太阳能光伏电站设计影响因素分析

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1、第35卷第2期华电技术V01．35No．22013年2月HuadianTechnologyFeb．2013太阳能光伏电站设计影响因素分析黄湘，葛文刚，禹超(中国华电工程(集团)有限公司，北京100035)摘要：分析了光伏发电输出的特点、不同气候条件下的发电特性、太阳辐照数据和发电量之间的关系及光伏发电电池板与地面角度和发电量的关系、占地及单位面积占地与全年发电量的关系。采用全年发电总量计算的方法来确定电池板与地面角度，考虑到电池板清洁系数对发电量的影响，提出了在光伏电站建设过程应注意的事项。关键词：太阳能光伏电站；太阳能光伏电池；太阳能辐照度；全年发电总量；全年发电总量；电池板表面清洁系数中图

2、分类号：TK519文献标志码：B文章编号：1674—1951(2013)02—0079—04够实现，以青海格尔木地区太阳辐照条件推算，若用0引言第l代电池板发电，以每平方千米为基础，年发电量在太阳能利用方面，太阳能光伏发电是太阳能可达50GW·h，而用第3代电池板发电，每平方千利用的重要环节。光伏电池组件是太阳能发电的关米年发电量可达150GW·h。键部件，太阳能光照和电流关系决定了其发电特性。．电池是以年代为划分阶段的，实际上，这种划分在已有的装机容量和占地基础上，全年如何得到最方法不符合材料分类原则、效率划分原则，也不符合大发电量，是太阳能光伏电站设计的关键所在。生产成本原则。现阶段大多数

3、太阳能发电应用仍采用第1代产品，第2代产品的应用比例很低，主要用1太阳能光伏电池的发展阶段于特殊需要的场合；第3代产品处于实验室阶段，与按照年代早晚、能量转换效率和生产成本进行实际和低成本应用有相当距离。分析，人们对太阳能电池类型分为若干代。目前，以2太阳能光伏电站输出负荷曲线不同基底板和掺杂不同材料的太阳电池种类较多，划分方法也很多，德国MAGreen提出将所有类型不同的发电形式具有不同的负荷输出特性，太的太阳能光伏电池划分为3代。第1代为所有单晶阳能的高品位利用就是发电，一般来讲，太阳能发电硅、多晶硅和砷化镓电池形式，以硅材料作为基底的有2种形式：光伏发电和热发电。图l曲线是美国太阳电池板

4、元件的工业产品，转换效率可达到2座5MW太阳能热电站和太阳能光伏电站在同一18％，其寿命在20年左右。国内专家预测，到“十二天的发电量对比。从图1可以看出，光伏发电输出五”末，该效率将在现有基础上提高1％～2％。第2负荷随13照的变化而变化，其变化幅度比较大，而热代为薄膜型太阳电池板元件，为降低造价，其基底主发电输出负荷变化则较为平稳，这是由于发电形式要是以廉价载体为主(包括玻璃、陶瓷等)，可在载不同，虽然在相同的太阳能辐照输入条件下，输出特体上覆盖微米级的光电转换材料，第2代太阳电池性具有各自的特点。的转换效率较低，不同形式的电池效率相差也很大，大约在5％一12％，它的另一缺点是稳定性和寿命

5、较低，但成本下降很多。目前，第2代电池已有生产，但规模化应用还没有形成。第3代电池是正在研发的电池形式，利用不同材料构成的多层薄膜叠加结构或同种异相材料由于太阳辐照能是以不同光谱传输的能量(包括紫外光、可见光和红外光谱)，因而可利用不同材料层对不同光谱的吸收效果，最大限度地完成光一电转换。根据预测，多层混合相图150MW热发电和50MW光伏发电1日内日照结构的太阳电池效率可达到60％，假定这一效率能实测比较(美国加州)(1)太阳能光伏发电是一种敏感性发电形式，收稿日期：2012—02—03；修回日期：2012—11—04光照度大于15～20W／m时就能发电，因此，在清·80·华电技术第35卷晨

6、或傍晚时，太阳能辐照度很低，光伏电池也能输出和阴天的输出负荷变化差别很大，图2a为在晴天条较低的电力负荷，即使在阴天时也有10％一20％的件下全天输出功率和太阳辐照度基本吻合，功率变负荷输出，而太阳能热发电需要太阳辐照达到一定动相对平缓，但也有短时功率变动较大的情况，从所能量后才能进入发电程序，图1说明了这种情况。采集的典型数据来分析，因日照原因引起每分钟的从图1中可以看出，傍晚时热发电比光伏发电时间负荷变化率约占负荷总容量的20％。阴天条件下长，这是因为热发电有少量蓄热，因此，延长了发电的输出功率(如图2b所示)则出现明显的波动，发时间。电量较晴天减少一半以上，全天功率变动较大，但功(2)中

7、午太阳辐照度达到最大时，太阳能热发率变化率略低于日照充足时段。在多云天气时，发电的输出负荷也达到高峰，其输出负荷和太阳辐照电负荷变化率会更大。能成正比。但是，光伏电池具有温度效应，因而此时以云南昆明地区的太阳能光伏电站为例，当地的发电负荷和热发电相比反而下降，图1说明在上地理纬度为25。01，水平面年总辐照量为5337．1午11：O0至下午03：o0，光伏发电负荷值低于热MJ／m，电站共安装电池板