光伏电站的设计技术研究

2019-06-27韩大华

科技资讯 2019年9期

韩大华

摘要：光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将太阳光能直接转变为电能的一种技术，主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。光伏发电属于无排放、无污染、无噪音、无辐射，是绿色环保的清洁能源。该文介绍了一座拟建于高原地区的光伏电站的设计方案，并对组件的安装倾角、阵列间距等进行了建模与分析。

关键词：组件陣列光伏

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）03（c）-0028-02

光伏发电项目因具有安全可靠、无噪声、无污染排放外等优点[1]，受到业主的青睐，对于拟建于高原地区的光伏项目，由于其海拔高度原因，一方面具有良好的太阳能资源;另一方面也对工程建设来了技术困难，如高度、温度变化大、高风速等。

1 设计方案

（1）选择315W多晶硅光伏组件，共计安装组件162432块，总直流装机容量为51MW。

（2）以并网逆变器额定输出功率为准，交流装机容量为60MVA;考虑高海拔降容因素，单台逆变器额定输出功率由2500kVA降至2200kVA。

2 光伏组件选型

光伏组件的选型一般综合考虑目前已商业化的各种光伏组件的产业形式、技术成熟度、运行可靠性、未来的技术发展趋势等，并结合该项目的自然环境、施工条件、交通运输状况，经技术经济综合比较，选用适合大型并网光伏电站使用的光伏组件类型。

因此选用当前国际光伏电站设计采用的主流产品[3]，即封装315Wp多晶硅光伏组件，同类比较具有如下优点。

（1）315Wp组件将比315W组件减少占地面积约1.6%。

（2）可减少光伏支架成本约1.6%，以及相应的安装施工费用。

（3）减少直流线缆成本和线缆损耗。

（4）电气接点数目下降，降低了系统故障率;并减少运维期间的检修工作量和由于接点故障造成的发电效益损失。

（5）提高光伏供货商选择范围，控制设备成本，确保建设和运营期的设备及时供货。

3 组件安装倾角确定

当前，气象数据库中所提供的来自于地面观测站点或者卫星监测的太阳能辐射量数据一般都是水平面辐射量，工程上可通过气象学插值方法由附近的气象观测站点数据推算出光伏电站所在地的水平面太阳能辐射量[2]。然而，为了使得光伏组件表面接受到更多的太阳能，都需要将光伏组件一定的倾斜角度进行安装。倾斜面实际所获得的太阳辐射量，与多种因素相关，如经纬度、斜面倾角、斜面方位角、海拔高度、不同地面类型的散射等。

4 组件支架单元设计

该项目采用72片光伏电池组件，并以组件长边水平横置方式安装在支架系统上，这种组件长边横置安装方式有利于减少发生水平阴影遮挡时的造成的组件输出损失。如图1所示，如光伏组件竖向放置，最下一排电池片被遮挡时，三只旁路二极管将全部导通，理论上整块光伏组件将几乎没有功率输出;如组件横向放置，最下一排电池片被遮挡时，仅有一只旁路二极管导通，其输出功率约为正常输出功率的2/3;因此横向方式因遮挡引起的损失更小。

5 阵列间距计算与分析

为了避免光伏阵列之间出现阳光遮挡降低发电效率和光伏组件热斑效应，因此，项目所在地位置，光伏电池组件前后阵列间距（见图2）可按下式计算。

式中：

Φ为当地地理纬度，项目所在地为-17.770°;

L为倾斜面长度，考虑取值为4m;

β为阵列倾角，取20°;

D为阵列间距。

利用PVSYST软件，根据阵列前后行间距、组件安装水平倾角、方位角、支架外形等参数，进行了远场阴影仿真分析。仿真参数如图3所示。

光伏阵列由于前后排遮挡造成的发电损失仿真结果如图4所示，其结果显示，在采用当前参数布置时，理论前后支架相互所制造阴影损失为1.7%，优于一般光伏工程设计参数。

6 结语

综上所述，光伏发电部分主要电气设计如下。

光伏电站总共由24个光伏发电单元构成，每个光伏发电单元中，6768块315Wp多晶光伏电池组件安装于188座光伏支架单元上;每座光伏支架单元按照水平9块，垂直4块方式安装36块光伏组件;光伏组件长边水平安装;每个光伏发电单元的光伏组件构成376个组串单元。此方案满足了良好的技术和经济指标。