胡杨：青海40MW太阳能光伏并网电站电气设计 要求设计的发电站与相同发电量的火电相比，相当于每年节约标煤2.5万吨，相应减少二氧化碳约6.7万吨/年。在燃料能源快速消耗的今天，需要找到一种能源取而代之，太阳能属于清洁能源、可再生能源，正是我们所需要的，节省能源消耗，减少了空气中的有害气体排放，更加环保。
1.2本课题在国内外的研究状况及发展趋势
1.2.1研究现状
国际上太阳能电池的研究与开发具有领先地位的主要是德国、日本、美国和澳大利亚等发达国家。1995年以来，世界上太阳能电池一直优质高速的发展，主要是德国和日本两国在光伏利用方面采取了一系列的行政措施，通过政策的推行收到了很好的效果。
（1）日本的“阳光计划”。是日本光伏发电发展阶段的第三阶段，开发的重点是降低光电器材件成本的价格和高效材料的开发，同时认为扩大生产规模是降低成本的主要条件。鉴于1992年世界环保大会后，民众对降低二氧化碳等问题的重视，日本通产省决定在日本实施住宅用光电系统的优惠政策，即对每户居民住宅用光电系统（含逆变器、蓄电池和电网连接系统）的采用，补助造价的一半，对建设商也采取同样补助，从而极大的促进了住宅用电项目的推广。2000年达到129MW（峰值），超过美国居世界第一。
（2）德国的“10万屋顶发电计划”。德国在2000年首先颁布了可再生能源法，2003年又公布了可再生能源促进法，由此引发了德国光伏发展的新一轮高峰。2004年德国光伏发电总量达到601TWh，可再生能源发电占9.3%。德国政府在推广光伏发电方面采取了一系列有力的举措，主要是银行贷款和上网电价补贴等。在德国，若在自家屋顶上安装一套光伏发电设备相当于办一个小发电站，发出的电输送到公共电网，国家最高给予54.7分/千瓦时的补贴，也就是说，安装光伏发电设备可以得到高的经济回报。因此，目前德国光伏产业已经成为了一个非常活跃的
2
2008届 电气工程及其自动化（电力）专业 毕业论文
经济产业。2004年德国光伏安装总量首次超过日本，走在世界前列。
欧美等发达国家太阳能发电市场日益蓬勃的动力在于其制定了太阳能发电“上网电价法”，如实施“上网电价法”最早的国家德国，其太阳能发电平均上网电价为0.55欧元/kWh，实施时间为20年。
我国在太阳能光热利用方面已经走在世界的前列，是最大的太阳能热水器生产国，同时也是太阳能热水器的最大消费市场。西方发达国家，如德国、美国和日本大力发展光伏产业，在太阳能电池研究、产业和应用方面取得了惊人的进展，为世界各国在发展可再生资源利用方面树立了典范。我国在光伏研究和产业方面奋起直追，也取得了较大的进展，2004年在太阳能电池的产业规模上首次超过印度。我国2006年1月1日实施的《可再生能源法》明确指出：国家鼓励和支持可再生能源并网发电。同时在生物质和风能发电方面，国家制定了专门的上网电价补贴政策。太阳能光伏发电系统的应用非常广泛，北京奥运会、上海世博会、加油站、公园等处处都有应用，太阳能光伏发电系统的推广应用使得我们的生活方式更绿色、更环保。
在光伏发电技术方面，我们知道太阳能光伏发电系统主要由三个部分组成：太阳能电池组，并网逆变器和监控系统。其中最核心的部分是太阳能电池，目前用于太阳能商业发电的主要是晶硅电池和薄膜电池。
1.2.2发展趋势
随着日益减少的能源，世界各国都在努力研发新的能源以代替现有的能源。煤、石油、天然气等不可再生资源都会枯竭，新的能源需要是更清洁，来源更广，比如说，现在已经掌握的风能发电，太阳能发电以及地热，潮汐发电等等。现阶段新能源发电系统不能满足大部分的用电需求，因此世界各国都在努力提高新能源的利用率，并且加大新能源发电技术的开发。就拿光伏发电来说，在未来世界上发达国家将普及光伏发电，要在本国内所有的房顶上都要有一套完整的光伏发电系统。
中国并网光伏发电发展前途看好。光伏发电是最具发展前景的新能源发电技术，据国内外不同的机构预测，到本世纪末，太阳能将成为人
3
胡杨：青海40MW太阳能光伏并网电站电气设计 类社会的主要能源，可占到全部能源消费的约80%，但目前还难以起到主要作用。当前光伏发电发展的主要任务，应是结合解决特殊地区和特殊行业用电问题，培育必要的光伏发电市场，开展必要的试验和示范项目建设，推动光伏发电技术进步和产业发展，提高光伏发电的市场竞争力，建立适应光伏发电技术特点的电力运行管理体制。
目前，我国太阳能光伏发电利用主要有三种形式：一是大型并网光伏电站，二是与建筑结合的并网光伏发电系统，三是独立光伏发电系统。根据三种形式的不同运行特点，在太阳能资源丰富、具有荒漠和闲置土地资源的地区建设适度规模的大型并网光伏电站；在广大城镇，推广与建筑结合的分布式并网光伏发电系统；在偏远地区，结合解决无电地区人口的用电问题，推广户用光伏发电系统或建设独立小型光伏电站。2010年将在总结2009年敦煌1万千瓦光伏电站特许权项目工作的基础上，在西部太阳能资源丰富地区，继续按特许权招标方式建设更大规模的太阳能光伏电站，总建设规模将超过20万千瓦。同时，将继续开展“金太阳工程”建设，抓紧研究制定分布式光伏发电技术标准，制定分布式光伏发电系统的建设和运行管理体制。此外，将结合解决西部无电人口用电问题，建设一批户用光伏系统和独立光伏发电站，加快解决无电人口用电问题。并鼓励在通信、交通、照明等领域采用光伏电源，分散能源分散利用。
总体来看，推动光伏发电发展的任务十分艰巨，面临的挑战和制约也很大，既有技术方面的问题，也有管理体制的制约，核心是建设成本比较高。今后，必须在推动光伏发电技术进步上下更大的力气，把提高光伏发电的市场竞争力作为着力点，按照积极、有序的方式，促进光伏发电产业的持续健康发展，为建设资源节约型和环境友好型社会做出积极的贡献。
2050年电网对大规模光伏发电的适应性【6】。为使大规模光伏发电在我国尽早得到应用，国家应立即开展在我国北方内蒙古沙漠地区建设大规模光伏发电的可行性研究。在上述研究的基础上，在该地区建设10～100MW级的大规模光伏发电示范电站，并用110kV及以上等级交流输电线路，将其电力输往100～200km外的内蒙古主网，以便了解大规模
4
2008届 电气工程及其自动化（电力）专业 毕业论文
太阳能光伏发电的运行特性以及与电网调度、电力负荷等的配合问题，该项目争取在2015～2020年内完成。在2030年左右，在我国北方沙漠地区建设GW级的大规模光伏发电电站群，并用超高压交流或直流输电线路，将电力输往500km外的华北网。在2040年左右，在我国北方沙漠地区建设10GW等级的极大规模光伏发电电站群，并用超高压交流或±800kV直流输电线路或用高温超导输电将其电力输往500km外的主网。在2050年左右，在我国北方沙漠地区建设100GW级的极大规模光伏发电电站群，并用±800kV直流输电线路或用高温超导输电的国家主干网将其电力输往几百至几千km外的电网。
按2050年全国能源需求总量46亿t标煤及发电装机容量2400GW估计(按常规发电能源结构计)，考虑到各种常规能源可能提供的数量，约占总量30％，即720GW的发电装机容量需依靠非水能的可再生能源提供。若考虑风电开发解决250GW，则需光伏发电装机容量约1500GW(合常规发电容量470GW)，其中l／3，即500GW可考虑为处于沙漠等地的大规模光伏发电的方式。
鉴于大规模光伏发电所占面积较大，且需要尽可能长的日照，大规模光伏发电站群可考虑优先布置在我国沙漠及沙漠化土地地区。内蒙古地区的戈壁滩可作为大规模太阳能光伏发电基地的首选地点。 在内蒙古地区的戈壁滩开发大规模太阳能光伏发电的潜力巨大，在2 000km2的戈壁滩面积上可布置100GW(1亿kW)的光电装机。消纳其电力的方式有二。其一为电力外送，主送方向为西北、华北、华中和华东地区的联合运行电网。上述地区承受内蒙古太阳能光伏发电的大规模电力外送能力大致为300GW。如考虑地区水电站水库、抽水蓄能等储能手段，并考虑该地区与其它地区电网联网，可将部分电力转送，则接受光电能力还可增加。其二为就地}肖纳光伏发电的电力和电量，如采取就地建设高耗能工业或用于电解制氢并经压缩后转运等。
5
胡杨：青海40MW太阳能光伏并网电站电气设计 第2章 太阳能组件和逆变器的选择
2.1 太阳能电池组件的选择
我们知道太阳能发电的最主要的三个环节是太阳能电池组，逆变器和控制器，目前用于太阳能商业发电的主要是晶硅电池和薄膜电池。
（1）晶硅电池分为单晶硅和多晶硅电池，目前商业应用的光电转换效率为单晶硅16～17%，多晶硅15～16%。在光伏电池组件生产方面我国2007年已成为第三大光伏电池组件生产国，生产的组件主要出口到欧美等发达国家。2008年我国已能规模化生产硅原料，使得硅原料价格大幅下滑，由2008年的最高价500美元/kg降到2009年初的70～80美元/kg，目前硅原料价格为35～45美元/kg。当前国际上已建成的大型光伏并网电站基本上采用晶硅电池。
（2）薄膜电池分为硅基薄膜电池、CdTe 电池和CIGS电池。当前商业应用的薄膜电池转化效率较低， 硅基薄膜电池为5～8%，CdTe电池为11%，CIGS电池为10%。硅基薄膜电池商业化生产技术较为成熟，并已在国内形成产能；CdTe和CIGS电池在国内还没有形成商业化生产。由于薄膜电池的特有结构，在光伏建筑一体化方面，有很大的应用优势。
表2-1 各种太阳能电池特性
类型 转换效率 成本 单晶硅电池 多晶硅电池 薄膜电池 18%~25% 12%~15% 10%左右 很高 较高 较低 本站位于40MWp并网光伏电站位于青海省黄南州河南县境内，工程的主要任务是发电，建成后供电青海电网。场址区距县城约25km，距西宁市约340km，交通便利。青海省地处中高纬度地带，太阳辐射强度大，光照时间长，年平均总辐射量可达5560MJ/m2～7400MJ/m2，其中直接辐射量占总辐射量的60％以上，仅次于西藏，位居全国第二。
由表1可以看出，单晶硅转换效率是最高的，但其成本也表较高，薄膜电池的转换效率比较低，但其成本也低，而多晶硅电池的转换效率
6