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光伏电站的建设与施 工 1. 1 光伏电站的分类 1.2 光伏电站的建设原则 1. 1 光伏电站的分类 1. 1. 1 光伏电站的主要类型与构成 用光伏阵列将太阳辐射能直接转换为电能的发电系统 ， 统称为太阳能光伏发电系统 。 目 前 ，太阳能光伏发电系统根据其系统是否与电网相连的运行模式可以分为离网型光伏发电 系统和并网型光伏发电系统。 光伏发电系统的分类及应用方向 1. 1. 1 光伏电站的主要类型与构成 就光伏发电系统的规模和应用形 式而言 ，有简单和复杂系统之分。 例如最简单的光伏发电应用系统只 包含太阳电池和负载 ，而对于复杂 的地面光伏发电系统主要包括光伏 方阵、控制器、蓄电池、逆变器、 汇流箱、低压柜、高压柜、防雷器、 系统检测设备、升压并网设备等部 分组成。 1. 1 光伏电站的分类 光伏发电系统的构成及功能 并网型光伏发电系统可依据装机容 量或电压等级 ，对光伏电站进行划分 。 根据光伏电站的装机容量 ，可分为： 小 规模（100kW以下） 、中规模 （100kW-1MW） 、大规模（1MW- 10MW）和超大规模（10MW以上） 。 1. 1 光伏电站的分类 1. 1.2 光伏电站的规模 并网型光伏发电系统 亦可以通过光伏电站的电压等级对光伏电站规模进行划分 。综合考虑不同电压等级电 网的输配电容量、 电能质量等技术要求 ，根据光伏电站接入电网的电压等级 ，可分为小型、 中型或大型光伏电站。 小型光伏电站——接入电压等级为0.4kV低压电网的光伏电站。 中型光伏电站——接入电压等级为10～35kV电网的光伏电站。 大型光伏电站——接入电压等级为66kV及以上电网的光伏电站。 1. 1 光伏电站的分类 1.1.3 并网接入电压等级 1. 1 光伏电站的分类 1. 1.3 并网接入电压等级 光伏电站接入公用电网一般有三种方 式： 1. 大型光伏电站以专线接入电力系 统的变电站 ，进入公用电网 ， 电压等级 通常在66kV以上。 专线KV公共电网结构图 光伏电站接入公用电网一般有三种方 式： 2. 中型光伏电站以T接方式接入公用 电网 ， 原则是光伏电站的容量应小于公 用电网线%，其接 入电网电网的技术要求如下： 1） 公共连接点应安装易操作 ， 具有 明显开断点的开断设备 ; 2） 公共连接点应具备失压跳闸及检 有压合闸功能 ， 失压跳闸定值宜整定为 30%UN、10秒 ，检有压定值宜整定为 85%UN; 1. 1 光伏电站的分类 1.1.3 并网接入电压等级 T接接入10千伏公共电网结构图 T接接入10千伏公共电网技术要求： ■ 10千伏公网线路投入自动重合闸时 ，应 调整重合闸时间或增加检无压重合功能 ; ■ 公共连接点(用户进线开关)应安装易操 作、可闭锁、具有明显开断点、带接地 功能、可开断故障电流 ， 具备失压跳闸 及检有压合闸功能的开断设备 ; ■ 失压跳闸定值宜整定为30%UN、10秒 ， 检有压定值宜整定为85%UN; ■ 配电自动化系统自动故障隔离功能 ，应 适应分布式光伏接入 ，确保定位准确， 隔离策略正确。 1. 1 光伏电站的分类 1. 1.3 并网接入电压等级 T接接入10千伏公共电网结构图 1. 1 光伏电站的分类 1. 1.3 并网接入电压等级 光伏电站接入公用电网一般有三种方式： 3. 小型光伏电站的容量等于或小于上一级变压器供电区域内最大负荷的25%，可直接接 入380V配电电网。 380V、220V典型接线 并网接入电压等级 光伏电站接入公用电网一般有三种方式： 3. 小型光伏电站的容量等于或小于上一级变压器供电区域内最大负荷的25%，可直接接入 380V配电电网。 主要技术要求： 1） 公共连接点(用户进线开关)应安装易操作、具有开关位置状态明显指示、带接地、可开 断故障电流的开关设备 ， 并具备失压跳闸及检有压合闸功能 ， 失压跳闸动作定值宜整定为 30%UN、10秒动作 ; 2） 公共电网恢复供电后 ，分布式光伏需经有压检定方可合闸 ，检有压定值宜整定为85%UN; 3）并网点应装设易于操作、有明显断开指示、具备过流保护功能的开关设备。 4）分布式光伏的电能计量装置应具备电流、 电压、功率、 电量等信息采集和三相电流不平 衡监测功能 ， 并能够实现数据存储和上传 ; 1. 1 光伏电站的分类 1.1.3 并网接入电压等级 光伏电站接入公用电网一般有三种方式： 3. 小型光伏电站的容量等于或小于上一级变压器供电区域内最大负荷的25%，可直接接入 380V配电电网。 主要技术要求： 5）接入380伏电网的分布式光伏 ，应采用三相逆变器 ，在同一位置三相同时接入电网 ; 6）220伏分布式光伏接入方案时 ，应校核同一台区每相接入的光伏发电总容量 ， 防止出现 三相功率不平衡问题。 7）接入220/380伏分布式光伏并网验收时 ，应对公共连接点的谐波情况进行校核。 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 1 站址的选择 1. 光伏电站选址的工作内容 选址工作的两个阶段： ■ 项目预可行性研究阶段的选址工作 ■ 项目可行性研究阶段的选址工作 光伏发电项目在预可行性研究阶段的选址工作主要是对具体的选址区域进行基本评 估 ，确定是否存在地质灾害、明显的阳光遮挡、不可克服的工程障碍、土地使用价格超 概算等导致选址不适合建设光伏电站的重大影响因素； 针对选址的初步勘测结果规划装 机容量、提出方案设想； 对所提方案进行实施估算和经济性评价 。因此 ，预可行性研究 阶段需要对选址场地进行地形测绘和岩土初勘 ，但并不需要方案进行图纸设计。 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 1 站址的选择 1. 光伏电站选址的工作内容 ■ 项目预可行性研究阶段的选址工作 光伏发电项目在预可行性研究阶段的选址工作主要是对具体的选址区域进行基本评 估 ，确定是否存在地质灾害、明显的阳光遮挡、不可克服的工程障碍、土地使用价格超 概算等导致选址不适合建设光伏电站的重大影响因素； 针对选址的初步勘测结果规划装 机容量、提出方案设想； 对所提方案进行实施估算和经济性评价 。因此 ，预可行性研究 阶段需要对选址场地进行地形测绘和岩土初勘 ，但并不需要方案进行图纸设计。 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 1 站址的选择 1. 光伏电站选址的工作内容 ■ 项目可行性研究阶段的选址工作 可行性研究阶段的选址工作 ，可认为是对于可行性研究时的选址工作的论证 ，包括 项目对环境的影响评价、水土保持方案、地质灾害论证、压覆矿产和文物情况的论证等 选址咨询工作 ，该阶段需要对选址进行土地详勘 ， 并对方案设想进行设计计算、提供相 应图纸 ，为项目实施方案作出概算和经济性评价 1.2 光伏电站的建设原则 1.2. 1 站址的选择 2. 光伏发电选址需要从哪些方面考虑 ■ 从功能和必要性考虑 ，光伏发电可以解决（或部分解决）无电地区的用电问题 ， 也可 以增加电网覆盖地区的环保电力的比例 ，提供清洁能源 ■ 从经济性考虑 ，光伏发电项目的要考虑总成本、发电量收益、气候气象 条件、运营维护成本等决定项目价值的因素 ■ 从社会效益考虑 ，对荒地、戈壁等不适合进行工农业开发的地区进行综合利用和治理， 要求以合理可行的方式对光伏发电加以开发利用。 此外 ，从可行性考虑 ，光伏发电的利用还需考虑交通运输、地质、 电网输送和施工等 条件因素。 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 1 站址的选择 3. 光伏发电选址的要求 （ 1） 光伏发电选址行政要求 选址的土地性质为可用于工业项目的土地 ， 即非基本农田、非林业用地、非绿化用地 及非其它项目规划用地等 。在选址时需与当地土地局、规划局和招商局等相关部门确认 上述土地性质的准备信息 。另外 ，最终确定的选址需得到当地环保部门的环境评价认可。 （ 2） 日照资源等气候条件 首先 ，光伏发电选址优先考虑在太阳能资源丰富地区进行 ，选址地点应具备以下特 点： 有丰富的太阳能资源 。该因素需要对潜在的选址地进行历史气象资料的收集、统计 和计算。 1.2 光伏电站的建设原则 1.2. 1 站址的选择 3. 光伏发电选址的要求 （2） 日照资源等气候条件 很适宜 适宜 较适宜 5.1h 4.8~5.1h 3.8~4.8h 太阳总辐射年总量 6660MJ/(m2 ·a） 1850Kwh/(m2 ·a） 6300~6660MJ/(m2 ·a） 1750~1850Kwh/(m2 ·a） 5040~6300MJ/(m2 ·a） 1400~1750Kwh/(m2 ·a） 并网发电适宜程度 日峰值日照时数 1 2 3 等级 注： 上 1.2 光伏电站的建设原则 1.2. 1 站址的选择 3. 光伏发电选址的要求 （ 2） 日照资源等气候条件 需要考虑的重要气候因素还有当地最大风速及常年主导风向 。当地风力以及风向是 影响光伏发电系统支架设计强度的主要因素 ，如当地常发灾害性强度风力 ， 则不适合建 设光伏发电系统。 选址对风力的考虑不足造成组件阵列破坏 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 1 站址的选择 3. 光伏发电选址的要求 （ 3） 地理和地质情况 光伏发电选址的地理和地质情况因素包括：选址地形的朝向、坡度起伏程度、岩壁及沟 壑等地表形态面积占可选址总面积的比例、地质灾害隐患、冬季冻土深度、一定深度地表的 岩层结构以及土质的化学特性等 。为保证选址的有效性 ， 需对选址进行初步地质勘测 ，包括 以下几个方面： ■ 地形因素影响光伏发电的组件方阵朝向、阴影遮挡等 ; ■ 地表形态直接影响支架基础的施工方案 ，从而影响土建的施工难度和成本 ; ■ 塌陷等潜在地质灾害直接影响光伏组件方阵的设备安全性 ，例如： 如当地为已开发 的地下浅层矿区 ，且经评估在15年内发生大面积塌陷概率超过35%， 则需要慎重考 虑此地作为光伏发电选址的可行性 ; ■ 我国北方地区存在冬季冻土的现象 ，冻土层的深度、上冻和解冻特点对所组件支架 基础施工方案产生直接影响 ; ■ 地质情况直接影响支架基础形式、强度以及施工方法设计 。 ■ 地表土质对混凝土的腐蚀性特性影响所用混凝土种类 ; 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 1 站址的选择 3. 光伏发电选址的要求 （4）水文条件 拟选址地的水文条件包括： 短时最大降雨量、积水深度、洪水水位、排水条件等 。上述 因素直接影响光伏系统的支架系统、支架基础的设计以及电气设备安装高度 ，如： ■ 积水深度高 ， 则组件以及其他电气设备的安装高度就要高； ■ 洪水水位影响支架基础的安全； ■ 排水条件差 ， 则导致基础甚至金属支架长期浸水。 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 1 站址的选择 3. 光伏发电选址的要求 （ 5） 大气质量 大气质量因素包括： 空气透明度、空气内悬浮尘埃的量及物理特性、盐雾等具有腐蚀性 的因素 。空气透明度因素有可能存在以下情况： 当地日照辐射总量中因空气透明度低而导致 反射光和散射光占日照辐射总量的比例较大 ，从而影响光伏发电组件种类的选择 ，如不考虑 此因素 ， 则易导致晶体硅和非晶硅组件选择的不合理 ，从而增加了与收益的比率 ， 降低 了的经济性 ，从而造成资源和设备浪费。 空气中尘埃量影响该光伏发电系统在设计时是否需要考虑清洗用水 ，清洗频率 。尘埃的 物理特性影响组件在运行的过程中是否容易在表面沉积难以清洗的高粘度灰尘层 ，一旦形成 此类灰尘层 ，组件接受到的光照总量将大幅度降低 ，从而影响今后长期的系统发电量。 空气中的盐雾对光伏发电系统有两种负面影响： ■ 对金属支架系统有腐蚀性 ，容易减少支架的使用寿命 ，设计是需要充分考虑防腐措施 ■ 盐雾极易导致组件表面沉积固体盐分 ， 降低光对组件表面的穿透特性 ，影响发电量 。盐 雾在沿海地区常见 ，在此类地区进行光伏发电选址 ， 需要考虑盐雾的应对措施 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 1 站址的选择 3. 光伏发电选址的要求 （6） 交通运输条件和电力输送条件等 如果是对地面光伏发电项目进行选址 ， 则需要对施工阶段大型施工设备的进出场地、大 型设备如——大功率逆变器、升压变压器等的运输考虑交通运输条件 。例如 ， 虽然有的潜在 选址地点的特点符合本报告上述描述的要求 ，但大型设备无法运输 ，必须要新修满足大型运 输机械进出要求的便道才能进行施工 ，这时必须考虑修路的费用是否符合项目整体经济 性的可行性 。 同样 ，大规模地面光伏发电选址地点通常比较偏僻 ， 因此必须考虑该光伏发电 项目的电力输送条件： 电力送出和厂用电线路 。如项目选址离可以用来接入电力系统的变电 站较远 ， 则对项目经济性产生负面影响的因素有：输电线路造价高和输电线路沿线的电 量损失 。而接入电力系统电压等级与上述因素直接相关 。因此在选址工作期间 ， 需要与当地 电网公司（或供电公司）充分沟通 ，对列入选址备选地点周边可用于接入系统的变电站的容 量、预留间隔和电压等级等进行详细了解 ，为将来进行项目的接入系统设计提供详细的输入 条件 。其他 ，光伏发电站选址地的土地使用价格、地方政府对此类项目建设初或电价采 取何种补贴政策等因素同样影响整个项目建设的经济性。 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 1 站址的选择 4. 光伏发电选址的方法 （1） 资料分析法 搜集初选光伏发电站站址的周围气象站历史观测数据 ，主要包括： 各月日照资源、海拔高度、风速及风向、平均风速及最大风速、相对湿度、年降雨量、 气温及极端最低气温、最高气温、全年平均雷暴次数以及灾害性天气发生频率的统计结果等。 （2）实际调研 ■ 自然条件的调查： 太阳辐射量 ，地理位置 ， 交通条件 ，水源等 ■ 接入电网条件： 与接入点的距离 ，接入点的出线间隔 ■ 环境影响： 有无遮光的障碍物 ，有无盐害、公害、 自然灾害 ， 冬季的积雪、结冰、雷击 灾害状态 ，土地性质、状况 ， 当地建材、物流、人力成本等 ，土地、税收、支持政 策。 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 .2 光伏阵列的布置 一般说来 ， 决定光伏阵列发电量的是太阳电池方阵上所获得的辐射量 ，光伏组件上所获 得的总辐射量等于直接辐射和散射辐射之和。 光照强度对光伏组件输出电压的影响很小 ，在温度不变的情况下 ， 当光照强度在 400~1000W/m2范围内变化时 ，光伏组件的开路电压基本保持恒定 。因此 ，光伏组件的功率 和光照强度基本成正比。 目前全球范围内中大规模光伏电站依然采用固定倾角方式安装光伏阵列 ，最佳倾角与当 地的地理纬度有关 ，倾角不同 ，不同月份方阵面上接收到的太阳辐射差别很大 。但在设计当 中 ， 也要考虑积雪滑落的倾角（斜率大于50%~60%）等方面的限制。 在光伏阵列的最佳倾角确定后 ， 需确定光伏阵列间距 。地理纬度越高 ，方阵之间的间距 也就越大 ，对于有防积雪措施的方阵来说 ，其倾斜角度大 ，造成方阵的最大高度增大 ，为避 免阴影的影响 ，相应地也会使方阵之间的距离加大 ，光伏电站占地面积也会增加 。通常在排 布方阵阵列时 ，应分别选取每个阵列的构造尺寸 ，将其高度调整到合适值 ，从而利用其高度 差使方阵之间的距离达到最小 。 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 .2 光伏阵列的布置 阵列的影子长度因安装地的纬度、季节、时间不同而异 ，如果影子在冬至日上午9时到下 午3时对阵列没有影响 ， 即说明光伏阵列输出功率不受其影响 。因此在地面大型光伏电站光 伏阵列布置上 ，为了有效利用电池组件 ，减少土地的浪费 ， 只需是考虑在太阳高度角最低的 冬至日前后排光伏阵列不造成遮挡 ， 以此保证整个光伏阵列的发电量年最大化。 光伏阵列间距布置 图中固定光伏阵列的支架系统安装的前后最小间距D，其中Z为光伏 阵列倾角。 其中：φ为当地地理纬度（在北半球为正 ，南半球为负） ，H为前排阵列最高点与 后排阵列最低点高度差。 另外光伏电站阵列实际建设还应考虑地形 、地貌的因素 ， 要与当地自然环境有机 结合 ， 规范设计 ， 本着土地节约的原则 。 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 .2 光伏阵列的布置 最小间距D的计算应在冬至日时进行 ，其简化后的公式如下： 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 3 光伏支架的选型 实际工程采用的安装方式主要包括： 固定安装(固定、固定手动可调)、单轴跟踪(平轴、 斜轴)、双轴跟踪 ，每种安装方式有各自的特点。 1. 固定安装方式 该方式将太阳电池方阵按照一个固定的对地角度和固定的方向安装。 固定安装光伏支架系统 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 3 光伏支架的选型 实际工程采用的安装方式主要包括： 固定安装(固定、固定手动可调)、单轴跟踪(平轴、 斜轴)、双轴跟踪 ，每种安装方式有各自的特点。 2. 单轴跟踪安装方式 该安装方式将太阳电池方阵安装在一个旋转轴上 ，运行时方阵只能跟踪太阳运行的方位 角或者高度角中的一个方向。 水平单轴跟踪系统 斜单轴跟踪系统 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 3 光伏支架的选型 实际工程采用的安装方式主要包括： 固定安装(固定、固定手动可调)、单轴跟踪(平轴、 斜轴)、双轴跟踪 ，每种安装方式有各自的特点。 3. 双轴跟踪安装方式 该方式中光伏组件沿着两个旋转轴运动 ， 能同时跟踪太阳的方位角与高度角 ，理论上可 完全跟踪太阳的运行轨迹以实现垂直入射 ， 实现太阳辐射的最大化接收。 双轴跟踪系统 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 . 3 光伏支架的选型 根据己建工程调研数据 ， 安装晶硅类电池组件 ，若采用水平单轴跟踪方式 ， 系统实际发 电量可提高约15％ ，若采用斜单轴跟踪方式 ， 系统实际发电量可提高约20％ 。在此亚美体育 亚美官网条件下， 以固定安装式为基准 ，对1MWp光伏阵列采用3种运行方式比较。 抗风能力 迎风面积固定 迎风面积固定 风大时可调平 风大时可调平 风大时可调平 固定式与自动跟踪式各有优缺点： 固定式占地面积小、初始较低且支架系统基本 免维护； 自动跟踪式占地面积大、初始较高、需要一定的维护 ，但发电量较倾角固 定式相比有较大提高 ，如不考虑后期维护工作增加的成本 ，采用自动跟踪式运行的光伏 电站单位发电成本将有所降低。 名称 固定安装 固定手动可调安装 水平单轴跟踪模式 斜单轴跟踪模式 双轴跟踪模式 发电量（100%） 占地面积（公顷） 直接增加百分比 （100%） 运行维护 支撑点 115 3.2 110 有旋转机构 ， 工作 量大 多点支撑 120 4.8 112 有旋转机构 ， 工作 量大 多点支撑 125 5.0 120 有旋转机构 ， 工作 量大 单点支撑 100 2.3 100 工作量小 多点支撑 105 2.4 105 工作量少 多点支撑 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 .4 发电量的估算与设计 1. 国家规范规定的计算方法 根据最新的《光伏发电站设计规范 GB50797 －2012》第6.6条： 发电量计算中规定 。光 伏发电站发电量预测应根据站址所在地的太阳能资源情况 ， 并考虑光伏发电站系统设计、光 伏方阵布置和环境条件等各种因素后计算确定 。光伏发电站年平均发电量Ep计算如下： 式中： HA——为水平面太阳能年总辐照量（kW·h/m2 ）； Ep——为上网发电量（kW·h）； PAZ ——系统安装容量（kW）； K ——为综合效率系数。 综合效率系数K是考虑了各种因素影响后的修正系数 ，其中包括： 1）光伏组件类型修正系数； 2）光伏方阵的倾角、方位角修正系数； 3）光伏发电系统可用率； 4）光照利用率； 5）逆变器效率； 6）集电线路、升压变压器损耗； 7）光伏组件表面污染修正系数； 8）光伏组件转换效率修正系数。 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 .4 发电量的估算与设计 1. 国家规范规定的计算方法 1.2 光伏电站的建设原则 1 .2 .4 发电量的估算与设计 2. 组件面积 — — 辐射量计算方法 光伏发电站上网电量Ep计算如下： 式中： HA——为倾斜面太阳能总辐照量（kW·h/m2 ）； S——为组件面积总和（ m2） K1 ——组件转换效率； K2 ——为系统综合效率。 综合效率系数K2是考虑了各种因素影响后的修正系数 ，其中包括： 1）厂用电、线损等能量折减： 交直流配电房和输电线%，相应折 减修正系数取为97%。 2）逆变器折减：逆变
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