光伏發電系統優化設計的經濟性和可靠性分析

李新宇

中核匯能有限公司 北京 100071

1 光伏發電系統概述

進入21世紀，我國的經濟實力不斷提高，在進行社會經濟建設的同時，對石化資源的需求也水漲船高，同時也對生態環境造成了惡劣的影響。太陽能作為一種清潔衛生且無污染的可再生資源，近些年逐漸受到了社會各界的廣泛重視，以期望其能夠取代傳統的石化資源，減少對生態環境的破壞。

經過科研人員的不懈努力，光伏發電系統應運而生。簡單來說，光伏發電系統指的是通過半導體具有的光伏特征，將光能直接轉化為電能的技術[1]。相比于傳統的火力發電，光伏發電具有諸多優勢，例如不制造廢氣廢水、無污染、無噪音、安全可靠、建設成本低廉、使用范圍更廣泛、使用壽命較長、易于保養與維護等。

2 現階段光伏發電系統設計中存在的不足之處

近些年，光伏發電技術的發展已日趨成熟，但是在系統設計當中依然存在一定的不足之處，最為明顯的一點就是效率問題。現階段的光伏發電系統在設計過程當中忽視了系統效率對相關電氣設備造成的影響，往往導致了電氣設備在運行當中造成了不必要的浪費，而且電氣設備的制造成本較為昂貴，使電站的建設與運營成本也跟著水漲船高，其可靠性也隨之大打折扣，長期如此將會對光伏發電技術的應用與推廣造成一定的不利影響。

3 影響光伏發電系統效率的主要因素

3.1 電子元器件損壞

光伏發電系統的組成可分為子系統與電子元器件，電子元器件損壞是影響光伏發電系統效率的主要因素之一。電子元器件涵蓋了二極管、電感元件、電阻元件、電容元件、通信元件、電磁元件等諸多組成部分，任意一個元件發生損壞，如果不能及時排除并進行修理，都會使整個系統的運行效率大打折扣，從而無法保障系統優化的經濟性與可靠性[2]。

3.2 光伏發電系統設計存在缺陷

光伏發電系統設計主要分為軟件系統與硬件系統，如果軟件系統部分存在設計上的缺陷或者是操作方式不合理，會導致整個系統出現運行上的錯誤，從而影響系統的運行效率。在硬件系統方面，有些硬件系統制造商為了降低生產成本，使用了質量較差的生產材料，導致電子元器件質量不過關，也會為系統的有效運行帶來了不利影響。

3.3 系統違規操作與維修不當

光伏發電系統結構較為嚴密，如果對其進行違規操作或維修不當會縮短系統的使用壽命，從而影響系統的運行效率。例如，在我國一些電力資源較為匱乏的地區，由于當地居民對光伏發電系統的知識了解不足，直接通過蓄電池取電，這一舉動會導致繼電器中的電力無法長期保持在飽滿的狀態，從而發生虧電的狀況，使光伏發電系統無法正常運行。除此之外，一些住戶并沒有在其住處安裝避雷設施，導致系統容易在雷雨天當中受到雷擊并損壞，從而使系統的正常運行受到影響，在遭受經濟損失的同時也帶來了安全隱患。

4 光伏發電系統設計的優化策略

4.1 保證系統電子元器件的質量安全可靠

為了確保系統能夠在運行中達到最高的效率，電子元器件的質量至關重要。企業單位在采購電子元器件時務必嚴格把關，加大監管力度，以確保采購的電子元器件質量安全可靠。

4.2 優化光伏發電系統的設計方案

對光伏發電的系統優化設計可分為軟件系統和硬件系統兩個方面。在軟件系統方面：

第一，工作人員需要根據當地的工作環境對系統算法進行合理有效的優化，以確保系統能夠在兼顧經濟性與可靠性的同時發揮最大的效率。

第二，提高逆變網的運行效率，使其波動降低，從而提升光伏發電系統的穩定性。

第三，在系統中設立容錯與糾錯軟件，對系統的運行狀況進行實時監測，

一旦系統在運行當中出現錯誤，可以立刻進行自我修復，以確保軟件系統得以有效運行，從而保證了系統優化設計的經濟性與可靠性。

在硬件系統方面：

第一，做好硬件系統的防護措施，例如安裝過電壓、過電流、避雷裝置等。

第二，將更多的集成模塊與芯片加入到交換器與逆變器的設計當中，從而減少了電子元器件的數量，在保證系統的可靠性的同時也節約了經濟成本[3]。

4.3 加大系統日常維護的工作力度

光伏發電系統的高效運行，離不開良好的日常維護。工作人員可通過以下幾點來做好系統的日常維護工作：

第一，注意電池的保養，保證電池的溫度在運行中處于恒溫的狀態。

第二，注意光伏陣列表面衛生清潔，對光伏陣列的運行狀況進行監控，如有電路損壞要及時修理，確保光伏陣列能夠穩定運行。

第三，工作人員在進行系統檢修與開關機時，要嚴格按照規章制度執行，保證操作合理規范，防止系統遭受人為損壞。

5 結語

相關數據顯示，在社會發展的推動下，我國能源產業得到了迅速的發展，其中，作為重要的能源供給行業之一，光伏產業憑借地固有的優勢受到了業內從業人員的一直好評。通過以上的分析可以得出結論，通過保證系統電子元器件的質量安全、優化光伏發電系統的設計方案、加大系統日常維護的工作力度的優化策略，可以有效地保證光伏發電系統優化設計的經濟性及可靠性。目前我國的光伏發電技術仍處于發展階段，仍然需要對該問題進行更深入的研究與探索，從而使系統優化設計的經濟性及可靠性得以進一步的發展，為光伏發電技術日后的推廣與應用發揮更大的作用[4]。