国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志
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| Kola Leleedhar Rao 助理教授，EEE系，Sree Vidyanikethan工程学院(自治)，蒂鲁帕蒂，美联社，印度 |
| 有关文章载于Pubmed，谷歌学者 |
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电能成了当今生活中必不可少的商品。传统能源和可再生能源都对其产生有快速的需求。为了解决环境问题和国家的全面经济发展，必须增加主要的可再生能源，并从传统能源系统过渡到以可再生资源为基础的能源系统。在几种可再生能源中，太阳能被认为是可靠发电的主要来源。在能源成本方面，位于高太阳辐射区的光伏太阳能电站将具有更大的经济和物流优势。在印度，约58%的土地总面积(189万平方公里)受到全球平均水平入射(GHI)超过5千瓦时/平方米/天，可以产生至少77瓦/平方米。安得拉邦是印度安装太阳能发电厂的合适地点之一，因为每年约有300个晴天，太阳能日晒量约为5.5至6千瓦时/平方米/天。拟议的论文介绍了可在安得拉邦太阳能热点地区之一Rentachintala建立的5兆瓦光伏太阳能发电厂的可行性和能源产量分析。这可能会吸引投资和独立发电商在该地区建立太阳能发电厂，并在一定程度上满足印度太阳能政策的目标。
关键字 |
| 太阳能，光伏，多晶硅技术，能源产量。 |
介绍 |
| 可再生能源是印度能源规划进程的重要组成部分之一。可再生能源向可持续能源基础过渡的重要性在20世纪70年代初得到认识。为此，1982年成立了非常规能源部，1992年升级为正式的非常规能源部(MNES)，随后更名为新能源和可再生能源部(MNRE)[1]。MNRE考虑到估计的总潜力、迄今取得的进展、“十一五”期间设定的目标和相应的成就以及不同部门的总体限制，制定了2011-17年期间的资源目标。表1显示了2011-17年并网太阳能发电的年度目标。 |
| 中央电力监管委员会(CERC)引入了可再生能源证书(REC)机制，以方便国家公用事业公司和所需实体购买可再生能源，并为可再生能源发电机创建一个国家级市场，以回收其投资。在这一机制下，电力生产商可以在全国任何地方通过可用的可再生资源生产电能。他可以根据产生的单位数量和环境因素来出售生产的电力。对于产生的单位，他可以获得相当于任何常规资源的成本，而对于环境方面，他可以获得取决于市场确定价格的交换成本。所要求的实体可以从该国任何地区购买这些RECs，以满足其可再生购买义务(RPO)合规要求。太阳能政策[2]的主要目标如表2所示。 |
| 印度全年日照约2600-3200小时，即7小时/天。印度太阳热点覆盖了58%的陆地总面积(189万平方公里)，平均全球水平入射(GHI)超过5千瓦时/平方米/天。接受5kWh/m2/天及以上GHI的地区可以以16%的效率产生至少77 W/m2，即使是已确定的太阳能热点土地面积的0.1% (1897.55km2)也可以提供近146 GW的太阳能电力。在贾瓦哈尔·拉尔·尼赫鲁(JNN)的领导下，太阳能计划到2017年达到10000兆瓦，到2022年达到22000兆瓦。 |
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| 在印度，安得拉邦(AP)是安装太阳能发电厂的合适地点之一。在AP，每年有阳光的日子约300天，太阳日照5.5至6 KWh/m²。由于广泛的电网网络的可用性，也由于该州不断增长的能源需求，发电厂可以很容易地连接到电网。 |
光伏(pv)技术 |
| 光伏(PV)技术是基于光伏效应发展起来的一种太阳能发电技术，由贝克勒尔于1839年发现。PV技术利用太阳能电池将直射的阳光直接转化为电能，没有任何排放。到目前为止，光伏技术已经成为世界上最贫穷的农村地区通电的最佳、灵活和长期解决方案。太阳能电池是由半导体材料制成的。在太阳能电池中，电场在薄半导体晶圆内发展，存在于一侧的正型层(硼掺杂)和另一侧的负型层(磷掺杂)之间。当光能照射到太阳能电池上时，电子就会从半导体材料中的原子中脱落。如果电导体连接到正极和负极，形成一个电路，电子可以以电流的形式被捕获，然后可以用来为负载供电。太阳能电池在开路条件下产生的电压约为0.5 ~ 0.6V DC。硅是光伏产业的基本原材料。 |
| 硅的主要来源是石英岩，它存在于普通的沙子中。太阳能电池生长在硅片上。晶圆的厚度决定了太阳能电池的成本。硅将被提纯、熔化并结晶成铸锭。然后，这些金属锭将被切成晶片，制成单独的电池。印度光伏产业现在使用的硅片厚度范围为210-240微米，而几年前还只有350微米。 |
| 制造纯硅晶圆需要消耗大量的能源，从而为纯硅材料创造了非常昂贵的市场。因此，不断努力开发光伏技术，特别是薄膜技术，使用很少或不使用昂贵的硅。薄膜模块是通过在低成本的衬底上沉积非常薄的光敏材料层来制造的。用于此目的的基材将由玻璃、不锈钢甚至塑料制成，这些材料价格低廉。商业上可用的薄膜类型有非晶硅、碲化镉和铜铟二硒化。表3显示了可用的太阳能电池和组件效率[3]，图1显示了欧洲光伏组件现货价格趋势。目前，晶体电池技术是最主要的光伏技术。 |
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太阳能发电系统的主要部件 |
| 光伏组件是太阳能发电系统(SPS)的基本部件。太阳能电池是光伏组件的组成部分。除模块外，SPS中的所有组件都被称为系统平衡(BoS)。并网太阳能光伏系统的BoS一般包括功率调节单元(PCU)，即逆变器室，安装结构，交流和直流电缆，接地材料，接线盒或组合器，串监测箱(SMB)，气象站，仪器和保护设备。然而，PV SPS的最终配置通常取决于站点的位置和指定的负载要求。 |
| A. SMB (String Monitoring Box) |
| PV串连接到SMB。SMB由串连接室、串监控室和主逆变室组成。 |
| B.气象站 |
| 它由测量太阳辐射的太阳辐射计、测量环境温度、湿度和气压的温度传感器、测量工厂内降雨量的雨量计、测量风速和风向的风速计、为12V电池充电的多晶太阳能电池板和RS232到RS 485转换器组成。 |
| C.逆变器及其组件 |
| 将直流电源转换为交流电源。它由绝缘栅双极晶体管(IGBT)制成。它具有大电流、低饱和压能力和自电网同步能力。它具有过载，散热器过温保护。它具有自动运行和自动关机功能。 |
| D.其他组成部分 |
| 电网监测装置用于监测电压、频率、缺相和相序。连接在交流断路器输出端。接地故障定位器(EFL)监测接地光伏发电机、直流电缆和内部布线的绝缘电阻。具有存储日期和时间报警信息的内存和RS - 485接口，用于数据交换。在耦合浮动系统中，为多个a等距计的操作提供了等距计断开继电器。电磁兼容(EMC)滤波器消除电磁干扰，保护其他电子或电气设备。接在IGBT逆变器之前。正弦滤波器是将逆变器脉冲宽度调制(PWM)电压转换为正弦波的低通滤波器。它抑制了逆变器输出的高频分量。连接于IGBT逆变器输出端。 Line Reactor reduces the harmonic distortion and burden on upstream electrical equipments. It aabsorbs the line spikes and adding sags, prevents overvoltage and under voltage tripping problems. It reduces the interferences with the electronic equipments |
rentachintala并网太阳能光伏电站案例研究 |
| Rentachintala是安得拉邦最好的热点地区之一，日水平表面太阳照射发生率在5至6 kWh / m2之间。拟建容量为5兆瓦的太阳能光伏发电厂(SPVPP)将连接到附近的电网，提供发电。拟议的并网SPVPP将是一个开发可再生能源和分析工厂运营各个方面的示范项目。 |
| 能源产量预测包括全球平均每月水平照射量的来源;风速和温度数据来自陆地气象站的各种来源。本案例采用NASA - sse卫星数据(1983- 2005)。其他任务包括计算收集器平面上的全局入射辐射，估计在发电过程中可能发生的损失。本步骤使用光伏组件特性[4]、逆变器规格[5]和场地地理。由于多晶硅光伏组件在市场上的相对经济性和可用性，因此考虑了多晶硅光伏组件的能量产量估算。 |
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结果与讨论 |
| 利用PV SYST V6.10仿真软件估算Rentachintala 5 MW SPVPP的可能发电量。PVSYST是一款光伏仿真软件，可以考虑场地资源、光伏组件、逆变器和安装结构规格来模拟发电量。 |
| 位于安得拉邦Guntur区Rentachintala的拟建并网SPVPP将利用约101172平方米的空置面积。根据2014年1月7日CERC Suo-motu命令采用的每兆瓦6.12亿卢比的标准成本，SPVPP估计成本为30.6亿卢比。电力销售的电价是根据CERC通知中给出的参数和本报告中提出的能源生产计算出来的。采用规范的成本估算和产能利用率因子，平均电价为每千瓦时6.99卢比。Rentachintala拟建网格连接SPVPP的显著特征如表4所示。 |
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| 图2描述了在北纬16.60、东经79.50的Rentachintala的可能太阳路径。 |
| 图3为250Wp光伏组件的特性，图4为考虑分析的500kWac逆变器效率特性。 |
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| 在图5中，逆变器终端的净输出能量估计为4.2kWh/kWp/天，考虑到建议安装容量为5MWp的系统损耗约为0.13kWh/kWp/天。 |
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| 从图6中，系统的月平均性能比估计为0.770。 |
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| 每月的辐照度和能量产量估计如图7所示。考虑到直流和交流系统中太阳能组件的效率为15.34%，PCU为96.8%，损耗为3%，估计5MWp SPVPP每年可提供7515799千瓦时的能量。该工厂将以19%的年产能利用率运行。该电站的可用电量从1月份的最低715.012 MWh到3月份的最高779.438 MWh不等。 |
结论 |
| 基于NASA -SSE卫星数据(1983-2005年)，利用PV SYST V6.10仿真软件，对位于合法时区UT +5.5、北纬16.60、东经79.50的Rentachintala地理站点进行了5MW光伏太阳能发电发电量分析。研究发现，在1852kWh/m2水平全局照射下，阵列光伏发电持续时间为4270小时，性能比约为77%。逆变器输出可输入附近电网的可用能量为7515799kWh，比发电量约为1503kWh/kWp/年。在Rentachintala建立5MW的SPV电站可以产生这么多的能量，在一定程度上分享了安得拉邦的发电需求，满足了印度太阳能政策的目标。在这种情况下，愿意建立上述SPV工厂的独立电力生产商将受到MNRE的鼓励，并在CERC的监管指导下采用REC机制。 |
参考文献 |
