光伏電站的設(shè)計(jì)技術(shù)研究

韓大華

摘? 要：光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)，主要由太陽(yáng)電池板（組件）、控制器和 逆變器三大部分組成，主要部件由電子元器件構(gòu)成。光伏發(fā)電屬于無排放、無污染、無噪音、無輻射，是綠色環(huán)保的清潔能源。該文介紹了一座擬建于高原地區(qū)的光伏電站的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)組件的安裝傾角、陣列間距等進(jìn)行了建模與分析。

關(guān)鍵詞：組件? 陣列? 光伏

中圖分類號(hào)：TM615? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）03（c）-0028-02

光伏發(fā)電項(xiàng)目因具有安全可靠、無噪聲、無污染排放外等優(yōu)點(diǎn)[1]，受到業(yè)主的青睞，對(duì)于擬建于高原地區(qū)的光伏項(xiàng)目，由于其海拔高度原因，一方面具有良好的太陽(yáng)能資源;另一方面也對(duì)工程建設(shè)來了技術(shù)困難，如高度、溫度變化大、高風(fēng)速等。

1? 設(shè)計(jì)方案

（1）選擇315W多晶硅光伏組件，共計(jì)安裝組件162432塊，總直流裝機(jī)容量為51MW。

（2）以并網(wǎng)逆變器額定輸出功率為準(zhǔn)，交流裝機(jī)容量為60MVA;考慮高海拔降容因素，單臺(tái)逆變器額定輸出功率由2500kVA降至2200kVA。

2? 光伏組件選型

光伏組件的選型一般綜合考慮目前已商業(yè)化的各種光伏組件的產(chǎn)業(yè)形式、技術(shù)成熟度、運(yùn)行可靠性、未來的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)等，并結(jié)合該項(xiàng)目的自然環(huán)境、施工條件、交通運(yùn)輸狀況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，選用適合大型并網(wǎng)光伏電站使用的光伏組件類型。

因此選用當(dāng)前國(guó)際光伏電站設(shè)計(jì)采用的主流產(chǎn)品[3]，即封裝315Wp多晶硅光伏組件，同類比較具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）315Wp組件將比315W組件減少占地面積約1.6%。

（2）可減少光伏支架成本約1.6%，以及相應(yīng)的安裝施工費(fèi)用。

（3）減少直流線纜成本和線纜損耗。

（4）電氣接點(diǎn)數(shù)目下降，降低了系統(tǒng)故障率;并減少運(yùn)維期間的檢修工作量和由于接點(diǎn)故障造成的發(fā)電效益損失。

（5）提高光伏供貨商選擇范圍，控制設(shè)備成本，確保建設(shè)和運(yùn)營(yíng)期的設(shè)備及時(shí)供貨。

3? 組件安裝傾角確定

當(dāng)前，氣象數(shù)據(jù)庫(kù)中所提供的來自于地面觀測(cè)站點(diǎn)或者衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的太陽(yáng)能輻射量數(shù)據(jù)一般都是水平面輻射量，工程上可通過氣象學(xué)插值方法由附近的氣象觀測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)推算出光伏電站所在地的水平面太陽(yáng)能輻射量[2]。然而，為了使得光伏組件表面接受到更多的太陽(yáng)能，都需要將光伏組件一定的傾斜角度進(jìn)行安裝。傾斜面實(shí)際所獲得的太陽(yáng)輻射量，與多種因素相關(guān)，如經(jīng)緯度、斜面傾角、斜面方位角、海拔高度、不同地面類型的散射等。

4? 組件支架單元設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目采用72片光伏電池組件，并以組件長(zhǎng)邊水平橫置方式安裝在支架系統(tǒng)上，這種組件長(zhǎng)邊橫置安裝方式有利于減少發(fā)生水平陰影遮擋時(shí)的造成的組件輸出損失。如圖1所示，如光伏組件豎向放置，最下一排電池片被遮擋時(shí)，三只旁路二極管將全部導(dǎo)通，理論上整塊光伏組件將幾乎沒有功率輸出;如組件橫向放置，最下一排電池片被遮擋時(shí)，僅有一只旁路二極管導(dǎo)通，其輸出功率約為正常輸出功率的2/3;因此橫向方式因遮擋引起的損失更小。

5? 陣列間距計(jì)算與分析

為了避免光伏陣列之間出現(xiàn)陽(yáng)光遮擋降低發(fā)電效率和光伏組件熱斑效應(yīng)，因此，項(xiàng)目所在地位置，光伏電池組件前后陣列間距（見圖2）可按下式計(jì)算。

式中：

Φ為當(dāng)?shù)氐乩砭暥龋?xiàng)目所在地為-17.770°;

L為傾斜面長(zhǎng)度，考慮取值為4m;

β為陣列傾角，取20°;

D為陣列間距。

利用PVSYST軟件，根據(jù)陣列前后行間距、組件安裝水平傾角、方位角、支架外形等參數(shù)，進(jìn)行了遠(yuǎn)場(chǎng)陰影仿真分析。仿真參數(shù)如圖3所示。

光伏陣列由于前后排遮擋造成的發(fā)電損失仿真結(jié)果如圖4所示，其結(jié)果顯示，在采用當(dāng)前參數(shù)布置時(shí)，理論前后支架相互所制造陰影損失為1.7%，優(yōu)于一般光伏工程設(shè)計(jì)參數(shù)。

6? 結(jié)語

綜上所述，光伏發(fā)電部分主要電氣設(shè)計(jì)如下。

光伏電站總共由24個(gè)光伏發(fā)電單元構(gòu)成，每個(gè)光伏發(fā)電單元中，6768塊315Wp多晶光伏電池組件安裝于188座光伏支架單元上;每座光伏支架單元按照水平9塊，垂直4塊方式安裝36塊光伏組件;光伏組件長(zhǎng)邊水平安裝;每個(gè)光伏發(fā)電單元的光伏組件構(gòu)成376個(gè)組串單元。此方案滿足了良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李梓森.中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)全攻略[J].陽(yáng)光能源，2008（5）：52-55.

[2] 陳道煉.DC-AC逆變技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3] 賀明智，馮軻，Burger B，等.光伏逆變器-市場(chǎng)、技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)[J].電力電子，2008（3）：6-11.