光伏發電電氣系統設計優化管理

【摘要】目前，國家大力的提倡節能環保設備的安裝使用，光伏發電得到了國家政府的大力支持，所以光伏技術有了很大的發展，但是目前的光伏發電仍存在一些問題，尤其是在電氣設計上，這里既要考慮地理環境因素愛要考慮如何與原有的電氣系統相協調，本文重點研究了光伏發電電氣系統的設計方法，以及電氣設計系統優化的管理方法思路，希望為今后的光伏發電電氣系統設計起到指導性的意義。

【關鍵詞】光伏發電；電氣系統；優化管理；發展趨勢

引言

自改革開放以來，我國的科學技術發展迅速，近幾年來節能環保的話題越來越受到國家的重視。光伏是一種清潔環保的可再生資源，近幾年得到了很快的發展，并且在2015年9月25日可再生資源電價的征收標準中進一步的提出了光伏發電的政策，一定程度上極大地促進了光伏發電的推廣和急速發展。在實踐中，很多領域已經投入了大量的資金進行設計發展，比如建筑工程中，光伏發電電氣系統已經成為一種新的發展模式；2007年藍天下的德國寶馬在第五里面安裝了3660塊光伏電池板，極大地提高了功率的利用；日本的三洋集團建成太陽方舟，設計使用5016塊光伏電池板設計功率更是得到了極大提高。

隨著我國政府對光伏發電產業的大力支持外，大量的民間資金也開始流入光伏產業中去，近兩年我國的光伏產業和技術都得到了很大的進步與發展。現今階段光伏不僅應用在了工業，企業的生產中，而且很多的家庭也開始使用光伏進行節能，因此光伏的使用也直接的影響著工業、企業的發展運行還關系到人們的生命財產安全，因此合理的光伏發電電氣系統設計有著重要的意義。

1、光伏發電電氣系統的設計

光伏發電系統就是將太陽能轉化成電能的過程，充分的被工業企業和人群所利用，一般情況下，該系統的電氣設計應滿足如下設計要求：

1.1 光伏發電電氣系統設計需要與原有設計或者已經規劃好的電氣設計相協調，避免出現相互影響和干擾的情況，在不破壞原有設施的基礎上進行光伏電氣設備的進行優化和提升。在考慮光伏發電具有的特點使，要充分的考慮建設地點的地理環境、以及氣候條件，在此基礎上進行設備的選擇和零部件的選擇，合理的設計光伏的朝向、布局、間距等條件。根據需求的不同，準確的計算電能的需求量，合理選擇裝機容量及布置組數，以及所能提供的電量。

1.2 光伏方陣的設計。充分的考慮建設地點的氣候條件和陽光的強度和能量是光伏方陣的設計基礎和前提，根據地理條件以及陽光量的不同合理的布置組片的朝向以及角度，在角度大于10度的時候還要考慮組片上的積水和積雪處理問題，確保發電系統的正常運行，保證系統的有效性。

1.3 逆變器的設計。在光伏方陣的朝向和間距一致的系統中我們一般采用集中逆變方式，在朝向和間距不同的情況下往往會出現部分遮擋的現象，我們經常的采用分散的逆變方式。這兩種逆變的方式有很大的區別，前者具有安裝方便快捷，后期的維護比較方便，初始成本不會太高，輸出方面還會比較大，但是這種方式在出現問題的時候，整個系統都會出現故障，因此維修有很大的麻煩，故障的排除工作量較大。后者的陳本比較高，部分系統出現問題時不會影響到整個系統，而且在維護維修中比較方便。根據需求的不同我們酌情的考慮選擇合適的逆變器系統。

1.4 光伏接線箱。光伏接線箱一般設置在利于后期檢修的位置上，作為連接線箱，它的防護等級不得低于IP54，并且要求本身帶有數據的采集功能，數據采集箱的保護不得低于IP65。再出現故障的時候，我們通過并網配電箱分別進行兩網脫離工作，充分的保證維修人員的人身安全。

1.5 光伏系統保護。光伏系統很容易受到雷擊的影響，因此在設計上應該充分的設計避雷針以及避雷帶。除此之外對于電磁感應產生的感應雷，在設計時不僅要考慮光伏系統的防雷設計，還要考慮在建筑物上安裝時，避免破換原建筑物屋頂的防水及保溫隔熱層。根據建筑物的屋面是否為上人屋面，合理的設計光伏系統的承重結構。

1.6 直流線纜的敷設。由于光伏發電系統容易受到外界環境的影響，因此對線纜的敷設要求條件比較高，比如抗高溫，紫外線，防蟲等。線纜的承壓能力一定要大于系統的產電能力，同時，在敷設時，避免與外界的不同電纜之間距離過近，直流的電纜盡量多的敷設在室外，這樣可以有效的降低敷設成本。

2、設計優化設計方向

智能電網和微電網是電力系統的最前瞻的方向，也是光伏發電未來的必經之路，在光伏電氣系統優化上，不僅要對目前階段技術的改革，還要國家對光伏發電電氣系統設計優化的大力支持，從而促進智能電網和微電網的發展。

2.1 智能電網。智能電網的發展是未來電力系統的發展的必然選擇，通過在光伏發電電氣系統中加入人工智能和神經網絡的邏輯推理系統，對光伏發電電氣系統的設備，線路進行時時的監控，及時的發現系統的中的故障，以及第一時間進行故障處理，保護各個零部件的正常運行，從而保證整個系統的正常運行，從而保證整個系統的安全性能。同時通過人工智能系統的干預和處理，必要的時候可以節能處理，有效的實現節能自動化的實現，更利于節省電能資源，減少運輸過程中的損耗，更是有效實施可持續發展的重要手段。

2.2 微電網。微電網是通過本地分布式光伏發電，向附近負荷提供電能的特殊電網。相對于傳統的電源而言，具備高獨立性、高操控性。微電網不僅可以獨立自主運行，還可以并入主網，與其他電源一起工作。尤其是對于光伏發電而言，白天的發電量較大，但使用較少，就可以通過并入主網，將電能提供給附近的工廠等，從而有效利用能源。

3、總結

光伏發電雖然在我國都已經有了很大的發展，但是仍然存在很多不足，系統的設計還需要不斷地進行完善，隨著我國政府的大力支持與拓展，人工智能和微電網必然會是光伏發電電氣系統設計的必然趨勢，因此政府更需要大力的支持輔助，降低個人建設光伏電站的成本建設，長遠的老驢更是實現綠色節能，堅持可持續發展的重要途徑。因此通過本文的研究，對今后的光伏發電電氣系統的發展有著重要的意義。

參考文獻：

[1]胡學浩.智能電網——未來電網的發展態勢[J].電網技術，2009，（14）.

[2]趙西安.單獨設置于屋面上光伏系統面板和支承結構的設計[J].門窗，2012，（7）.