a）硅太阳电池：主要包括单晶硅（SingleCrystaline-Si）电池、多晶硅（Polycrystaline-Si）电池、非晶硅（Amorphous-Si）电池、微晶硅（μc-Si）电池以及HIT电池等。
b）化合物半导体太阳电池：主要包括单晶化合物电池如砷化镓（GaAs）电池、多晶化合物电池如铜铟镓硒（CIGS）电池、碲化镉（CdTe）电池等、氧化物半导体电池如Cr2O3和Fe2O3等。
c）有机半导体太阳电池：其中有机半导体主要有分子晶体、电荷转移络合物、高聚物三类。
d）薄膜太阳电池：主要有非晶硅薄膜电池（α-Si）、多晶硅薄膜电池、化合物半导体薄膜电池、纳米晶薄膜电池等。 1.1.2太阳能电池技术性能比较 目前国内外太阳能电池市场上主流太阳电池基本为晶硅类电池和薄膜类电池。主要特性如表6-1所示。
表6-1主要商用太阳能电池特性表
晶硅类 电池种类 单晶硅 14%～商用效率 20% 实验室效24% 率 使用寿命 组件层厚厚层 度 已证明可规模生产 已形成 已形成 已形成 已形成 行 有（使用环境问题 中性 中性 中性 镉） 能量偿还2～3年 2～3年 时间 1～2年 1～2年 1～2年 外为中性 除使用镉厚层 薄层 薄层 薄层 25年 25年 25年 25年 25年 20.30% 12.80% 11.40% 19.50% 17% 多晶硅 14%～5%～9% 5%～8% 5%～8% 非晶硅 碲化镉 铜铟镓硒 薄膜类 镉和碲化主要原材中 料 有金属 生产成本 高 较高 效率较效率高 高 主要优点 技术成熟 技术成熟 成本较低 成本相对较低 应好 好 较低 弱光效相对较低 弱光效应中 丰富 物都是稀铟是昂贵的稀有金属 相对较低 弱光效应好 成本相对较低 根据上表可知，晶硅类太阳能电池由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，广泛应用于大型并网光伏电站项目。非晶硅薄膜太阳能电池由于转化效率较低、占地面积较大，不适合于建设大型光伏电站。
1.1.3太阳能电池类型的确定 多晶硅电池，总的生产成本较低，尤其是大功率组件价格要更便宜（可以降低工程投资）。另外，多晶硅太阳电池在工程项目投运后电池的效率逐年衰减稳定，单晶硅太阳电池投运后的前几年电池的效率逐年衰减稍快，以后逐年衰减
稳定。
考虑到多晶硅电池技术较成熟，国内外已有较大规模应用的实例，发展前景较好。根据本工程的规模、场地条件及太阳辐射条件，本工程拟全部选多晶硅电池组件。
通过市场调查，国内主流厂商生产的多晶硅太阳能组件应用于大型并网光伏发电系统的，其规格较多。综合考虑组件效率、技术成熟性、市场占有率，以及采购订货时的可选择余地，本工程初选多晶硅太阳能组件规格为255Wp。具体参数见表6-2
表6-2太阳能电池组件性能参数表 峰值功率（Wp） 短路电流（Isc/A） 开路电压（Voc/V） 峰值电压(Vmp/V) 峰值电流(Imp/A) 短路电流(Isc)温度系数(α+0.062 %/°C Isc) 开路电压(Voc)温度系数(β-0.330 %/°C 255 8.88 37.62 30.36 8.40 Voc) 最大功率(Pmp)温度系数(γ-0.450%/°C Pmp) 外形尺寸(mm) 重量(kg)
1.2光伏阵列的运行方式设计 1.2.1光伏阵列的运行方式选择 目前国内外电池阵列主要有三种运行方式，固定式、斜单轴跟踪式、双轴跟踪式，具体比较见表6-3。
表6-3 电池阵列三种运行方式比较
项目 发电量（%） 占地面积（万直接投资增加运行维护 固定式 100 2.2 100 工作量斜单轴跟踪式 118 4.6 115 有旋转机构，工作双轴跟踪式 125 4.9 124 有旋转机构，工1650×991×40 18.5 支撑点 板面清洗 多点支布置集多点支撑 布置分散，需逐个单点支撑 布置分散，需逐经对初步比较，考虑到本工程规模较大，固定式初始投资较低、且支架系统基本免维护等。经与业主协商，本期工程选用固定式运行方式。 1.2.2光伏阵列最佳倾角的计算 北半球太阳能电池组件方位角朝南，安装角度与纬度有关。组件方阵安装倾角的最佳角度取决于诸多因素，如：纬度、全年太阳辐射分布、直接辐射与散射辐射比例、特定的场地条件等。并网光伏发电系统方阵的最佳安装倾角是系统全年发电量最大时的倾角。
采用PVSYST软件进行分析计算，本工程的最佳倾角为45°，如下图所示：
1.3逆变器的选择
在国内外大型光伏并网发电站中，一般采用100kW（含）以上的逆变器。功率等级一般分为：100kW、150kW、250kW、500kW、630kW和1MW，一般在交流输出端带有隔离变压器。在250kW以上的逆变器中，也有不带输出隔离变压器的机型，即将升压变压器与逆变器的隔离变压器合二为一。本项目中，拟选用500kW无隔离变的具有较高的转换效率的并网逆变器。考量逆变器的安装使用环境、可靠性、市场价格，初步选用500kW逆变器。
本工程光伏并网发电设计20个1MWp发电矩阵单元，每个1MWp发电单元与两台500kW相连。总计配置40台500kW并网
液冷逆变器。
根据市场调研，拟选用的逆变器技术参数如下：
型号 类型 电网 输出 额定交流功率 交流功率 工作电压 额定电流 最大电流 电网频率 500KW 110% 300V 965A 1100A 50HZ 当外部温度Tamb<45℃ +10%...-15% +-10% 最大电压：1200Vpk(在光伏输入接地) 外部特殊转换要求 电网架构 IT 转换条件： Uac(逆变器侧)：300V 相与相和相与地之间绝缘：1200Vac 接地保护(一次侧；二次侧) YBS-500-A YBS-500-A-300-1100-01 浪涌保护 Type 2 有报警提示 根据 CGC/GF001：2010标准 奇次谐波： 3th …9th <4% 11th….. <2% 17th。。。。15th
21th 总谐波失真（%THD Iac） <5% <1.5% 23th<0.6% 偶次谐波：最大到奇次的25% 2th <1% 10th <0.5% 引导……记录 …32th …8th
。。。。。33th 功率因数（COSΦ） >0.9…>-0.9 功率因数被定义为功率的线性参数。 最大能效 依据Euro ETA的>98% >97% 在10%的额定功率能效 手动开关 熔断器/断路器(过流保护) 不连接接触器 辅助电源
Yes 断路器 Yes 下：>96% 外部手动开关 电网架构：TN-S，TN-C； 辅助供电电源 3×标准：外部供电 400Vac,3ph,50Hz 可加选：从主电源内部提供 浪涌保护 Type2 <100W 有报警提示 夜间待机状态（无操作）； 预备状态（低于逆变器功率）电网不连接； 正常工作状态。 辅助电源消耗 500w <5000w 光伏 输入 额定PV输入功率 最大PV 输入功率 PV输入数量 510KW 560KW 3 每路输入都有分断接触器 MPP 追踪数量 错级保护 1 Yes 所有3路连接都是相同的 逆变器电压极性错误报警 每路PV输入最大直流电流 MPPT电压范围 工作电压范围 400A 由于一路过高的输入电流使得功率减少报警 500VDC…1000VD由于逆变器电压过高或C 者过低使MPPT报警 如果电500VDC…1100VD450Vdc C 压>=300Vac 如果在启动过程中电压超过极限报警 最大电压 1100VDC 电压纹波 浪涌保护（每路输入） PV 接地 手动输入开关 熔断器/断路器/接触器（过电流保护） <3% Type 2 有报警提示 浮地 NO 直流接触器 接触器将断开如果通负电流 接触器将断开如果过大电流 逆变器柜体 尺寸（长×宽×高） 1400×800×1800mm 底座高 200mm 无底座 重量 温度范围 湿度 防护等级 1500Kg -20～+45℃ 15～95% 室内，IP54 运行的高/低温度 不能有冷凝 依据标准：GB4208-2008（IEC 60529：2001） 最大海拔高度 2000m 功率降低额定值根据国标：GB-T3859.2 高海拔版：4000m 颜色 噪音 RAL 7035 <=65db 1.4光伏阵列设计及布置方案 1.4.1光伏方阵布置方案 1.4.1.1布置原则
每两列组件间的间距设置保证在太阳高度角最低的冬至日9：00～15：00时，前后排太阳能电池组件间采光不受阻挡。
1.4.1.2方阵布置说明
根据设计原则，本项目共20个光伏组件阵列组成的发电区域，均采用45°倾角布置，采用固定式支架系统，支架基
础采用混凝土独立基础式。
图一：支架定位参考样图
图一：支架定位参考样图
1.4.2光伏阵列设计 1.4.2.1光伏子方阵设计
一个1MWp的光伏方阵，由太阳能电池组件经过串并联组成。将组件串联得到并网逆变器所要求的电压，再将串联组件并联达到逆变器的功率要求。
1、太阳能电池串联组件数量计算：
根据逆变器的技术参数，最高输入电压为1100V，工作电压范围为500~1100V；组件的开路电压为37.62V；最大工作点的工作电压30.36V；开路电压温度系数为-0.33%/℃。
1）组件开路电压因温差升压百分比最高值：65*0.003=21.45%（温度范围+25℃~-40℃考虑）；
2）组件开路因温差升压值：21.45%*37.62=8.1V； 3）组件开路最高升压值：37.62+8.1=45.72V； 4）组件串联最大数量：1100/45.72≈24块； 5）选择组件串联数量：20块。
2、1MWp子方阵太阳能电池数量计算：
单个发电单元的容量为1MWp，组件串并联接线： 1）20块组件串联为一路，每一路串联容量为20*255=5.1kWp、输出电压20*30.36=607.2V； 2）每一台逆变器上太阳能电池组件并联数=1000/2/5.1=98，
因PV输入数量是3，选择一台逆变器并联数为99； 3）2*99=198组件并联组成一个发电单元，其子方阵太
阳能电池数量为3960块，容量为198*5.1=1009.8kWp，占地面积147.54*77.5=11434.35m²。
1.4.2.2光伏总方阵容量、电池总数量及占地面积
1）20MWp并网系统由20个发电单元组成，总容量=1009.8*20=20，196kWp；
2）太阳能电池总数量=(20*198)*20=79，200块，占地总面积319*749.7=239154.3m²。
1.4.2.3光伏组件布置及其电气设备配置方式
1、太阳能电池布置方式：太阳能电池2行×20列； 2、汇流形式：每一汇流箱12进1出(其中1进备用)； 3、汇流箱：1MWp子方阵共2*9=18汇流箱，20MWp共计18*20=360汇流箱；
4、直流汇控柜：1MWp子方阵共2个直流汇控柜，20MWp共计40个直流汇控柜；
5、逆变器：1MWp子方阵共2台逆变器，20MWp共计40台逆变器；
6、升压变压器：1MWp子方阵共1台升压变，20MWp
共计20台升压变。
1.4.2.4光伏组件支架设计
本项目光伏组件支架采用钢结构，采用的支架形式为2行×20列（每套支架安装6块组件）。支架设计保证组件与支架连接牢固、可靠，底座与基础连接牢固。
1.4.3光伏阵列地点堪测 太阳能电池方阵应面向正南安装，可以在±10º内调整。经现场考查，本工程施工地点的山坡度距水平地面约45°，具体方位落点如下：
第1堪测点：北纬47º35’38.31”、东经122º56’42.22”； 第2堪测点：北纬47º35’38.28”、东经122º56’03.00”； 第3堪测点：北纬47º35’50.99”、东经122º56’03.00” 第4堪测点：北纬47º35’51.00”、东经122º56’42.19”； 堪测点总面积大约:（825+845）*380/2=317300m²。
1.4.4光伏组件间距的设计 经计算，255W的电池组件45°倾角倾斜安装，其角度与
山体角度几乎平行，方阵之间前后布局不用考虑阴影影响，只考虑通道即可。
系统支架形式为2行×20列，组件南北方向两板间间距2.0m。光伏阵列的安装原则上选择避免阴影影响，保证组串及汇流方便。
1行组件布置图例见图三、图四。
图三：1行组件布置形式图例之一
图四：1行组件布置形式图例之二
1.4.4汇流箱体布置方案 汇流箱体安装在支架或钢构上，具有防水、防灰、防锈、防晒、防雷等功能，防护等级IO65以上，能够满足室外安装使用要求；安装维护简单、便捷、使用周期长。直流汇流箱带防雷模块。
柜体选用冷轧钢板，厚度≥1.2mm;框架和外壳具有足够的刚度与强度，除满足内部元器件的安装要求外，还能承受设备内外电路短路时的电动力和热效应，不会因设备搬运、吊装、运输过程过于受潮、冷冻、撞击等因素而变形及损坏。
柜体的全部金属结构件需经过特殊防腐处理，已具备防腐、美观的性能。柜体应具有保护接地。
汇流箱进线负极配置电池组件串电流检测模块，工作电源为直流；功耗小于15W；串行通讯接口一个，RS485方式；采样处理11路光伏电池板电流（0-12A），采样精度不低于0.5%。
可采用监控显示模块对每路电流进行测量与监控，远程记录和显示运行状况，无须到现场。
1.4.5逆变器总体布置方案 逆变器是光伏发电电站的核心设备，它将太阳能电池板产生的直流电转换成标准的交流电。逆变器的品质好坏决定了发电效率的大小。本项目并网逆变器采用大型光伏电站设计的三相集中型并网光伏逆变器。选用的逆变器主要电子元器件均为工业级以上产品，出厂前要经过严格检验，交货时需提交出厂检验报告和详细的安装调试说明书。该逆变器采用紧凑型设计，该机柜防水防尘，适应的环境温度范围更宽，
即使在恶劣的环境中也能够可靠运行。
根据每个光伏阵列的组件容量，逆变器采用的500kWp规格，共40台。2台逆变器与2台直流汇控柜组合在一所电气室中，形成一个1MWp逆变单元。
1.5年上网电量估算 1.5.1光伏发电系统效率分析 并网光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、逆变器效率、交流并网等三部分组成。
（1）光伏阵列效率η1：光伏阵列在1000W/㎡太阳辐射强度下,实际的直流输出功率与标称功率之比。光伏阵列在能量转换过程中的损失包括：组件的匹配损失、表面尘埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点跟踪精度、及直流线路损失等，取效率87%计算。
（2）逆变器转换效率η2：逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比，取逆变器效率97%计算。
（3）交流并网效率η3：从逆变器输出至高压电网的传输效率，其中主要是升压变压器的效率，取变压器效率97%计算。
系统总效率为：η总＝η1×η2×η3＝87%×97%×97%=81.9%
1.5.2年上网电量估算 采用加拿大环境署和美国NASA联合开发的光伏发电系统设计软件RetScreen，对某20MWp（20.196 MWp）并网光伏发电示范项目所需倾角平面的日照辐射量进行测算，按照发电量年递减0.8%计算，电站25年发电量见下表：
年份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 年发电量(万kWh) 3109.2050 3084.3314 3059.6567 3035.1795 3010.8980 2981.8108 2962.9164 2939.2130 2915.6993 2892.3737 2869.2347 年份 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 年发电量(万kWh) 2800.9225 2778.5151 2751.2870 2734.2367 2712.3628 2690.6639 2669.1386 2647.7855 2621.6032 2605.5904 2584.7457 12 13 2841.2809 2823.5106 25 2564.0677 25年总发电量为：70701.23万kWh，平均年发电量为2828.249万kWh，年平均利用小时数为1400.4h。
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