光伏发电电气系统设计优化管理探究

王博

摘要：当前，光伏发电已成为建筑节能的一种新趋势，国家大力支持光伏产业的发展，让光伏技术得到了突飞猛进的发展。然而，光伏发电仍存在一些问题，尤其是在电气系统设计上，不仅需要考虑到地理、环境的因素，还要与原有的电气系统取得协调。

关键词：光伏;电气系统;设计优化

引言：

随着经济的不断发展和科学技术的飞速进步，我国越来越重视新能源领域的发展。光伏发电是具有环保属性的一种可再生能源发电形式，在近年来得到了越来越广泛的应用。目前，光伏发电不仅在工厂、企业中得到了广泛的应用，有的家庭用户也使用了微型分布式光伏发电来进行节能发电。

1光伏发电电气系统的设计优化内容

1.1光伏方阵的设计优化

在进行光伏系统设计前，应当充分全面的进行工程项目调研活动，对工程系统的自然环境、地理状况、气候条件、太阳能资源等进行充分的考察与研究，以此为基础保证光伏方阵设计具有科学性、可实施性。在完成基础工作后，对方阵进行准确的倾角设计，以偏离正南方向正负20度为光伏组件的最佳倾角。当不能保证正南方向方位角时，应当水平安装光伏组件应。当倾斜角度超过10度时，应有效避免的组建上方存在积雪、积水和积灰等杂质，通过去杂为光伏组件正常运行提供条件。

1.2逆变器的设计优化

逆变器在光伏发电系统中也是一个必不可少的部分。当太阳能板受到阳光辐射时，会产生直流电，但直流电通常不会直接被应用到电力系统中，而且当电力系统的电压需要调整时，采用交流电的系统仅需增加一个变压器，而采用直流电的系统需要的步骤和设备却复杂很多。因此就需要逆变器来把直流电转化为交流电，从而满足供电需要。

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。

1.4光伏发电电气系统的整体设计优化

对光伏系统进行电气设计时，要充分考虑间和施工的实际环境情况，结合工程的整体要求与特点，避免出现规划不足，与设计矛盾。进行光伏电气系统设计时，要充分进行系统的现代化设计，考量对现有电气设备及系统的优化，提升电气系统的质量，延长其使用年限。除此之外，在进行光伏发电设计时，要结合其特点突破局限性，利用建筑物充分适应环境的特点，根据具体工程的地理条件、天气状况、气候信息等，选择最佳的光伏组件，以此为依据合理的设计光伏方阵的朝向与布局。选择适宜的装机容量，通常选择最佳参数设计光伏组串，准确计算光伏系统的发电量。

2光伏发电电气系统设计优化管理

2.1光伏发电系统智能跟踪方法设计

太阳跟踪器主要是为了满足太阳能光伏电池组阵列跟随太阳空间位置的变化，实时跟踪太阳，使太阳能电池阵列与太阳保持垂直，接收到太阳辐射能量达到最大，以提高太阳能的转化效率为基本的目的。

基于太阳轨迹的分时间歇式控制方式和光电传感器连续跟踪相结合的跟踪方式，每一次调节过程先根据当地地理纬度和太阳位置模型计算太阳轨迹，获得各时刻太阳与当地倾角，对东西向进行每小时一次的角度改变，南北向进行每天一次的角度改变，分时对太阳能电池板角度粗调，再采用光电跟踪方式，根据光敏传感器检测到的光强偏差信号，对太阳能电池板细调，保证太阳能电池板实时正对太阳，获得最大光强。系统带有限位行程开关，当太阳能电池板达到每天的极限位置后，限位开关输出信号送入单片机控制单元，控制太阳能电池板东西向回归到初始位置。

采用太阳轨迹跟踪和光电跟踪相结合的方式，根据当地地理纬度和季节情况，建立以天和小时为单位的太阳高度角和水平角角度变化模型。再利用太阳能电池板上装置的光电传感器，采用光电跟踪方式对太阳能电池板细调，保证实时对准跟踪太阳，保证光能最大获取效率。

2.2设计风光互补发电系统

從本质上来讲，风光互补发电系统，是将风力发电技术与光伏发电技术有效结合的系统，能够根据地方的用电需求和资源配置，将二者共同应用，提高发电量的同时，加强电力供应的稳定性，为当地的经济建设与社会发展，提供更多的帮助，创造出更多的效益。风光发电系统与单一的技术系统不同，其是将风力发电系统和光伏发电系统共同组合的发电系统。该系统在运行过程中，并不会出现两种技术相互冲突的情况。例如，风光互补发电系统中，风能和太阳能，可以独立发电，也可以进行混合发电。具体选择的发电形式，依据当地的情况而定。风光互补发电系统的研究和应用，针对电力供应与配置，产生了较大的积极作用。控制部分主要是根据风力大小、光照强度及负载变化情况，不断地对蓄电池组的工作状态进行切换和调节。

3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。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。

结束语：

光伏发电系统因为其无污染、使用建设简单的特点成为了我国新能源建设过程之中重点发展的对象，在光伏发电系统的设计之中，设计人员要对系统的检测安装等多方面进行设计优化，防治运行故障。

参考文献：

[1]马欢.解析光伏发电系统电气设计方案[J].低碳世界.2017（31）

[2]邵小雷.分布式光伏发电系统的电气设计研究[J].山东工业技术.2016（08）

[3]于皓伟.光伏发电电气系统设计优化管理[J].无线互联科技.2018（16）