太阳能光伏电站的设计及性能评估

太阳能电站光伏单柱支架机械结构设计浅析

摘要：光伏组件支架作为太阳能电站电池板最主要的支撑结构，越来越被太阳能发电行业重视，支架的设计和使用寿命要求一定要满足整个电站的运行年限需要，在整个电站建设的投资中也占有相当的比例。支架的设计涉猎钢结构，地质分析，土建基础，施工工艺，机械加工，表面处理，金属非金属材料，建筑结构等多领域多学科的知识，综合性较强。本文针对单立柱支架系统的结构设计思路进行讨论，寻找最优的支架系统解决方案。

关键词：光伏支架；单立柱；双立柱；结构设计；太阳能发电

1.太阳能发电产业的前景

太阳能由于其安全、无污染和资源无限等优良属性，成为人类发展所必需的清洁能源。尽管目前与风能、生物质能相比，太阳能开发利用的成本还很高，但太阳能的潜力巨大，前景非常广阔，随着其技术的不断进步和成本降低，太阳能，尤其是光伏发电的竞争力开始显现，使其成为继风电和生物质发电之后，又一个可以大规模开发利用的可再生能源技术。从我国资源禀赋来看，就资源的可获得性而言，与水电、核电和风电等技术相比，太阳能发电资源几乎没有限制。太阳能资源的利用与所用的技术、方式和面积有关。截至2010年年底，中国已有建筑面积约450亿m2，屋顶和南立面至少有50亿m2，20%的可利系统；中国有大约120万km2的戈壁和荒漠面积，开发利用5%的荒漠可安装超过50亿kW（5

000 GW）太阳能光伏发电系统，年发电量可以达到6万亿kWh，是美国2010年发电量总和的1.5倍，相当于我国2015年预测的发电量总和。可见，太阳能发电将成为将来新能源发展的主流方向，在不断进步的科学技术推动下，必将为人类社会能源问题解觉走出一条可持续发展的道路。

2.太阳能光伏组件支架系统概述

光伏支架系统产业，是太阳能电站的服务性产业，主要为太阳能电池板的安装提供稳定，可靠，满足使用寿命并与项目地自然条件相关的一系列要求的支撑结构。随着太阳能发电产业的发展，带动了光伏支架行业的共同发展。为了提高太阳能电站发电的实际效率，节省电站投资成本，对光伏支架的设计提出了更高的要求，既要满足结构上的要求，又要实现太阳能电池板实际发电效率的提升，光伏支架有固定支架、可调角度支架、跟踪系统等形式。目前阶段，国内光伏电站项目，还是以固定支架应用最为广泛。由于太阳能电池板的规模化生产技术水平提升很快，生产工艺逐渐成熟，其制造成本也在逐步下降，相比而言，使得光伏支架占太阳能电站总投资的比重在加大。为适应整个光伏发电行业的发展趋势，光伏支架应在结构上不断的进行优化设计，控制成本，综合考虑支架结构对设计整个电站建设施工过程的影响，因此，光伏组件支架设计者应该站在全局的高度来进行支架设计。

2012年10月内蒙古科技与经济October2012　第19期总第269期InnerMongoliaScienceTechnology&EconomyNo.19TotalNo.269

太阳能光伏电站电池组件设计选型󰀁

车利军1,蒙丽琴2

(1.内蒙古电力勘测设计院;2.呼和浩特职业技术学院,内蒙古呼和浩特　010000)

摘　要:通过对太阳电池性能的分析比较,提出了太阳能光伏电站设计中关于电池组件的选型方法

及对太阳能电池组件型号选择的指导意见,其目的是为了能更好地指导太阳能光伏电站的设计和建设。

关键词:太阳能;电池组件;选型

中图分类号:TM914.4 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)19—0115—02

当前在国内外大力发展新能源的良好形势下,

太阳能作为取之不尽、用之不竭的清洁能源备受关

注并加以利用。随着全球大型地面、屋顶太阳能光伏

系统的广泛推广与应用,太阳能光伏发电在电力系

统中成为必不可少的电源点之一。为了提高太阳能

光伏发电的效益,保证太阳能光伏发电系统高效、安

全、稳定的运行,合理选择太阳能电池组件就成为太

阳能光伏发电系统中一个非常重要的环节。

目前在国内外太阳能电池市场飞速膨胀、新技

术不断出现、电池效率不断提高、产量持续增长、生

产规模不断扩大、太阳能电池组件成本不断降低的

形势下,如何合理选择太阳能电池组件是太阳能光

伏电站设计的重点。在太阳能光伏电站的设计中,太

阳能电池组件应在技术成熟度高、运行可靠的前提

下选择,优先选用行业内的主导太阳能电池组件类

型,并且结合太阳能光伏电站周围的自然环境、施工条件、交通运输条件等因素。同时,应根据太阳能光

伏电站所在地的太阳能资源状况和所选用的太阳能

电池组件类型,计算太阳能光伏电站的年发电量,进

行综合效益分析,选择综合指标最佳的太阳能电池

组件。

1　太阳能电池类型

太阳能光伏电站系统中最核心的器件是太阳能

电池,电池是收集太阳能量的基本单位,大量的太阳

10MW太阳能光伏电站预选方案设计

1总体设计思想 10MWp 的太阳能光伏并网发电系统，采用分块发电、集中

并网方案。

将系统分成10 个1MWp 的光伏并网发电部分，每个1MW 发电

部分包括4个250KW 发电单元。太阳电池阵列发电经光伏方阵防

雷汇流箱汇流后，分别经过0.4KV/35KV 变压配电装置并入电网，

最终实现将整个光伏并网系统接入35KV 中压交流并网发电的方

案。

（一）太阳能电池阵列设计

1、太阳能光伏组件选型

采用165Wp /23.5±0.5V太阳能光伏组件

2、并网光伏系统效率计算

系统总效率为：η总＝η1×η2×η3＝85%×95%×95%=77%

光伏阵列效率η1、逆变器转换效率η2、交流并网效率η3 3、倾斜面光伏阵列表面的太阳能辐射量计算

对于某一倾角固定安装的光伏阵列，所接受的太阳辐射能与

倾角有关，较简便的辐射量计算经验公式为：

Rβ＝S×[sin(α+β)/sinα]+D

式中：Rβ——倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量

S ——水平面上太阳直接辐射量

D ——散射辐射量

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α——中午时分的太阳高度角

β——光伏阵列倾角

故经计算可知，倾角为：40

4、太阳能光伏组件串并联方案

250KW 并网逆变器的直流工作电压范围为：450Vdc～

880Vdc，

最佳直流电压工作点为：560Vdc。

太阳能光伏组件单列串联组件数量

Ns=560/23.5±0.5=24（块），

单列串联功率

P= 24×165Wp=3960Wp；

单台250KW 逆变器需要配置太阳能电池组件串联的数量

Np=250000÷3960≈64列，

所以 1MWP 太阳能光伏电伏阵列单元设计为256 列支路并联，共

计6144 块太阳能电池组件，实际功率达到1014KWp。

5、太阳能光伏阵列的布置 （1）光伏电池组件阵列间距设计 为了避免阵列之间遮阴,光伏电池组件阵列间距应不小于D:

光伏发电站设计规范环境影响评估与生态保护措施

光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，越来越受到重视。为了确保光伏发电站建设和运营的环境友好性，设计规范、环境影响评估以及生态保护措施的制定显得尤为重要。

一、设计规范的重要性

光伏发电站的设计规范是确保光伏系统建设和运营安全可靠的基石。设计规范的制定需要将国家相关法律法规作为依据，并参考国际上的成熟标准。对于光伏发电站的土地选址、设备安装、电网接入以及环境保护等方面，都需要有详细的规定和指导。

首先，在土地选址方面，要考虑到日照条件、土地利用和环境容量等因素。通过科学的评估方法和准确的数据分析，可以选择最适合建设光伏发电站的土地，最大限度地减少占地面积。

其次，对于光伏设备的安装和布局，设计规范应该要求科学合理。根据实际情况，合理布置光伏板，确保太阳能的最大吸收和转化效率。同时，要注意阴影遮挡的问题，避免不必要的发电效率损失。

另外，设计规范还要对光伏发电站的电网接入进行规定。要确保发电电能的高效输送和接入电网的稳定可靠。合理的电网接入方案可以减少电能损耗和环境污染，提高经济效益。 最后，光伏发电站设计规范应注重环境保护。要求采用低噪音、低辐射的设备，遵守环境标准并制定相应的管控措施。同时，还需要考虑对野生动植物的影响，确保生态环境的可持续发展。

二、环境影响评估的必要性

环境影响评估是指在光伏发电站建设前，对项目可能产生的环境影响进行系统评价和预测。通过科学评估，可以及早发现潜在问题，并提出相应的对策和改进措施。

首先，环境影响评估可以综合考虑光伏发电站建设对地表水、大气、土壤等方面的影响。通过对水资源、大气质量和土壤肥力等的监测和评估，可以有效地预测和减轻影响，保护环境的持续健康发展。

其次，环境影响评估还可以评估光伏发电站对当地生态系统的影响。在评估中，需要考虑植被状况、野生动物栖息地以及生物多样性等因素。通过合理规划和措施的实施，可以保护当地的生态环境，减少对生态系统的破坏。