光伏发电电气系统设计优化管理分析

曲平超

【摘 要】 近年来，随着城市化建设的不断发展，建筑行业得到了快速的发展，在建筑的电气系统设计中，光伏发电是一种建筑节能的重要措施，是为了符合现阶段各行各业都倡导节能环保的理念，国家对光伏发电产业也提出了大力的支持，使我国的光伏技术得到了大力的发展。但是从目前的情况来看，在电气系统设计中，光伏发电的使用还存在着一些问题，本文主要对光伏发电的电气系统设计优化管理进行探讨。

【关键词】 光伏发电 电气系统设计 优化管理

随着人们环保意识的不断加强，在建筑行业中，人们对新能源和清洁能源提出了更高的重视，光伏能源是一种环保、清洁的能源，近年来在很对行业中都得到了广泛的应用，国家也提出了很高的重视。在建筑工程中，引入光伏发电电气系统是一种新型的发展模式，无论是在技术上还是产业上都得到了很大的飞跃，可以保持人们正常生活和生产，同时又能够有效的节约能源，对于实现我国的可持续发展具有很重要的意义。

1 光伏发电电气系统的设计优化内容

在建筑电气系统设计过程中，运用光伏发电是一种将太阳能辐射转化为电能的有效方法，在建筑电气系统中，主要有独立光伏系统、并网光伏系统和智能微网光伏系统。在电气系统的设计过程中，充分利用光伏发电提供能源，主要在偏远的地区以及农村等交通不便的地区非常适用。光伏发电是一种绿色的发电形式，归于构建环境友好型的建筑来说是非常重要的，光伏作用一种取之不尽、用之不竭的能源，并且不会对环境造成污染，所以是非常实用的。按照建筑工程的电气设计规范来看，在光伏发辫的电气系统设计中，主要应该包括光伏系统的设计说明、电气系统图、光伏电池的排列图和连线图以及设备的安装布置图等。在实际的设计过程中，应该考虑到供电的类型。

1.1 光伏方阵的设计优化

在对光伏系统的方阵进行设计的过程中，应该充分考虑到当地的气候、地理情况以及太阳能资源，这些都是方阵设计的前提和基础。在方阵设计中，应该将光伏组件偏离正南方向正负20度作为最佳的倾角。如果方位角不是正南方向，光伏组件应该进行水平安装。当倾角大于10度，可以有效的防止组件表面积雪、积水和积灰等，从而保障光伏组件的正常运行。

1.2 逆变器的设计优化

逆变器的设计过程中，如果当光伏的间距和朝向等具有一定的差异的时候，或者当一部分被阴影遮挡，则应该采用分散逆变的方式，如果光伏方阵的间距和朝向比较统一和集中，则应该采用集中逆变的方式设计逆变器。在集中逆变的方式的设计过程中，设计过程非常简便，安装和维护都比较方便，并且具有成本低、效率高的优点，输出电能的质量也能够得到保障，但是不能对故障很好的预防。在分散逆变的方式中，具有更好的节能效果，使电能在输出的过程中损耗更少，控制和维护起来都更加方便，当部分出现故障的时候，整个系统依然可以正常运行，但是初始的成本较高[1]。

1.3 光伏系统的保护设计优化

在光伏系统的设计过程中，保护设计是一个重点的内容，应该充分考虑到光伏受到雷电活动的不良影响，对于直击雷，应该扭转避雷带和避雷针。如果是由电磁感应产生的感应雷，可以通过安装防雷器进行解决。在实际的设计过程中，应该考虑到对光伏设备的保护，将其纳入到防范范围中。同时光伏系统也应该保护建筑的结构安全，不能破坏房屋的防水和稳定性[2]。

1.4 光伏发电电气系统的整体设计优化

在设计光伏发电的电气系统过程中，应该考虑到地区的实际情况，要合计建筑的整体特点以及电气设计相适应，不能使电气系统和建筑规划出现矛盾和干扰。因此在设计过程中是，首要的原则就是要保持光伏发电的电气系统设计要符合建筑的整体电气设计，并在此基础上对电气设备和系统进行优化和改造，这才是光伏发电电气系统设计的最根本的原则，另外，光伏发电具有一定的局限性，具有自身的发电特点，在光伏发电电气系统设计过程中，也应该考虑到这一点，应该结合建筑当地的天文信息、地理信息以及气候等方面的情况，根据这些实际的情况选择最佳的光伏组件，然后对光伏方阵的布局和朝向等进行设计[3]。选择装机容量之后，应该按照参数来对光伏组串进行设计，同时计算出光伏系统的发电量。

2 光伏发电电气系统的设计优化方向

智能电网是电网的未来发展方向，同时也是光伏发现的未来发展方向。在光伏发电的电气系统设计优化中，应该要针对现有的技术和流程进行优化，同时也应该在产业上对光伏发电提供支持。智能电网是电网技术的未来发展趋势，在光伏发电的电气系统设计中，同样可以引进人工智能技术的应用，将人工智能技术融合在光伏发电电气系统中，充分利用人工智能的模糊理论和神经网络系统，就可以对光伏发电电气系统的设备和线路等进行实时的监控，及时发现在运行过程中出现的问题，并及时解决，从而有效的保护系统的设备和线路的安全。在光伏发电的电气设备智能化中，应该根据能源的实际使用情况来对能源的使用进行自动调节，从而大大节约能源的使用。微电网是分布式光伏发电，可以向附近的电荷提供电能的特殊电网。微电网也是光伏发电的未来发展方向，可以实现对系统的自主运行和控制，并且将其并入到主网中[4]。对于光伏发电来说，在白天的发电量更大，但是用电量却更少，因此可以将其并入主网，将电能提供给附近用电量较大的区域，例如工程和公司等，从而提高对能源的利用效率。

3 结语

光伏发电电气系统的设计优化可以从整体上以及每一个环节和细节中实现，例如对光伏系统的保护设计、逆变器的设计以及光伏方阵的设计等都需要进行设计优化，从而不断完善光伏发电的电气系统设计，促进光伏产业的发展。

参考文献：

[1]赵川.光伏发电电气系统设计优化管理[J].建筑工程技术与设计，2016（2）：59-60.

[2]刘兴文，张红，严浩，张陆洲.一种新型高效太阳能光伏发电系统的设计及优化分析[J].电源技术应用，2015（9）：10-13.

[3]冯卫青，严峰峰.大型光伏电站电气汇集系统设计的讨论[J].应用能源技术，2013（4）：46-49.

[4]吕丹，潘甲龙.光伏发电系统优化设计的经济性和可靠性研究[J].太阳能，2013（17）：46-48.