edwin教材（中英文合版） - 图文

PV MW Consult

最新大型光伏电站系统（兆瓦级）

设计讲座

（中英文合版）

主讲人：Edwin Cunow （德国）

2009年11月16-17日

项目启动前的前期调研或前提

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? 项目的前期研究是否已完成？（所选用的组件，逆变器，倾角和遮挡角的假

定） ? 预先考虑哪种类型的组件应当放到电站的设计计划中，有哪些可能性？ ? 是否有任何已签订合同适用于此项目？ ? 是否存在以下几项客户方面的限制？

? 价格限制

? 性能比的最低要求

? 电站并网的时间和运营终止时间是否已经确定？

? 是否已完成土壤分析和可用的分析报告？

? 是否有预计平均发电量，平均发电量是由谁计算？ ? 是否已有风险评估，或者该风险已正确评估？ ? 是否有一个项目的成本和生产成本的计算？ ? 项目资金是否已经落实？

? 是否所有为取得建设许可的文件均已经送达相关机构？都送达了何种文件，

何时送达？这些机构对电厂的设计和执行有任何限制吗？是否已经了解了所有在下一步的设计中必须加以考虑的建设许可中的限制条件？ ? 是否已经得到建筑许可？或毫无疑问可以得到建筑许可，或看上去有百分百

的可能性？ ? 项目所在省 /或其它不同的省份是否有各自特殊的建设项目的审批要求，这些

特殊要求是否会影响到项目的设计？ ? 与时间相关的“建设和运营周期”是由项目计划决定的，也部分受到项目建

设许可的影响？ ? 是否已经参观过工程现场？有人熟悉未来的工程现场吗？是否有可靠或最新

的场地的计划？是否确定必须要对土质进行改造？ ? 是否符合所有相关（地方的）电气或安全标准？主管人是谁？检验人是谁？ ? 是否已有参与项目的投资银行，项目的分析报告即将达到?

? 在项目建成是是否会有项目验收，预计由专家或机构或地方政府审查或验

收？ ? 保险公司是否有对地面安装的光伏电站有特殊的要求？

目录 1.

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项目建议的工程预案（草案）－主要技术内容

安装功率和成本的预估算 备选 ：也可在课程束时讲授

2

总体考虑

2.1 大型光伏电站专业设计的特性

2.2 如何处理兆瓦级光伏项目（结构设计） 2.3 风险分析 2.4 经济测算 2.5 太阳辐射和资源

2.6 性能系数和其在合同中的作用 2.7 发电量评估和发电量评估研究 2.8 内部损失的考虑 2.9 功率损耗的外部原因 2.10 并网和主要技术问题 2.11 其它与电网有关的问题

3 技术规划

3.1 安全保障问题的一般考虑 3.2 结构设计规划过程

3.3 电气接口（直流）类型的确定 3.4 电站的布局安排 3.5 倾角和遮挡角

3.6 用于大型光伏电站的光伏组件及其特性 3.7 采用薄膜太阳电池组件的特殊注意事项 3.8 组件串接和组串设计 3.9 参考组件和参考电池 3.10 逆变器，主要技术设计特性

3.11 逆变器：销售合同的商业因素

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3.12 现场接线箱，主要技术设计特性 3.13 并网用或辅助电源用电力变压器

3.14 支撑架构，设计要点（包括机械和电气特性） 3.15 基础，设计要点和其它问题

3.16 电缆（直流，交流和信号），线损优化设计 3.17 中低电压并网电站的机箱和机房 3.18 辅助电源的需要

3.19 数据监控和记录，必须考虑电站长期、专业的运营要求 3.20 测量/气象站，合格的监控系统的关键设备之一 3.21 接地和防雷保护系统 3.22 相关国际技术标准的选择 3.23 防盗措施

3.24 技术文件（通常被人们忽视的问题） 3.25 围栏系统

4 其它

1.

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项目建议的工程预案 －主要技术内容

大概安装功率的预估算

案例1 包括安装功率估算在内的可行性研究已经完成 案例2

或者

可行性研究必须包括安装功率的估算 对于安装功率的估算，推荐下述步骤： 以下推荐的步骤是实用而有效的： 下列推导只作为范例：

(1) 组件的供应商的假定和组件类型的选择（组件可用性的评估） (2) 对于选定的逆变器，设计太阳电池组串配置（看后面的章节） (3) 光伏逆变器供应商的设定，价格评估，可用性，收集辅助设备

的信息，如现场接线箱，监控系统，机箱/机房，中压变压器，中压变电站等

(4) 理想的组件支撑架构的草图设计

(5) 每个支撑架构/组件平台的预期额定组件功率的确定 (6) 组件倾角的设定

(7) 遮挡角的设定（排到排）

(8) 一个单一支架单元的大约总面积的计算（包括已经算出的遮挡

面积） (9) 支撑架构到围栏系统的最短距离确定。剩下的就是对于支撑架

构的安放的净面积的确定，它肯定被每个架体面积所分割。 结果：得出第一次估算的所安装的总额定功率。 (10) 逆变器和中压电站所需的尺寸和面积设定。减少了支撑架构第

一次估算的净面积 (11) 支撑架构的净面积减去已经考虑过的机箱（房）面积。这个结

果给出了支撑架构或组件台的数量，由此便可以得出兆瓦级电站的预估额订功率。 或者

可以使用Autocad软件对场地和所有的机箱的支撑架构进行分布。优势在于该 软件生成的计划可以作为外部演示临时使用。 问题：项目预算以一个短期的成本计算为基础

如果一家公司被要求在短期内呈交电站的预算，设计者必须提供其基础数据。 推荐的快速步骤： 1)

如案例2所述

案例3

2)

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于是对于主要的交付和服务需要一个已有的数据库。在第二个和第三个电站建成之后，基础数据库就有可能建成了。

开始详细设计前的所需重要信息选择

? 与土地所有人明确签署关于土地使用的合同

? 成功完成与建筑许可有关的所有行动或预期不会产生问题。

? 进行现场的历史性研究。地下没有压矿，没有文物。 ? 土质分析结果对于地基无复杂性且是可用的。

? 最优方案：场地构造（地质）测量，并做成数字文件供日后使用。 ? 关于技术并网条件和与电网连接点，电网公司方面不再有任何限制。

预期的辅助电源需求也不成问题。关于辅助电源的功率/参数的考虑详见3.7章节。

? 确认在电站以外铺设中压电缆的可行性，例如要通过私人领地，使用

公共场地也需要确认。

? 澄清与通信网络的连接和条件（模似或ADSL）。在这方面上，要考

虑对远程监控和远程服务供应商的要求。

了解建设许可的变化，比如地方机构提出的限制条件。（例如，对支撑结构的高度限制，机箱必须有绿色的屋顶等。）

? 组件型号要明确下来（对于逆变器的选型有很大影响），否则，所有

的设计只能在假设的条件下完成，不能最终确定。

? 有可用的电厂布局和设计草图，显示现场架体的分布。确定从围栏系

统到架体的最安全的距离。（如果必要，与安全保障部门商讨。）

? 项目决策的基础：工程计算要设定工程的时间和成本框架。要有包括

发电量估算和性能比计算的能量输出的研究，并需要与客户沟通。其中也包括采购管理。

技术方面的慎重审查

投资商或银行审核他们要投资的电厂的所有计划是很常见的。这些审查是由独立的机构或院所或经验丰富的私人公司独立完成的。组织计划者应在工作一开始就要考虑这个事实。

2.

综合考虑

2.1 大型光伏电站专业设计的特性

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大型光伏电站的专业设计的主要特性决定了产品的品质（产品＝大型光伏电站）：

电厂人员的高度安全和充分安全措施对电厂和运营或运行而言?有效标准 电厂的高效率，可靠性和可用性。

最后的发电量或性能比满足或超过预估价值。

在光伏阵列中尽可能简化配置，但要求产品可靠，尽可能少的电子装置 高品质的产品，如符合大型光伏电站要求的光伏组件 用户很容易掌握的监控和运行管理 精心设计的运行和维护方案

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2.2 如何处理兆瓦级光伏项目（结构设计）

? 建立一个项目组的管理和任务分配

? 所有小组成员必须有良好的沟通确保连续的项目工作流程。这是项目成功的关

键。

Organisation of a LS-PV Project Group(example)Project managementProject managerProject responsibility?familiar with Project contract & construction permit?project schedule and control?overall control, project meetings, reporting to top managementperfect communicationperfect communicationTechnical grouptechnicians / engineers?Technical planning?Specifications of deliveries& services?Supervision during construction phase?Quality control planning and execution?CommissioningCommercial partner????Contract managementPurchase actionsLogistics Cost tracking

2.3 风险分析

每个行为都存在风险！

高级、中级或低级别的风险

推荐在开始项目任何的详细工作之前进行风险分析。风险分析是各项工作开展的第一步，它将使大家逐渐认识到项目实施过程中有可能发生的各种风险，如何评估各种风险，如何处理这些风险。通过风险分析，有可能避免日后项目实施过程中产生令人不愉快的出乎意料的问题。

风险分析可以由普通的头脑风暴来实现。参与项目的所有人都应该参与其中。通过头脑风暴，可以有机会分析各种风险带来的影响。

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2.4

关于经济测算的问题

经济核算的一个非常重要的基础信息是电站每年（标准年）的预期平均发电量。 经济核算通常由下列两步完成：

第一步 ：由工程师完成发电量估算。这通常用于内部评估和与客户的第一次会谈。 第二步: 由独立机构完成的专业的收益估算，详见 2. 7章 实现第一步的方法： 需要提供下列信息：

? 所选场址的水平太阳辐射数据

?太阳电池方阵面太阳辐射数据

?电站的预计平均损失

?电站预计的利用率

?电网引起的电能损失

平均预计年发电量＝兆瓦小时/年

性能比计算见后详述

工程师与其从事商务的同事应当评估技术投资成本（Tech. IC）

工程师了解一个项目资金估算的几个因素

生产成本

银行方面 总计投资和运营成本预估

关于项目投资的相关问题（简述）

? 总投资和运营成本预估（To.IC 和 To. OC）

? 总计投资和运营成本由技术专家来估算 ? 另外，可以考虑以下成本：

? 项目开发成本或交易成本：律师，尽职调查等等… ? 建设期间：保险和财务成本 ? 运营期间：管理成本和保险支出

? 法律和税收事项 ? 并网条件/ kWh价格

? 基于税收框架，资金结构，目标投资人的回报和投资和运营成本，每千瓦时电价

的预估将得出预计投资人的资金回报。

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附加成本可能来自：

场地的必要整理，这些成本是否已经提前计算在内？如果没有，这些成本一定要进行评估。

模拟程序

模拟程序用以内部讨论，哪些是更适合的？

欧洲国家的一个实例：在互联网上可以免费从PVGIS网页下载工具软件，可以作为首选的模拟程序。

光伏地理信息系统（PVGIS）

太阳能资源地理评估和光伏技术性能评估

其它模拟程序：

? Meteonorm气象数据库软件x版 ? 光伏技术PV*SOL 系统设计软件x版 ? 太阳能光伏系统PVS2001软件x版 ? SolEM软件x版

电站的收入计算

电站在上网电价法规定的运营期的收入（与电网公司签定的并网合同运营期）。通常需要预期组件年衰减的数值。

必须讨论与经济估算相关的参数和具体数值。

整个运营期间的运营成本 = 资产成本

运营成本、维护成本和服务成本的估算由工程师完成。每一种成本都需要分别估算。（比如客户应负责的保险成本，详见 6.2和 6.3章节）通常此类成本并没有很好地计算

2.5 太阳辐射和资源

数据的产生/数据来源/参考数据 太阳辐射数据 数据来源

水平面的辐射量是有辐射计测量的 如何获得当地参考数据

注意：辐射数据根据来源不同质量会有很大差别， 例如：

1）附近气象站测得数据与实际辐射量最为接近 2）如果附件无气象站，则取以内插值来代替 3）由传感器未得到较好维护的气象站提供的数据 4）由新建的，还没有长年累计数据的气象站提供的数据

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5）误差在10-15%的卫星数据

也可参考以下文章：欧盟 光伏大会 意大利 米兰 2007: “由于太阳辐射波动导致的光伏发电量预测的不确定性” Dunlop E.D. et al

2.6 性能比及其在合同中的作用

性能比

性能比的计算

性能比被定义为与时间相关联的电站质量因子/效率因数。这一因数与太阳辐射无关，运行一段时间之后，它将向用户证明与之前的预测相比，电站的实际运行效率如何。

1. 标准太阳辐射被设定为100%，随转换效率而增加（倾斜组件也会增加）

2. 然后将所有损失（%）扣除，余下的为电站效率（低于100%的值）。

见“性能比”Excel表格

? 关于损失的定义应该经过内部讨论确定。这一过程应该

在保密条件下进行，因为这一结果十分敏感。

2.6.1 性能比的保证

越来越多的用户合同中开始设置性能系数保证声明。这其中包括如下承诺：

? 性能系数因数的值 ? 有效的周期

? 以及由此实现的运营结果

2.7 发电量评估和发电量评估研究

发电量估算最终将由独立的专门机构完成。这一报告将被用于向银行申请资金支持。工程技术人员则需要为其商业合作伙伴提供用于签约的诸如发电量测算报告一类的参考数据。（有些时候，这一报告是客户所要求的。）

2.8 内部损失的考虑

性能系数的影响参数（看性能系数计算一节） 组件发电量的

原始测量数据 以Wp ± x%形式打印出来的一张标签数据单 组件的LID：

数据基于单晶、多晶或者薄膜太阳电池？

现场衰减 年衰减率（%）见?发电量评估研究）不被含在性能系数

计算中。它在经济性核算中起作用。 温度损失 >25°C

见温度系数，主要是Voc和Pmpp 见Excel表格“组串设计”

组件功率偏差 直流损失

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见性能参数单及标签参数

主要由电缆损耗以及组件线缆上的连接器引起，定义在标准测试条件（STC）

建议：进行精确的计算，这将对后面的TDD评估/检查有帮助。

内部直流损耗源概览

Example of sources of ohmic drops / lossesstring (2 strings per supp. struct.)L1, L2L4,L5PVMWConsult PV module18 x4 xL1, L3FCBL6, L5L1L2L3L4L5L6L7L8L9L10Main sources of lossesmodule cablesstring connectorsstring connection to FCBfusesterminalscablingcablingterminalscablingterminalsFCBMCBField Connection BoxMain Field Conn. Box4 xFCBL73 xMCB1 x4 x16 xInverter Unit (4x4 DC inlets)FCBL8L9L104 xFCB4 xFCB 交流损耗 辐射损耗≠ 1000 W/m2 反射损耗

几乎与场地无关

低压 和 中压 电缆线损：约为0.1% 变压器损耗取决于所选类型（见3.13章）

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灰尘损耗 取决于当地环境状况

阴影造成的内部损耗 由于阵列之间的阴影遮挡 逆变器损耗 中压变压器损耗 中压开关损耗

由于直流进口电压不匹配引起的MPP损耗，直流/交流转换损耗，MPP调整损耗 低于1%（低损耗类型） 低，可以被忽略

很少受影响的内部损耗的原因： 操作过程中能够减少损耗的方法： 维护预案： 逆变器的有效性 光伏组件失窃问题 极端情况

参照计算制定的维护方案 安装防雷保护装置

通过良好的服务、缩短故障修复时间以及应急预案等方法减少停机时间，

这一问题在今后将会越来越突出 直击雷对电站的破坏所造成的损失

2.9 功率损耗的外部原因

外部损耗的定义：

由于公共电网的原因而导致逆变器或者整个电站的反馈表现即引起电站在运行过程中的损失关停。

在这种情况下，电站发电量会相应损失，逆变器则盲目充电。这就是由于外部原因引起的电量损失，但这一损失不会影响性能比的计算。

原因：

中压电网的不可使用 原因在于电网业主 低压电网的不可用 （辅助电源） （增加小型UPS容量？） 电网质量超出了逆变器的调整范围

电网特性的波动，电压/频率的偏离出允许范围

见最终FY发电量以及性能比

2.10 并网接入及主要技术问题

成本是一个重要考虑因素：

下一个并网接入点或者中压变电站的位置 距离有多远？

请记住（以欧洲的计算方式计算）1km的中压电缆的成本约为

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/g0wx.html