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上海世博園光伏發電系統

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上海世博園光伏發電系統是30000m²光伏建築一體化光伏發電系統。設計發電功率為2.5MW，年發電量250萬kWh。世博會主題館採用光伏建築一體化設計， 把太陽能光伏發電與主題館屋面有效結合。設計發電功率約為2.5MW，年發電量可達250萬kWh，每年可減少約2500噸CO²排放量、節約標準煤1000多噸，已成為目前國內單體面積最大的太陽能屋面。

基本內容

中文名：上海世博園光伏發電系統

地址：上海世博園

學科：能源工程

外文名：Shanghai world expo park photovoltaic power generation system

類型：光伏發電系統

領域：新能源

簡介

能源短缺、環境污染是當今世界面臨的兩大難題， 制約着人類社會和世界經濟的發展。作為新能源和可再生能源的一種，太陽能因其清潔環保、永不枯竭的特點，受到親睞。在世界各國政府的大力扶持下，光伏產業發展迅速。我國光伏產業起步較晚，但在最近十幾年內，隨着我國新能源政策的相繼出台，光伏發電飛速發展，取得了令世界矚目的成就。

2010年上海世博會主題館為世博園區永久性場館。本着創建更加清潔、更加高效的美好城市， 充分展示我國在可再生能源開發利用領域的先進技術和綠色環保的理念， 世博會主題館採用光伏建築一體化設計， 把太陽能光伏發電與主題館屋面有效結合。設計發電功率約為2.5MW，年發電量可達250萬kWh，每年可減少約2500噸CO²排放量、節約標準煤1000多噸，已成為目前國內單體面積最大的太陽能屋面。

光伏發電系統運行方式

太陽能光伏發電系統的運行方式，分為獨立運行方式和併網運行方式， 併網光伏發電系統又分為分散式小型併網光伏發電系統和集中式大型併網光伏發電系統。

分散式小型併網光伏發電系統的主要特點是所發的電能直接分配到用電負荷上，多餘或不足的電力通過連接電網來調節。分散式小型併網光伏發電系統又可分為可逆流和不可逆流兩大類。可逆流系統在光伏發電系統產生剩餘電能時將該電能送入電網，光伏發電系統電能不足時由電網補充供電；不可逆流光伏發電系統的發電量始終小於或等於用戶的用電量，電能不夠時由電網提供，這種系統不會出現光伏發電系統向電網送電的情況。

集中式大型併網光伏發電系統是將太陽能光伏發電系統的電力通過逆變裝置併入公用電網，把公用電網作為光伏發電系統的載體，與公用電網實現高品質的電能傳輸。

光伏發電系統組成

（1）太陽能電池

太陽能是一種輻射能，它必須藉助於能量轉換器才能變換成為電能。把太陽能變換成電能的能量轉換器， 就是太陽能電池。

太陽能電池種類繁多，根據所用材料的不同，可分為：硅太陽能電池、化合物半導體太陽能電池、有機半導體太陽能電池、薄膜太陽能電池等。目前，商業化多晶硅電池的光電轉換效率已提高到16%~20%，產量占太陽能電池總產量的47%左右；商業化單晶硅電池的光電轉換效率已提高到15%~18%，產量占44 % 左右。可見，目前大規模生產的太陽能電池多為硅太陽能電池，其工藝技術成熟，性能穩定可靠，光電轉換效率高，使用壽命長。最近幾年，薄膜太陽能電池的研發也取得了新的進展，已經投入了商業化批量生產，隨着薄膜太陽能電池市場份額的增加，相信太陽能電池的平均生產成本會進一步降低。

太陽能電池單體是光電轉換的最小單元，尺寸一般為15mm×15mm 到20mm×20mm不等。太陽能電池單體的工作電壓為0.45~0.5 V，工作電流為20~25 mA/cm²。將太陽能電池單體進行串並聯並封裝後，就成為太陽能電池組件，其功率一般為幾W 、幾十W、甚至100~300W，作為電源使用的最小單元。太陽能電池組件再經過串並聯並安裝在支架上，就構成了太陽能電池方陣。

（2）蓄電池

其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時所發出的電能，向負荷供電太陽能電池發電系統對所用蓄電池組的基本要求是：自放電率低；使用壽命長；深放電能力強；充電效率高；少維護或免維護；工作溫度範圍寬； 價格低廉。目前我國與太陽能發電系統配套使用的蓄電池主要是鉛酸蓄電池。

（3）充放電控制器

充放電控制器能防止蓄電池過充電或過放電，是光伏發電系統的核心部件之一。光伏發電系統的充放電控制器一般應具備如下功能：信號檢測、蓄電池最優充電控制、蓄電池放電管理、設備保護、故障診斷定位、運行狀態指示等。

（4）併網逆變器

併網逆變器是併網光伏發電系統的核心部件，與獨立逆變器不同，它不僅將太陽能光伏發電系統發出的直流電轉換為交流電，而且還要對交流電的頻率、電壓、電流、相位、同步等進行控制。併網逆變器必須具備以下功能：

a . 輸出的電能質量應滿足公用電網併網技術要求。光伏發電系統提供給公用電網的電能，在電壓偏差、頻率、諧波和波形畸變、功率因數、三相電壓不平衡度、直流分量等方面應滿足公用電網併網技術要求。

b . 使太陽能電池方陣工作在最大功率點。太陽能電池方陣的輸出功率與日照、溫度、負載的變化有關， 這就要求逆變器具有最大功率跟蹤功能。

c . 在電網失電後， 併網逆變器能夠立即停止工作；當電網恢復供電時，併網逆變器並不會立即投入運行，而是持續監測電網一段時間確保電網完全正常後，才重新投入運行。其主要目的是防止「孤島效應」，保證檢修人員的安全。

d. 具有較高的工作效率及可靠性。

上海世博會主題館光伏發電系統

（1） 屋面太陽能電池

上海世博會主題館（以下簡稱主題館）屋頂面積達60000 m²，為了體現與世博園區的協調，主題館屋面以上海城市屋面肌理為構思的出發點，採用了大量的異型太陽能電池組件，菱形和三角型搭配在屋頂，層層疊疊，猶如風過水麵，漣漪片片。其中30000m²結合屋面一體化設計鋪設太陽能電池板，是充分利用世博主題館屋頂空間的最大創意。

主題館屋面太陽能電池主要採用多晶硅太陽能電池組件，結構形式分為普通型和雙面玻璃封裝透光型兩種，全部布置在主題館的屋面。其中普通型多晶硅太陽能電池組件峰值功率為2597kW，雙面玻璃封裝透光型多晶硅太陽能電池組件峰值功率為228kW。屋面承重要考慮組件自重、支撐次龍骨自重、活荷載等因素，本項目按100N/m²取值計算。

（2）光伏發電變配電系統

光伏發電系統採用集中式大型併網光伏發電系統，光伏發電變配電系統由太陽能電池組件、並ORMS_TRACK網逆變器、升壓變壓器、計量裝置及配電系統組成。光伏發電系統發出的直流電經逆變器逆變為與電網同頻率、同相位的380V交流電後，再通過升壓變壓器升壓至10kV併入電網。與光伏發電配套的變配電及升壓站設置於主題館地下一層，內設有升壓變壓器室、開關室、無功補償及濾波裝置室、控制室、逆變器室等，其中10kV側無功補償及濾波裝置室為本期工程預留設備用房，不安裝設備。