太陽能光伏電站設計要點及影響因素分析

陳坤

【摘 ?要】隨著社會的發展，企業在生產過程中對能源的需求量不斷增加，過度開采自然資源對我國環境造成了較大的傷害，也增加了能源短缺所帶來的經濟風險。為了改變這種局面，太陽能發電逐漸受到更多人的重視，依靠現代技術力量的支持，將太陽能轉化為更多的電能資源，極大地滿足的人們生活和企業生產的需求，同時也推動了太陽能產業的進一步發展，不過，由于我國太陽能光伏發電行業起步較晚，在實際應用當中仍然存在較多的問題。因此，我國應加大太陽能光伏電站設計方面的研究力度，在以往的設計工作中總結經驗與教訓，找出影響光伏電站運行的根本原因，并采取有效的措施進行解決，將光伏電站所具備的功能特點充分發揮出來，為我國國民經濟水平的提高做出貢獻。

【關鍵詞】光伏電站;設計;問題

無論是人們的生活還是社會的發展都離不來對能源的使用，近年來，我國對自然資源無限索取，能源危機日益嚴峻，不僅會影響到企業的正常發展，而且也對人們的生活帶來了一定的負面影響。此外，自然資源的大量開采，對我國環境造成了破壞，地震、臺風、洪澇等自然災害頻繁發生，對人們的生命安全造成了威脅。基于此，我國應加大新能源的開發力度，使用更加安全、可靠的新型能源，緩解當下緊張的局面。如今，太陽能光伏發電受到了各界人士的關注，在實際應用中也發揮出了較大的作用。利用能源轉換原理，將太陽能轉換為可供人們使用的電能資源，不僅能有效解決電能緊張的問題，還具有保護環境的功能。

一、光伏電站運行特點分析

光伏電站在運行過程中，主要具備周期性、間接性以及隨機性等特點。此外，該系統運作原理主要是為了實現能量之間的轉化，將太陽能轉化為更多的電能資源。不過，在能量轉換過程中，容易受到太陽管輻射以及其他因素的影響。通常情況下，陽光輻射強度在變化過程中，往往呈現出由高到低、由低到高周期性特點，受到天氣變化的影響，太陽光輻射強度也會發生轉變。因此，在光伏發電系統運作時，需要遵循一定的自然規律，了解太陽光輻射變化特點，確保能量轉換的安全性和穩定性。

此外，在光伏電站運行過程中，太陽能是主要的能量來源，在光伏發電當中發揮著重要作用。為此，在對太陽能電站建設地點進行選擇時，應以太陽光照強度、日照時間的長短等要素作為評判標準，便于光伏電站內部發電系統持續、穩定的運行。通常情況下，我國光伏發電站一般位于西北、華北等區域，此類地區光照較為充足，能夠為發電站提供源源不斷的太陽能源。不過，在對光伏發電站設計過程中，考慮到光伏發電站建設區域較為偏僻，人煙稀少，管理工作開展難度較大。因此，可使用遠程監控設備來實現光伏電站的日常管理與維護工作，能夠及時發現電站系統運行過程中出現的問題，以便在第一時間內得到有效的解決[1]。

二、太陽能光伏電站設計影響因素分析

（一）氣象環境因素

太陽能光伏電站設計是一項內容復雜的環節，設計人員需要充分考慮氣象環境以及電池最佳傾等各方面因素。當氣象環境發生變化時，太陽光輻射輕度也會隨之改變，繼而對光伏電站系統的正常運作造成影響。因此，在對太陽能光伏電站進行設計過程中，應提前做好現場考察工作，對當地環境、地形以及氣候變化情況進行全面調查，選擇合適的氣象環境設備，使其與當地環境相融合，并發揮出應用的作用。

（二）太陽能光伏電池最佳傾角影響因素

在光伏電站的實際應用過程中，想要獲取更多的電能，需要充分了解太陽能電池片的使用情況，對太陽能光伏電池傾角進行調節，使其能夠獲取更多的太陽能源。不過，在太陽能光伏電站設計環節中，往往會受到太陽能電池能光伏最佳傾角的影響，導致太陽能電池片吸收能力較弱，大大降低了能量轉換的效率。針對上述存在的問題，建設單位應對原有的太陽能光伏電站設計方案進行調整，在確保工程建設能夠順利完成的前提下，可利用太陽能觀測站所發揮出的功能，對該區域太陽能源進行檢測，從中獲取更多真實、可靠的太陽能資源數據，以此作為設計依據，對太陽能光伏電池最佳傾角進行調整。需要注意的是，在太陽能觀測站的使用過程中，測光時間應超過一年。如果在項目建設場地無法獲取一年以上的觀測數據，也可將觀測區域更改為附近場址，利用現代計算機等信息技術，將獲取的數據資料進行整合并分析，制定出完整的太陽能光伏電站設計方案[2]。

（三）太陽能光伏電站安全性影響因素

在太陽能光伏電站運行過程中，還存在較大的安全風險。考慮到較多發電站建設區域較為偏僻，氣候條件惡劣，臺風、洪澇等災害頻繁發生，加強光伏陣列采用露天方式進行建設，周圍無其他遮擋物，極易受到自然災害的威脅。因此，為了確保太陽能光伏發電站的運行安全，在進行設計前，設計人員應提前到現場進行勘察，了解當地環境、地形特點，針對當地經常發生的自然災害，提前采取相應的措施進行防護。尤其是在光伏支架和光伏組件安裝設計環節中，應融入更多的抗臺風設計理念。采購抗壓、抗拔性較強的建設材料，在支架或線纜橋架等室外設備安裝過程中，增強防腐和抗煙霧功能，確保其能夠抵擋外來侵襲。此外，增加防風、防腐設計環節，還能起到延長設備使用壽命的作用，有利于后期維護與保養工作的順利開展。

三、太陽能光伏電站的設計要點

（一）電池組件的選擇

通常情況下，太陽能電池組件具有多種選擇方式，并且不同材料的太陽電池所發揮出的功效也會存在一定差異，常見的太陽能電池有單晶硅太陽電池、非晶硅太陽能電池以及銅銦硒電池等多種類型。在對太陽能光伏電站進行設計時，電池組件的選擇也是一項重要的環節。由于建設區域環境惡劣、地形復雜，對施工技術、設計人員都有著較為嚴格的要求。因此，應選取技術含量高、壽命長、抗壓力較強的電池組件。用現代質量檢測技術，對所采購電池組件的質量進行檢測，確保其無質量問題后，方可使用于后期建設工作當中。此外，設計人員還應對當地光源獲取情況以及每年發電站發電量進行精確計算，為發電站后期建設提供更多可靠的數據支持[3]。

（二）太陽電池方陣安裝方式的確定

光伏陣列安裝也是太陽能發電站設計的重點內容，并且具有多種安裝和控制方式。如：固定式安裝、雙軸跟蹤式安裝、被動控制以及符合控制等。這些因素直接決定了光伏陣列的運行方式，繼而影響到發電站每年的發電量和建設成本。因此，在光伏發電站建設過程中，設計人員還應充分考慮成本支出、建設難度以及安全性能等因素，制定科學、合理的設計方案，確保其具有較強的可行性。此外，在光伏方陣發電模式運行中，還涉及到一定的計算，例如：年發電量=（kWh）=當地年總輻射能（KWH/㎡）×光伏方陣面積（㎡）×組件轉換效率×修正系數。在對光伏方陣面積進行計算時，計算公式為光伏組件方陣面積=年耗電量/當地年總輻射能×組件轉換效率×修正系數A=P/H·η·K。

（三）光伏電站的開發模式

光伏發電站建設是一項極為復雜的過程，需要耗費大量的人力、物力資源，并且該項目建設面積大，需要占用我國較多的土地資源。為了提高能源的利用效率，在該項目建設完成后，應對光伏支架下方的土地進行綜合運用，開發農業、漁業等經濟項目，將光伏產業與綠色產業相結合，促進我國國民經濟水平的進一步提升[4]。

結語：綜上所述，隨著我國社會的發展，能源危機已經成為我國各行各業發展中所面臨的主要問題亟需解決，當前，新能源取得了較大進步，利用能量轉換原理，將太陽能轉化為更多的電能資源，提高能源的利用效率，減少對環境的破壞，促進人與自然和諧相處。

參考文獻：

[1]李乃永.電網接納光伏電站并網運行的適應性及對策研究[D].山東大學，2012.

（作者單位：深圳晟能電力工程設計有限公司）