农光互补分布式光伏发电项目太阳能光伏发电系统设计方案.doc

农光互补分布式光伏发电项目太阳能光伏发电系统设计方案
光伏发电简介
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池能使方阵能量输出提高约29％，单轴跟踪器能使方阵能量输出提高25％，方位角跟踪器能使方阵能量输出提高21％。但系统成本将明显增加（双轴跟踪器＞单轴跟踪器＞方位跟踪器），但就其性价比来说，太阳能跟踪的方阵其性价比要优于固定的方阵，但跟踪系统的运行成本会明显高于固定系统。
（3）逆变器
并网逆变器具有最大功率跟踪功能，该设备用来把光伏方阵连接到系统的部分。最大功率跟踪器（MPPT）是一种电子设备，无论负载阻抗变化还是由温度或太阳辐射引起的工作条件的变化，都能使方阵工作在输出功率最大的状态，实现方阵的最佳工作效率。
（4）升压变压器
目前小容量配电变压器的铁芯材料常用有普通硅钢片和非晶合金材料两种。
非晶合金主要以铁、镍、钻、略、锰等金属为合金基础，加入少量的硼、碳、硅、磷等元素，因此具有铁磁性良好、机械强度高、耐蚀性能好、制作工艺简单、成材率高等特点。非晶合金材料的金属原子排列呈无序非晶状态，它的去磁与被磁化过程极易完成，较硅钢材料铁芯损耗降低，达到高效节能效果。用于油浸变压器可减排CO、SO、NOx等有害气体，被称为21世纪的
“绿色材料”。变压器的空载损耗主要由涡流损耗和磁滞损耗组成，涡流损耗与铁芯材料厚度成正比，与电阻率成反比，磁滞损耗与磁滞回路所包络的面积成正比。非晶合金带材的厚度仅为27μm，是冷轧硅钢片的1/11左右，电阻率是冷轧硅钢片的3倍左右，因此，由非晶合金制成的铁芯，它的涡流损耗比冷扎硅钢片制成的铁芯要小很多。另外，非晶合金的矫顽力远小于4A/m，是冷轧硅钢片的1/7左右，非晶合金的磁滞回线所包络的面积远远小于冷轧钢片，因此非晶合金的磁滞损耗比冷轧硅钢片的小很多，其铁芯损耗非常低，非晶合金铁芯变压器比传统硅钢片铁芯变压器的空载损耗低60%左右，是目前非常理想的低损耗节能变压器。此外，非晶合金变压器由于损耗低、发热少、温升低，故运行性能非常稳定。
光伏组件选择
光伏种类及性质
目前常规使用的太阳电池主要有：晶体硅太阳电池、铜铟硒薄膜、太阳电池、碲化镉薄膜太阳电池、非晶硅太阳电池等。下面分别对这几种太阳电池进行简单介绍。
（1）晶体硅太阳电池
晶体硅太阳能电池是目前最成熟、最稳定、最可靠、应用最广的太阳能电池，主要包括单晶硅和多晶硅电池，在价格方面，目前单晶硅组件要高于多晶硅组件，效率15%～20%，在转换效率方面，单晶硅组件要高于多晶硅组件约2个百分点（参考无锡尚德提供数据）。多晶硅太阳能电池的生产工艺与单晶硅基本相同，使用了多晶硅铸锭工艺取代单晶硅硅棒生长工艺，成本低廉，工业规模生产的转换效率为 14%～19%左右，略低于单晶硅电池的水平。和单晶硅电池相比，多晶硅电池虽然效率有所降低，但是节约能源，节省硅原料，达到工艺成本和效率的平衡。
（2）化合物（铜铟硒和碲化镉）薄膜太阳电池
化合物薄膜电池的成本较晶体硅太阳电池低，且没有效率衰减问题。铜铟硒和碲化镉薄膜电池是目前较受关注的薄膜电池。碲化镉是一种化合物半导体，其带隙最适合于光电能量转换。以为碲化镉为直接带隙材料，用这种半导体做成的太阳电池有很高的理论转换效率。碲化镉的光吸收系数很大，对于标准AM0太阳光谱，10微米厚的碲化镉薄膜几乎吸收100％的入射光能。碲化镉薄膜太阳电池的制造成本低，是应用前景最好的新型太阳电池，但是有毒元素Cd对环境的污染及对操作人员健康的危害是不容忽视的。不能在获取清洁能源的同时，对人体和人类生存环境造成新的危害。
铜铟硒(CuInSe2)薄膜是一种Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体，铜铟硒薄膜太阳电池属于技术集成度很高的化合物半导体光伏器件，由在玻璃或廉价的衬底上沉积多层薄膜而构成。铜铟硒薄膜电池具有以下特点：光电转换效率高，成本低，性能稳定，抗辐射能力强。目前，铜铟硒太阳电池实现产业化的主要障碍在于吸收层铜铟硒薄膜材料对结构缺陷过于敏感，使高效率电池的成品率偏低。这种电池的原材料铟是较稀有的金属，对这种电池的大规模生产会产生很大的制约。
（3）非晶硅太阳电池
非晶硅太阳能电池在转换效率方面略逊于晶体硅太阳能电池，%，目前面积大于1平方米，光电转换接近9%的非晶硅太阳能组件已研制出来。非晶硅太阳电池组件成本较其他太阳电池组件低，弱光下电特性较好，但会存在一定的效率衰减。非晶硅太阳能电池效率的自然衰减率与电池的材料、工艺和结构有关，呈现指数型衰减，第一年效率约衰减10%～20%不等，以后的衰减逐年减少。
晶体硅