光伏发电站系统的优化设计建设探讨

2020-11-27陶栋

建材发展导向 2020年10期

陶栋

（山东昱兴电力有限公司，山东东营 257000）

太阳能是降低污染、解决全球能源问题最有前景的技术途径，近年来随着光电转换元件转换能力的提高和价格的降低，大容量光伏电站大量建设并并网发电。导致光伏电站和输电线路无功损耗也在增加，为此需要光伏电站安装无功补偿装置，具备无功容量，以保证电网发生故障时，能满足低电压功率穿越，使整个电网的电压得到支持。

1 工作原理

这一工作原理主要是指对太阳能源的转化，通过控制器能够加强电路以及用电的控制，同时，有利于保证多余电能的适应，对于太阳能电力使用过程，需要通过畜电池来实现能源的转换。但在一定条件下，夜晚时期，太阳能系统可能会出现畜电池以及用电的控制，在太阳能系统电池出现问题时，也能够利用畜电池来进行控制，逆变器，交流配电柜、防雷系统、汇流箱、直流配电柜、环境监测系统、监控系统等设备组成。

2 光伏发电站系统的优化设计建设措施

2.1 提高太阳能资源计算分析的准确性

对太阳能资源进行准确的计算分析，是优化光伏发电站系统设计的基本前提。因此设计人员应首先根据光伏发电站系统建设区域的太阳辐射的实际变化情况来对资源条件相关数据信息的准确性和有效性进行验证分析，同时在选择代表性数据时应科学运用统计概率的计算方法。同时，设计人员还应全面分析光伏发电站系统所在区域的气象条件和环境因素，从而对资源损失系数以及各种影响因素加以明确。此外，在计算太阳位置参数时应提高计算公式选择的科学性和合理性，从而提高计算结果的准确性，对阵列面的辐射量进行优化，从而有效将由于参数选择以及计算软件应用方面的不同而产生的误差控制在合理的范围内。此外，在计算辐射量时应将光伏发电站系统的实际阵列面作为基础，合理选择计算模型，提高计算分析结果的精度，从而为计算光伏发电站系统的间距和发电量以及发电站的收益分析提供更加可靠的参考数据。

2.2 光伏组件选型

电池组件是光伏发电系统的重要组成部分，也是将光能转换成电能的基本组成单元，当前的光伏电池主要有：多晶体硅电池、单晶硅电池、薄膜电池以及聚光电池等。在光伏电池的选择中要充分考虑到电能转换效率和成本两个方面，不同的光伏电池具有不同的优点，由于单晶硅和多晶硅电池的制造技术相对成熟、产品的性能比较稳定、使用寿命长以及光电转化效率较高等，被广泛的应用于并网光伏发电站中。多晶硅太阳能电池的功率规格较多，由5~300 Wp 在当前国内具有生产厂商，在工程实际订货中需要综合考虑组件效率、技术成熟性、市场占有率，以及采购订货时的可选择余地。

2.3 接地及防雷

如果要稳定光伏发电系统运行，就需要采取防雷措施来保护系统器件，同时，还要考虑外在因素对系统设备的影响，本系统设有防雷接地系统。在施工期进行基础建设的同时，用-40×4 的扁钢可靠焊接，形成人工接地体，接地电阻范围限制在4 欧姆以内，同时，还要为配电室放置避雷针，高度限制为15 米之内，并将这一位置作为地线，方法能够根据以上来进行。所有的机柜要有良好的接地。对于直流的保护措施，需要电池支架来与地进行良好的接触，并通过与电缆相连接，来为配电保护装置提供重要保证，通过设置多级保护装置有利于防止设备出现问题。在采取保护措施的过程中，需要加强与用户之间的交流负载，从而最大程度上防止设备出现损坏，也能够进行电流汇总，因此，要重视防雷措施的交流。

2.4 可布置地面坡度范围

设计人员在光伏发电站选址时，应对场地地形地貌进行深入勘测并分析数据，对场地的可利用性提出科学的结论，避免当场地坡度较大或地势过于复杂时，为满足项目容量，对山地进行大范围场地平整，对原始植被保护和水土保持造成影响。原则上为当场地阴坡或者东西向坡坡度小于冬至日09：00—15：00 太阳高度角时均可布置。但实际工程中，由于受方阵间距大以及施工困难的影响，可布置场地坡度达不到上述范围。光伏发电站普遍采用履带式液压打桩机打孔或钻孔。履带式液压打桩机出厂规定空载爬坡能力为25°~30°，但现场无辅助条件下进行施工时，打桩机的极限爬坡能力为15°（地貌以岩石为主） ~20°（地貌以沙土为主）。地面坡度超出20°时，打桩机必须借助工序繁琐的辅助工具进行施工；地面坡度超出25°时，施工机械的安全性无法得到保障，必须采用人工打孔。人工打孔的前提是地质为强风化岩，采用锚杆基础，当地质为坚硬岩石时人工打孔无法实现。

2.5 优化光伏组件的连接方式设计

在选择逆变器以及相关组件时应根据气象数据以及测光数据等确定其规格参数，合理设计光伏发电站系统的串并联方式。此外，设计人员还应综合考虑太阳辐射的实际变化以及相邻电站的发电情况对光伏发电站系统的影响，并根据计算结果对串并联方式进行进一步的优化。在优化光伏组件的串并联方式时，应将其输出电压控制在逆变器的工作电压以内。在选择串联组件的数量时应综合考虑环境温度、输入电压的最佳值以及太阳辐射值等因素，准确掌握各种因素之间的相互关系，提高串联设计的合理性。而在光伏发电站系统组件的串联设计中，在条件允许时其输出电压可以取最高值，以减少直流所产生的电能损耗。