 置 ， 减 小 阴 影 遮 挡1. 平 地 或 水 面 上 ， 可 通 过 计 算 或 PVSYST确 定 组 串 间 距 ；2. 对 于 复 杂 山 地 地 貌 ， 可 通 过 三 维 软 件 进 行 阴 影 分 析 。3. 合 理 选 择 横 排 或 竖 排 布 置 ， 优 化 组 串 连 接 。 三、 设计如何做到提高PR？最 佳 倾 角 及 间 距 的 优 化 最 佳 倾 角利 用 软 件 或 者 公 式 计 算 倾 斜 面 上 的 年 辐 射 量 最 大 阵 列 间 距冬 至 日 上 午 9点 至 下 午 3点 不 遮 挡 的 最 小 间 距以 杭 州 某 地 区 一 1MW光 伏 项 目 为 例 ， 其 最 大 倾 角 为 22° ， 其 阵 列 中 心 间 距 选 取为 6m。 最 优 方 案 ？ 忽 略 了 阴 影 遮 挡 因 素 。 三、 设计如何做到提高PR？最 佳 倾 角 及 间 距 的 优 化该 项 目 在 相 同 间 距 6m不 同 倾 角 的 数 据 对 比 ： 倾 角 22° 与 14° 相 比 ， 年 辐 射 量 增 加 了 0.6%， 而 阴 影 遮 挡 导 致 的 系 统 效率 折 减 达 到 了 1.8%， 因 此 总 发 电 量 反 而 减 少 了 1.2%。 通 过 优 化 最 佳 倾 角 及 间 距 ， 可 以 明 显 提 高 PR值 ， 从 而 增 加 发 电 量 及 经 济 性 。倾 角 /° 年 辐 射 量（ kWh/m2 ） 阴 影 遮 挡损 失 /% 发 电 量 /万 kWh PR/%1 2 1 2 5 6 .7 1 .3 1 0 3 .4 8 2 .3 01 4 1 2 6 1 .4 1 .7 1 0 3 .5 8 2 .0 71 6 1 2 6 5 .1 2 .1 1 0 3 .4 8 1 .7 51 8 1 2 6 7 .7 2 .6 1 0 3 .2 8 1 .4 32 0 1 2 6 9 .3 3 .1 1 0 2 .9 8 1 .0 32 2 1 2 6 9 .8 3 .2 1 0 2 .3 8 0 .5 52 4 1 2 6 9 .2 4 .3 1 0 1 .8 8 0 .2 1 三、 设计如何做到提高PR？1. 选 择 弱 光 性 好 的 组 件 ， 有 助 于 减 小 弱 光 损 失 ；2. 选 择 温 度 系 数 低 的 组 件 ， 有 助 于 减 小 温 度 损 失 ；3. 选 择 高 效 逆 变 器 及 变 压 器 ， 减 小 逆 变 器 及 变 压 器 损 失 ；4. 合 理 选 择 电 缆 截 面 ， 优 化 电 缆 敷 设 路 径 ， 减 小 线 损 ；5. 提 高 组 件 分 选 设 计 ， 对 组 件 按 实 测 参 数 进 行 电 流 、 电 压 的 按 档 分 选 ， 由 组 件 厂 家 按 分 选 方 案 进 行 箱 、 托 、 车 的 包 装 ， 并 按 此 分 选设 计 进 行 组 件 组 串 设 计 、 安 装 。