分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)

魏文

摘要：分布型光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的方式主要是讓用戶自己進(jìn)行獨(dú)立發(fā)電并使用，同時(shí)用戶還可以將沒有用完的電量進(jìn)行二次利用。所以，在近幾年分布型光伏發(fā)電系統(tǒng)開始和建筑物進(jìn)行結(jié)合，并展現(xiàn)出自身具有的顯著優(yōu)勢(shì)。本篇文章就對(duì)分布型光伏發(fā)電系統(tǒng)所具有的特點(diǎn)以及基礎(chǔ)概念進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)其中存在的一些問題作了深入研究，希望借此能夠引起相關(guān)部門的重視。

關(guān)鍵詞：太陽能;電力;資源;環(huán)保

1分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)概述

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是指能根據(jù)需要在指定場(chǎng)地建設(shè)一個(gè)自行的發(fā)電裝置，不需對(duì)其進(jìn)行專門操作，能夠因地制宜進(jìn)行分散的布局，采用就近原則采集太陽能作為發(fā)電的資源，節(jié)省化石能源。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)一般采用光伏組件直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，是一種新型的、發(fā)展前景非常廣闊的發(fā)電方式，能夠就近發(fā)電，避免在電力運(yùn)輸途中產(chǎn)生的不必要浪費(fèi)。能夠高效、環(huán)保的進(jìn)行自主發(fā)電，將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，向建筑物提供電力[1]。

太陽能是可再生資源，太陽能能夠照射到地球的每一個(gè)角落，使分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)擺脫了對(duì)于地理位置上的束縛，能夠和建筑物進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，不會(huì)占據(jù)建筑物以外土地面積，提高利用率。分布式浮光發(fā)電系統(tǒng)安裝方式簡(jiǎn)單易操作，且運(yùn)行過程不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。由于其安裝位置距離建筑物非常接近，所以不需安裝變電站和配電站，節(jié)約投入成本。

我國(guó)傳統(tǒng)分布式發(fā)電方式一般是使用火力發(fā)電，通過燃燒產(chǎn)生高溫和高壓蒸汽，電氣系統(tǒng)將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能再到電能，由控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，形成日常需要的電力。火力發(fā)電使用的煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生大量二氧化硫和氮氧化物，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境，在火力發(fā)電廠附近還會(huì)產(chǎn)生大量粉塵造成污染，對(duì)化石能源也產(chǎn)生浪費(fèi)，導(dǎo)致我國(guó)電力事業(yè)已成為最大污染源。我國(guó)現(xiàn)階段首要目的就是減少污染，研發(fā)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并投入實(shí)施，促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程[1]。

2優(yōu)勢(shì)

輸出功率較小是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)。一個(gè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)項(xiàng)目可以達(dá)到數(shù)千瓦的容量，而且分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的大小對(duì)發(fā)電的效率不會(huì)產(chǎn)生影響，無需太多的制作成本。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)不污染環(huán)境，運(yùn)行中也沒有大量的噪音產(chǎn)生，將其安置在建筑物樓頂對(duì)于人們的正常生活不造成影響，發(fā)電時(shí)只需太陽光照射即可，不用燃燒，與此同時(shí)，在太陽能向電能轉(zhuǎn)換的過程中，任何有害垃圾均不產(chǎn)生，不影響環(huán)境與空氣。3缺點(diǎn)

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠在一定程度上緩解部分地區(qū)電力緊張問題，但不能徹底解決。由于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能量密度較低，平均一平方米分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)功率是100瓦，部分地區(qū)用來安裝分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的樓頂面積有限，不能從根本上解決用電緊張問題。隨著對(duì)太陽能利用研究的深入，我國(guó)會(huì)大程度提高分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量密度，從根本上解決部分地區(qū)電力不足的問題，促進(jìn)我國(guó)均衡發(fā)展。

4分布型光伏發(fā)電系統(tǒng)在電氣設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)

4.1對(duì)于光伏的方陣設(shè)計(jì)

水泥材質(zhì)的屋頂與彩鋼化屋頂是當(dāng)前光伏這--項(xiàng)目當(dāng)中最為主要的兩類建筑載體。水泥材質(zhì)的屋頂具有較強(qiáng)的負(fù)載能力，能夠通過對(duì)陣型傾斜角以及間距的調(diào)節(jié)得到最為豐富、優(yōu)秀的發(fā)電量。然而在大多數(shù)情況之下，使用水泥材質(zhì)的屋頂必須要有多種附件.在實(shí)際工作中可以被利用的面積要遠(yuǎn)小于彩鋼化屋頂，所以在現(xiàn)階段，大多借助平行的鋪設(shè)來使用彩鋼化屋頂。開路電壓會(huì)隨著分布型光伏系統(tǒng)組件整體溫度的上升而逐漸減小，相反的，倘若組件的溫度出現(xiàn)下降，開路電壓也會(huì)隨之上升。為了確保逆變器能夠在極端的環(huán)境中正常工作，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一-定要充分考慮到當(dāng)?shù)貐^(qū)域可能出現(xiàn)的極限溫度，從而得到最佳的串聯(lián)元件數(shù)目以及電壓[2]。

4.2設(shè)計(jì)并網(wǎng)逆變器

在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，逆變器的主要作用就在于承擔(dān)著系統(tǒng)DC/AC的轉(zhuǎn)換，而且它還對(duì)簡(jiǎn)諧波、電壓、振動(dòng)頻率等指標(biāo)的轉(zhuǎn)換進(jìn)行管理，是連接光伏方陣與系統(tǒng)的一個(gè)至關(guān)重要的元件。現(xiàn)階段，在我國(guó)的電氣市場(chǎng)中，逆變器可以分成三種：一是集中型逆變器，二是集散型逆變器，三是組串型逆變器。集散型逆變器可以達(dá)到1000kW的功率，采用了DC-DC-BOOST增壓和DC-AC逆變的量級(jí)電子器件轉(zhuǎn)換，有較大的體積，在室內(nèi)一般選用的多是立式安裝法。集中型的逆變器一般可達(dá)到100kW～630kW之內(nèi)的功率，有著較大的體積，如果在室內(nèi)對(duì)其進(jìn)行安裝，則比較適用的方法就是立式安裝法。相比這兩種逆變器來說，組串型逆變器的功率低于80kW，而且體積較小，使用模塊化的設(shè)計(jì)方案，用壁掛法直接安裝在室外，這樣就能使組串之間不同模塊產(chǎn)生的影響得到避免，使逆變器與最優(yōu)工作點(diǎn)無法匹配的問題能盡量減少。另外，組串型逆變器有很小的體積，所以在對(duì)其進(jìn)行搬運(yùn)和安裝時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)人力浪費(fèi)的情況，能簡(jiǎn)化施工步驟，土地占用面積就能得到根本減少。

4.3分布式光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)逆變器設(shè)備的選擇。

工程的研究者需考慮分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量，進(jìn)而選擇合適的輸出功率，輸出功率要與逆變器設(shè)備基本一致。對(duì)于逆變器的選型工作還需考量MPPT的數(shù)量和MPPT的電壓區(qū)間，直流輸入接線端口的數(shù)量和功率因素等相關(guān)技術(shù)方面的參數(shù)對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)運(yùn)行產(chǎn)生的影響[3]。在對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)中，對(duì)于有關(guān)組串連接部分使用思路是：組件方陣的電氣連接須遵守“先串聯(lián)，后并聯(lián)”原則。串聯(lián)方式可獲得設(shè)備在使用時(shí)的工作電壓，并聯(lián)方式能夠獲得設(shè)備使用時(shí)的工作電流流量。對(duì)于分布式浮光發(fā)電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)的有關(guān)直流匯流箱的處理。匯流箱的基本功能需能實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組件輸出的多路直流電源進(jìn)行匯流連接到逆變器中，其主要器件主斷路器的工作電壓需大于等于回路的工作電壓，額定的電流需大于等于回路工作電流。分布式浮光發(fā)電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)使用的電纜可選擇專用無鹵PV1-F電纜，這種電纜支持分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組件間的匯流連接和跳線。如果分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)運(yùn)行溫度超過60攝氏度就需對(duì)載流量進(jìn)行調(diào)整[3]。

4.4設(shè)計(jì)組件

在現(xiàn)階段，光伏組件有三類：一是非晶體硅的電池元件;二是單晶體硅的電池元件;三是多晶體硅的電池元件。非晶體硅的電池元件并不具備較強(qiáng)的光電轉(zhuǎn)換能力，還沒有完全的穩(wěn)定，雖然其他方面與世界先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)并沒有太大差距，但是仍在某些時(shí)候會(huì)有轉(zhuǎn)換能力下降等問題隨之產(chǎn)生，所以使用并不廣泛;在近幾年，晶體硅因其所具有的光電轉(zhuǎn)換能力較強(qiáng)，而且使用周期長(zhǎng)，所以被大面積使用。在晶體硅組件主要有兩種體硅：?jiǎn)尉w硅和多晶體硅，單晶體硅的光電轉(zhuǎn)換能力更強(qiáng)一些，如果在功率同等的情況下，單晶體硅總使用面積要比多晶體硅小。雖然某些方面有差異存在，但是在一些重要的指標(biāo)上，兩者基本沒有本質(zhì)差別，執(zhí)行規(guī)則也基本一致。因此，可以任意的在工程中進(jìn)行使用[4]。

結(jié)束語：綜上所述，分布式光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)需具備監(jiān)控系統(tǒng)，能夠方便對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)了解。需要能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的電氣模擬量的檢測(cè)，包括安裝的所有逆變器輸入的直流電流和電壓，輸出的交流電流和電壓，對(duì)于每個(gè)設(shè)備的開關(guān)和對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集能夠得到準(zhǔn)確的結(jié)果。對(duì)于得到的數(shù)據(jù)需以統(tǒng)計(jì)圖表形式打印出來，設(shè)備的運(yùn)行和暫停都需有明確記錄。

參考文獻(xiàn)：

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