大型并网光伏发电系统设计的方法与研究

摘要

随着多晶硅价格的急剧下降和国家政策的相继出台,国内大规模并网光伏电站也陆续开建。目前我国并网光伏电站的启动才刚刚开始,因此在电站设计方面的经验比较欠缺,没有一套成熟的设计标准体系和规范要求。本文着重于大型并网光伏电站发电系统设计方法的研究与探讨,通过优化合理的设计为今后电站的建设带来参考性意见,可为投资方降低建设成本,提高经济收益。全文以理论为指导,以实验为基础,对电站建设中的实际问题进行深入分析展开研究,通过传统的经验公式计算与实验数据比较后,对相关理论公式作出修正,基于上述方法的研究后以达到优化设计目的。主要内容有光资源的评估方法和相关理论计算,光伏电站的设计原理,逆变器的选型,安装方式比较,最佳倾角的确定,冬至日直接辐射强度满足120W/m2时区段的确定,间距的校核,电站布阵方案比较,线路损耗计算,发电量的计算,组件受风载荷力,无地基的可行性研究分析等。通过冬至日目标阴影的测试,发现实际阴影值要比理论计算值大14.3％,在方阵设计时候要考虑对间距公式修正,以减少前后排阴影遮挡对发电量带来影响。为了缩短施工周期,节约安装成本,考虑支架的安装以钢钎插入方式代替水泥地基固定,以组件所受风载荷实验为基础推算支架的倾翻力矩,与地锚拔出力作分析和对比后,对无地基支架的稳定性作出研究判断,得出从强度稳定性角度来讲无地基支架的安装方式在实际工程中是可行的,这样在实际施工建设中要考虑无地基安装方式,因此在设计时候要优先考虑。另外笔者对四种电缆布线方案作出比较,通过计算各种线损和压降后得出最合理的电缆布线走向方案,对降低成本提高收益有借鉴作用。本课题与传统的设计方法相比较体现在科学、优化、合理、节约方面,通过本设计方法的研究为今后的电站设计工作起到参考与指导作用,可对今后大规模并网发电建设工作的开展奠定理论基础。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 选题背景和意义

1.2 中国太阳能资源及其评价

1.3 光伏发电的应用现状

1.4 本课题的研究内容

第二章 太阳能资源的理论及概念

2.1 太阳能基本知识

2.1.1 概述

2.1.2 太阳辐射的特性

2.2 太阳能利用

2.2.1 太阳能利用的基本方式

2.3 太阳辐射量的计算

2.3.1 计算参数

2.3.2 斜面上的太阳总辐射量

第三章 光伏系统的设计原理

3.1 光伏电站的选址

3.1.1 气象资源要求

3.1.2 电站勘探

3.2 阵列安装方式选择

3.2.1 安装方式分类

3.2.2 安装方式的比较和选择

3.3 最佳倾角的确定

3.3.1 水平面上日平均太阳辐射强度数学模型的建立

3.3.2 水平面上的小时平均太阳辐射强度数学模型的建立

3.3.3 光伏阵列表面上太阳辐射强度的数学模型的建立

3.3.4 光伏板安装倾角的确定

3.4 逆变器的选取方法

3.4.1 逆变器的工作原理

3.4.2 逆变器与系统的连接方式

3.4.3 逆变器的使用效率

3.5 电站方阵的布置

3.5.1 方阵间距的计算

3.5.2 方阵容量的确定

3.6 发电量的计算

3.6.1 光伏板发电量数学模型的建立

3.6.2 发电量计算结果对比分析

第四章 光伏电站的优化设计实例

4.1 方阵的设计

4.1.1 系统参数的确定

4.1.2 光伏阵列的排布

4.2 光伏电站优化设计

4.2.1 布线方案的对比

4.2.2 无地基安装方案的可行性

4.2.3 光伏电站的经济性分析

第五章 总结及展望

5.1 总结

5.2 本文工作的特色和创新点

5.3 今后工作的改进和展望

参考文献

致谢

在读期间发表的论文