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马尼拉10 MWp并网光伏发电站设计

更新时间:2016-07-05

随着地球现有资源的持续开发,可再生能源的利用已经越来越受到人们的重视。太阳能作为一种清洁、无污染、成本低的新能源,在新世纪中的应用必将迈上一个新台阶,再加上国家政策的扶持,使得2017年成为光伏发电等相关产业出现“井喷”的一年。大型地面电站集中光伏发电站的应用虽然一次性投资较大,但是无污染,在太阳能资源丰富的地区运行成本较低,能够收到较好的社会效益和经济效益。因此,总结和研究光伏发电站的设计和相关经验是非常有必要的。笔者通过某公司的10 MWp光伏电站的设计,探讨光伏发电站如何进行系统布局、设备选型、方阵设计、电气接入设计等问题。

1 工程概况

菲律宾马尼拉位于季风型热带雨林气候区,该地区四季分明,年均气温20 °C~30 °C,极端最高温32 °C,极端最低温-9 °C。由于雨热同季(年均降水量2 000~3 000 mm),具有光照充足、年日照时数2 050 h、日照率达47%、无霜期长(约为275天)等特点。本项目采用平面地块,区域总面积约15.72万平方米。项目装机规模为10 MWp,项目采用地面固定式阵列安装多晶硅265 W太阳能光伏组件,10 kV并网接入方案。

2 系统方案设计

2.1 总体方案

该电站装机规模10 MWp,一方面:采用“分块发电,集中并网”的总体设计方案。10 MWp的光伏电站由10个1 MWp的光伏发电分系统组成,2个500 kWp发电单元组成一个分系统,通过直流汇流箱、汇流套件将每个发电单元的光伏组件接至500 kW的逆变器,经升压变压器从480 V升至10 kV,再经汇流并入电网10 kV母线。

另一方面:采用10台1 000 kVA、10 kV双分裂变压器,每个发电分系统采用一台1 000 kVA、10 kV双分裂绕组箱式变压器,10台1 000 kVA、10 kV双分裂箱式变压器在高压侧并联为1回电源进线。

寨卡病毒感染为良性自限性疾病,潜伏期为3~12 d,多数感染者无症状,仅20%的感染者会出现发热及皮疹等轻微症状,并可在2~7 d内缓解。随着疫情的蔓延,人们发现寨卡病毒感染亦可导致中枢或周围神经系统受累,其中以吉兰-巴雷综合征以及小头畸形最常见[8]。

2.2 主要设备选型

2.2.1 太阳电池组件选型

“未指明”岗位占比42.3%,指的是本科院校图书馆对岗位设置指向不明,只使用“图书管理员”“其他专业技术”“教辅”等字眼,也没有对岗位职责进行说明,无法归入相应岗位。这一方面说明这些本科院校图书馆不受本校重视,对外公开招聘信息披露不足;另一方面也说明部分本科院校对图书馆建设尚存在一定的盲目性。

由于每片电池产生约0.5 V的直流电压,远远低于实际所需电压,因此,可将若干个太阳电池组件串、并联成光伏方阵[1]。太阳电池组件的价格在整个并网光伏电站中的比例占到60%以上,且光伏方阵的设计很大程度上与太阳电池组件的选型直接相关;太阳电池组件的选型也是并网光伏电站可靠运行、提高发电量的关键点之一。本项目采用多晶硅265 Wp太阳能电池板,尺寸结构1 650 mm×992 mm×40 mm,数量为37 760块。在AM 1.5、1 000 W/m2的辐照度、25 °C的电池温度下的峰值参数为峰值电压30.24 V,开路电压37.81 V,最大系统电压IEC 1 000;峰值电流8.01 A,短路电流8.92 A。温度范围-40 °C~+80 °C,功率误差范围0%~3%;表面最大承压2 400 Pa。

2.3.2 倾角

并网逆变器主要将直流电逆变成交流电,该交流电为跟随电网频率和电压变化的电流源,因此逆变器是整个光电系统的关键部位[2]。对于大型光伏电站,通常选用250 kW、500 kW集中并网逆变器。本项目主要选择的是型号为500 kW,其具有最大1 000 VDC的直流输入电压,最大太阳电池阵列功率560 kW,最大允许直流电流1 120 A,交流开路电压315 V。最大效率98.7%,交流电压范围250 V~362 V。为电气原理图如图1所示:

一是明确专项工作包联主体。项目引进之后,党委政府明确牵头领导和责任单位,将辖区管理和职能部门有效连接,给予回乡创业项目全面、实时、无缝的服务,尽最大努力协调解决项目遇到的困难。二是加强基础设施建设力度。地方党委政府加快推进农村路网、管网、电网、通信网等基础设施建设,为回乡项目提供硬件条件支持。三是督促项目规范有序运作。地方党委政府除了服务项目运作,还积极担负起监督项目规范运作的职责,督促企业规范运用各类优惠政策,遵纪守法、安全生产,做好相关职工维权和矛盾调处工作,真正确保项目健康运作、良性发展。

1 并网逆变器电器原理图

2.2.3 系统电缆缚设方式及选型

通过加权猪、奶牛、蛋禽、肉禽、肉牛这5类家畜的机械化水平来计算,其权重可根据相应畜产品产量占总产量的百分比来分配。如根据2009年《中国畜牧业年鉴》数据,牛奶、牛肉、猪肉、禽蛋、禽肉这5种畜产品产量分别达到3 556,613,4 621,2 702,1 534万t,各类畜产品所占份额如图1所示。按比例分配,奶牛、肉牛、猪、蛋禽、肉禽的权重分别设置为0.3,0.1,0.3,0.2,0.1,详见表2。

系统中光伏发电部分,光伏阵列间电缆隐藏在支架边捆扎缚设;阵列输出部分电缆,经埋地缚设至位于阵列附近的配电房或逆变器房内,连接光伏逆变器直流进线端。交流部分电缆经埋地及电缆沟缚设,经断路器并入汇集站。整个系统中光伏直流部分电缆选用光伏发电专用电缆,型号为PV系列。交流部分电缆选用YJV系列电缆。

2.3 方阵设计

经计算得出,该电站地处北纬15 deg,前后排间距为1.64 m。

正南方向与方阵垂直面的夹角叫方位角(向东偏为负,向西偏为正)。一般,方阵朝向正南(即夹角为0 deg)时,太阳电池发电量达到最大。随着偏离正南(北半球)角度的增加,方阵的发电量逐渐减少,如偏离30 deg时,发电量减少约10%~15%;偏离60 deg时,发电量将减少约20%~30%[3]。综合考虑选址地区特点及各方面的综合因素,本项目中太阳能电池方阵的方位角选定为0 deg。

2.2.2 逆变器选型

倾角是水平面与太阳电池方阵平面的夹角,使方阵年发电量为最大时的倾角成为最佳倾角。其主要与当地的地理纬度有关,该项目地址位于北纬15 deg,因此,本工程最佳倾角为15 deg。

1)为了防止因浪涌、雷击等外因导致系统器件的损坏,保证本工程的安全性与可靠性,系统的防雷接地装置必不可少。在进行太阳电池方阵和配电室基础建设的同时,选择土层潮湿且较厚地点,挖1~2 m深地线坑,采用40扁钢,添加降阻剂并引出地线,采用35 m2的铜芯电缆为引出线,接地电阻应小于4 Ω[6]

2.3.3 光伏方阵间距的确定

前、后排的阴影遮挡问题是光伏组件阵列必须考虑的内容。同时,计算建筑物与太阳能电池阵列间的距离或者计算方阵间的距离。一般,冬至日9:00~15:00内,不应遮挡太阳能电池方阵。计算公式如下:通过阴影遮挡计算确定行距。光伏方阵行距大于等于D值[4]

本系统以1 MW为一个升压单元,使用一台1 000 kVA升压变压器,4个升压单元汇集成一回线路送至汇集站。系统组成原理图如图3所示:

式中:D为电池阵列与遮挡物的间距,m;A为方位角,deg;¢为纬度(在北半球为正、在南半球为负),deg;δ为赤纬角(-13.45 deg),deg;H为光伏方阵上下高度差,m;ω为时角,deg。

2.3.1 太阳方位角

该项目光伏组件阵列初步排布方案如图2所示:

2 光伏阵列排布图

3 电网接入设计

3.1 总体电气技术方案及系统组成原理

系统共有10个光伏发电单元,每个发电单元由容量分别为2个500 kWp的光伏发电系统组成。在整个项目中,共有37 760块265 Wp太阳电池组件。采用二级汇流方式,各组件方阵按20块组件为一个串联方阵。8组串联方阵在1组八汇一汇流套件(正极汇流套件设有防反二极管)输入汇流,每2组或1组汇流套件接入1台16路或8路输入的光伏防雷汇流箱的一个输入端。

综上所述,基于CPIKN稳定性分析的两个维度,其稳定性的分析方法如下:对于协同产品创新知识超网络,按照不等概率抽样的节点失效规则依次

1.乘法到加法的再回首。通过摸索创造出乘法算式,去找生活当中哪些事物可用乘法算式表示,让学生更有针对性的理解乘法是由加法转变而来,乘法表示相同加数的加法算式。由形象转为抽象,写出怎样的加法可以转化为乘法,乘法可以转化为哪些加法。正逆向操练理解乘法算理,在乘和加之间架起一座“桥梁”。

每4台汇流箱接入一台500 kW逆变器,2台逆变器接入一台1 000 kVA双分裂升压变压器。整个系统共有20台500 kW光伏并网逆变器;16路汇流箱100台,8路汇流箱40台;升压变压器10台。

D=cos A×H / tan [arc sin(sin ¢ sin δ+cos ¢ cos δ cos ω)]

3.2 接入电网设计

3 系统组成原理图

本10 MWp的光伏电站由10个1 MWp的光伏发电分系统组成,2个500 kWp发电单元组成一个分系统,通过直流汇流箱、汇流套件将每个发电单元的光伏组件接至500 kW的逆变器,经升压变压器从480 V升至10 kV,每套系统经汇流后接入10 kV开关柜,通过一回10 kV线路送出至接入点。

对于工程造价信息化建设工作的优化,必然还需要把握好具体工具和技术的创新,这也就需要切实把握好信息化管理数据库的优化,能够确保相应工程造价信息化管理数据库具备较强的胜任力,能够较好实现对于各类数据的有效收集和汇总保存,并且在分析方面也能够实现流畅高效处理。此外,造价信息化管理数据库还需要体现出较强的个性化效果,在统一规范要求的基础上,能够为个别工程项目提供相适宜的功能,有效满足工程项目的造价信息化管理要求。

一是改进研究作风。践行群众路线,进一步增强做好水利发展研究的责任感、使命感,对于需要集中力量攻坚克难的重点课题敢于负责,勇于担当,真正做到察实情、出真招、解难题、接地气。

3.3 防雷接地及过电压保护[5]

煤炭是我国的主要能源,占我国能源消费份额的60%以上[1]。采煤和掘进是最危险的生产环节,综掘工作面更煤矿的事故多发区[2],瓦斯、水、粉尘等威胁着工人的生命安全,环境十分恶劣[3-4]。随着煤矿开采深度不断增加,开采难度不断增大,深部开采问题越来越严峻[5-6],特别是深部煤层的地应力较大、矿压显现强烈[7-10],掘进速度慢,支护难度大等。最突出的问题就是支护速度慢,掘进、支锚时间比例严重失调,严重影响巷道掘进速度[11-14]。因此,急需研制综掘巷道超前支护设备并实现机器人化作业[15-17],在保障工作面安全的情况下,实现掘、支、锚平行作业,提高掘进效率。

3.促进经济协调发展,引导大学生创业走向多元化。坚持创业向多元化发展,尤其是对于大学生创业来说更是要将创业走出不同的道路。学生阶段是学习新生事物最容易的时间段,高校要引领学生创业走向多元化,多领域,全方位。创业带动就业的发展,而就业带动经济的发展,促进经济与创业协调发展,才有利于我国可持续发展。高校开展多领域的创业指导培训,促进大学生各行各业的专业能力培养,刺激经济发展。

2)在组件中做避雷塔对组件遮挡很大,而组件电压水平很低,因此不用避雷塔对组件进行防直击雷保护。将电池支架良好接地,光伏阵列防雷汇流箱箱内装高压防雷器保护装置,接入太阳能电池阵列连接电缆。

3)逆变器直流侧及汇流箱内断路器起漏电、短路、过压、过载、欠压等保护作用;同时逆变器交流输出与外部公共电网并接,外部公共电网的防雷系统能有效地保护交流系统的安全。

11.2 出芝管理:扣棚后大约30~40天灵芝开始出土,这时应把大棚扣上遮阳70%的遮荫网,每天应本着少浇水、勤洗水的原则,每天浇3~4次水,加强通风,温度白天控制在24~28℃之间,湿度70%~90%。同时要及时剪除多余弱小的芝芽,修芝、整形、拔除杂草,为早开伞、开壮伞、早收粉打基础。

4 发电量计算

本系统为地面光伏电站,若以10 000 kWp装机容量计算。年发电量计算如下:

发电量Q=P×R×ηs÷R0[7]

当前职业院校“双师型”教师数量少、管理机制不全、师生比低、结构不合理等问题,解决这一问题的有效措施就是校企合作,可以说,职业院校“双师型”教师队伍建设效果的好坏在很大程度上受到与企业合作层次及合作成效的影响。所以,建设“双师型”教师队伍深化校企合作非常重要。

式中:P为系统直流总功率10 000 kWp;R为不同区域所接受的年太阳总辐射量1 774.6 kWh/m2ηs为光伏系统发电效率0.85;R0为标准日照辐射强度即1 kW/m2

其中,ηs=K1×K2×K3×K4×K5

K1为光电电池运行性能修正系数;K2为灰尘引起光电板透明度的性能修正系数;K3为光电电池升温导致功率下降修正系数;K4为导电损耗修正系数;K5为逆变器效率。

2) 总投资。根据最新市场报价结合同类项目投资情况及当地特点,项目投资为10 000万元(RMB),单位投资为10元/瓦。

即理论年发电量为15 084 MWh。

即首年发电量为15 084 MWh,25年发电量为377 100 MWh,年均发电量约为15 084 MWh/yr,年等效发电小时数为1 500 h。

5 项目经济效益分析

1) 项目规模和计算期。项目装机容量10 MWp。计算期均按25.5年进行测算,其中建设期0.5年,运营期25年。

经计算,本光伏发电系统年发电量Q=10 000×1 774.6×0.85÷1=15 084 100(kWh)≈15 084(MWh)

3) 国家分布式项目度电补贴。电价补贴标准为每千瓦时1.6元/度(含税)。

4) 菲律宾光伏资源项目投资补贴政策。2012年8月菲律宾能源监管委员会(ERC)批准了该国的上网电价补贴方案,其中太阳能发电的电价补贴为9.68菲律宾比索/度(0.22美元),不限系统规模及采用的太阳能发电技术。

5) 赢利能力指标。按照发改委和建设部共同发布的《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)规定的方法和原则进行测算。根据发电量计算,按年均发电量1 500万度计算:

项目25年年静态收益:1 500×1.6=2 400万元

平均年化收益率:2 400÷10 000×100%=24%

项目投资回收期:4.1年

6 结论

本项目所选场址位于菲律宾马尼拉,电网接入方便,交通便利,日照条件良好,土地平整,具备建设大型地面光伏电站的优越条件。系统共有10个光伏发电单元,每个发电单元由容量分别为2个500 kWp的光伏发电系统组成。建设该项目能充分利用业主的资源优势给厂区提供电力供应,减少购电成本,所发多余电量能卖给国家电网,还能获得国家和省里的用电补贴。项目的平均年化收益率为24%,投资回收期4.1年,经济效益非常好。

2.2.2 基质用量范围的筛选 将乳化剂与助乳化剂按不同质量比(1∶2、2∶3、1∶1、3∶2、2∶1)振荡混匀后,与油相按不同质量比(1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1)振荡混匀,滴入水相中。以乳化剂与助乳化剂、油相和水相分别为一条边,绘制伪三元相图,通过外观(是否澄清、透明)和体外乳化试验(加入水相中是否澄清、透明或是否微泛淡蓝色乳光),确定可形成的自微乳区界限,绘制穿心莲内酯自微乳区域,详见图1(图中,Km为乳化剂与助乳化剂质量比,A为自微乳区域)。

参考文献

[1] 卓静.1MWp并网光伏发电系统优化设计[J].新疆有色金属,2011(4):66-67+69.

[2] 吴佳宇,马秀娟,孙玉德,等.光伏并网逆变器控制策略的研究[J].电源技术应用,2009(8):10-12.

[3] 刘福强.太阳电池方阵方位角与倾斜角确定方法[J].中国建设动态:阳光能源,2003(8):26-27.

[4] 董霞威,庞春,苏国梁.光伏并网电站光伏组件安装倾角的选择设计[J].中国电力,2010(12):70-73.

[5] 李安定,吕全亚.太阳能光伏发电系统工程[M].北京:化学工业出版社,2016:81-83.

[6] 李世民,叶东嵘.兆瓦级荒漠光伏并网电站分析[J].发电设备,2011(2):134-136,143.

[7] 方景辉.智能变电站构架及一体化平台应用研究[D].北京:华北电力大学,2016:57-58.

胡霞
《常州信息职业技术学院学报》2018年第2期文献

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