光伏發電站系統的優化設計建設探討

陶 棟

（山東昱興電力有限公司，山東 東營 257000）

太陽能是降低污染、解決全球能源問題最有前景的技術途徑，近年來隨著光電轉換元件轉換能力的提高和價格的降低，大容量光伏電站大量建設并并網發電。導致光伏電站和輸電線路無功損耗也在增加，為此需要光伏電站安裝無功補償裝置，具備無功容量，以保證電網發生故障時，能滿足低電壓功率穿越，使整個電網的電壓得到支持。

1 工作原理

這一工作原理主要是指對太陽能源的轉化，通過控制器能夠加強電路以及用電的控制，同時，有利于保證多余電能的適應，對于太陽能電力使用過程，需要通過畜電池來實現能源的轉換。但在一定條件下，夜晚時期，太陽能系統可能會出現畜電池以及用電的控制，在太陽能系統電池出現問題時，也能夠利用畜電池來進行控制，逆變器，交流配電柜、防雷系統、匯流箱、直流配電柜、環境監測系統、監控系統等設備組成。

2 光伏發電站系統的優化設計建設措施

2.1 提高太陽能資源計算分析的準確性

對太陽能資源進行準確的計算分析，是優化光伏發電站系統設計的基本前提。因此設計人員應首先根據光伏發電站系統建設區域的太陽輻射的實際變化情況來對資源條件相關數據信息的準確性和有效性進行驗證分析，同時在選擇代表性數據時應科學運用統計概率的計算方法。同時，設計人員還應全面分析光伏發電站系統所在區域的氣象條件和環境因素，從而對資源損失系數以及各種影響因素加以明確。此外，在計算太陽位置參數時應提高計算公式選擇的科學性和合理性，從而提高計算結果的準確性，對陣列面的輻射量進行優化，從而有效將由于參數選擇以及計算軟件應用方面的不同而產生的誤差控制在合理的范圍內。此外，在計算輻射量時應將光伏發電站系統的實際陣列面作為基礎，合理選擇計算模型，提高計算分析結果的精度，從而為計算光伏發電站系統的間距和發電量以及發電站的收益分析提供更加可靠的參考數據。

2.2 光伏組件選型

電池組件是光伏發電系統的重要組成部分，也是將光能轉換成電能的基本組成單元，當前的光伏電池主要有：多晶體硅電池、單晶硅電池、薄膜電池以及聚光電池等。在光伏電池的選擇中要充分考慮到電能轉換效率和成本兩個方面，不同的光伏電池具有不同的優點，由于單晶硅和多晶硅電池的制造技術相對成熟、產品的性能比較穩定、使用壽命長以及光電轉化效率較高等，被廣泛的應用于并網光伏發電站中。多晶硅太陽能電池的功率規格較多，由5~300 Wp 在當前國內具有生產廠商，在工程實際訂貨中需要綜合考慮組件效率、技術成熟性、市場占有率，以及采購訂貨時的可選擇余地。

2.3 接地及防雷

如果要穩定光伏發電系統運行，就需要采取防雷措施來保護系統器件，同時，還要考慮外在因素對系統設備的影響，本系統設有防雷接地系統。在施工期進行基礎建設的同時，用-40×4 的扁鋼可靠焊接，形成人工接地體，接地電阻范圍限制在4 歐姆以內，同時，還要為配電室放置避雷針，高度限制為15 米之內，并將這一位置作為地線，方法能夠根據以上來進行。所有的機柜要有良好的接地。對于直流的保護措施，需要電池支架來與地進行良好的接觸，并通過與電纜相連接，來為配電保護裝置提供重要保證，通過設置多級保護裝置有利于防止設備出現問題。在采取保護措施的過程中，需要加強與用戶之間的交流負載，從而最大程度上防止設備出現損壞，也能夠進行電流匯總，因此，要重視防雷措施的交流。

2.4 可布置地面坡度范圍

設計人員在光伏發電站選址時，應對場地地形地貌進行深入勘測并分析數據，對場地的可利用性提出科學的結論，避免當場地坡度較大或地勢過于復雜時，為滿足項目容量，對山地進行大范圍場地平整，對原始植被保護和水土保持造成影響。原則上為當場地陰坡或者東西向坡坡度小于冬至日09：00—15：00 太陽高度角時均可布置。但實際工程中，由于受方陣間距大以及施工困難的影響，可布置場地坡度達不到上述范圍。光伏發電站普遍采用履帶式液壓打樁機打孔或鉆孔。履帶式液壓打樁機出廠規定空載爬坡能力為25°~30°，但現場無輔助條件下進行施工時，打樁機的極限爬坡能力為15°（地貌以巖石為主） ~20°（地貌以沙土為主）。地面坡度超出20°時，打樁機必須借助工序繁瑣的輔助工具進行施工；地面坡度超出25°時，施工機械的安全性無法得到保障，必須采用人工打孔。人工打孔的前提是地質為強風化巖，采用錨桿基礎，當地質為堅硬巖石時人工打孔無法實現。

2.5 優化光伏組件的連接方式設計

在選擇逆變器以及相關組件時應根據氣象數據以及測光數據等確定其規格參數，合理設計光伏發電站系統的串并聯方式。此外，設計人員還應綜合考慮太陽輻射的實際變化以及相鄰電站的發電情況對光伏發電站系統的影響，并根據計算結果對串并聯方式進行進一步的優化。在優化光伏組件的串并聯方式時，應將其輸出電壓控制在逆變器的工作電壓以內。在選擇串聯組件的數量時應綜合考慮環境溫度、輸入電壓的最佳值以及太陽輻射值等因素，準確掌握各種因素之間的相互關系，提高串聯設計的合理性。而在光伏發電站系統組件的串聯設計中，在條件允許時其輸出電壓可以取最高值，以減少直流所產生的電能損耗。

3 結語

總而言之，分布式并網光伏發電站系統設計是一項綜合性系統的工作，需要設計者對涉及到的影響因素進行統籌規劃合理安排，進而進行有針對性的設計。