关于光伏发电站系统优化设计的研究

大唐海南能源开发有限公司 梁宇航

当前，由于我国更加关注环境保护，由此对新能源产业有了更多的支持，并颁发了相应的支持政策，在这种情况下光伏产业实现了较好的成长。然而在现今进行光伏发电技术运用时，通常都会表现在电网相关的供电、配电、发电等方面，这样光伏发电站项目随之增加。然而一部分光伏发电站系统依旧有着很多的缺陷，这便会使得导致经济效益随之减弱，在这种情况下必须要借助对系统的优化而使得其应用效果得以增强。鉴于光伏发电的众多优势，应加大对于光伏发电站设计建设的优化工作，展开相应的工作时应该结合光伏发电站的具体类型展开科学选址，如若是地形相对特殊，则应借助行之有效的措施对系统设备组件展开合理选择，保证其经济性、高效性。

以现今光伏发电技术的具体情况来看，通常集中在和电网相关的供电、配发电等方面，然而以光伏发电站系统看依旧有着很多不足，所以须对系统展开相应的优化，以促使整体的效益得到增加。本文基于此展开分析。

1 绪论

借助新能源的利用能够对可持续发展起到极大的助力作用，而在政府层面为新能源产业带来了较多的政策。以新能源来看，太阳能因为存在着可再生性且没有污染，所以该项技术受到了相当程度的关注，在对应的应用技术上表现的相对成熟。

图1 光伏系统的并网结构

在这些年，由于光伏发电技术得到了持续性的进步，由此使得光伏发电站的数量出现了增加，并给很多区域进行了电力供应，也成为了电力系统里的重要组成，然而以光伏发电站的具体情况来看，在设计及建设时依旧有着一些不足，这对光伏发电的整体效益而言是极为不利的，所以必须要对光伏发电站的设计展开优化，促使设计的科学性得到增强，同时还要对不同设计方案的经济性展开优化。进行光伏发电站建设时，必须要对站址和设施等要点予以足够的重视，这样能够使得光伏发电站发挥出最大的社会经济效益[1]。

2 光伏发电站系统设计现存问题

2.1 光伏发电站选址方面

发电站尚未建设前，相应的工作人员必须展开选址查勘工作，要选择地形条件、施工用水、接入电网条件、太阳能资源水平等符合要求的地点。还要对所获取的信息展开全方位的分析论证，并且和相关部门展开资料的对接，这样能够保障所选取的位置最为科学，然而在具体的光伏发电站系统设计经过里往往会存在选址不当的情况，首先太阳能资源量偏差较大，由于国内太阳辐射数据依旧没有完备，在这种情况下工作人员展开相应的评定工作时没有结合标准进行，只是把侧重点放在卫星遥感数据方面，这样就使得数据有着极大的差异。还有部分工作人员为了可以达成财务指标，通常都会对资源进行刻意的放大，而这对于发电收益而言会产生极大的影响[2]。

其次，在本地负荷消纳方面的研判有着一定的缺失，因为现今部分光伏发电站周边的电网负荷消纳能力相对缺失，所以整个电站在限负荷方面也有着很大的不足，部分装机未投入生产。在这种情况下，工作人员展开选址作业时，必须要对所在区域的电网负荷消纳能力展开全方位的研判，由此保障项目能够更加精准科学。例如某±800kV 特高压直流输电工程，工作人员通过对周边电网分析后，选择利用跨区送电的方式实现了对能源的充分消纳。

再次，在对地形位置方面未实现有全方位的考量。现今很多光伏发电站被洪水等要素所影响，这就是由于在展开选址时没有从具体的情况出发，由此导致位置考量欠缺，假如有洪水涌入的话，那么便会急速汇聚，所以展开选址作业时必须要对本地的水流量等展开有效的评判，借助对应的疏导措施防止这一问题的出现。

2.2 系统设备组件选择不当

以光伏电站系统来看，通常由大量的设备组件所组成，所以在设备组件工作上也极为重要，这部分的工作会对光伏电站质量产生非常大的作用。现今，展开系统设备组件选择作业时，往往未能够对功率衰减予以足够的重视。展开发电量计算作业时，此环节的数据并没有被统计在内，工作人员更多的会使用更为理想的衰减系数，而以组件功率衰减的具体情况来看，和国家标准有着一定的不同，这必然会对最终的计算结果造成影响。

举例来讲，亿晶250多晶，其所存在好的并网时长是3.6个月，而在标称功率方面则是250，通过具体的检测其对应的功率是242.62，这样便表明出现了功率衰减，对应的值为7.38，而整体的衰减率则是达到2.95%。而在晶科255多晶方面，其存在的并网时长是3.6个月，对应的标称功率255，通过具体的检测对应的功率达到了247.94，由此能够看出功率衰减达到了7.03，整体的衰减率是2.76%。

在这种情况下，便对工作人员有了相应的要求，展开设备组件选择的经过里，必须要保障组件能够处于稳定的状态之下，同时还应该关注电量计算工作，特别是要对其中的衰减系数进行相应的修正，这样便会给电站的建设带来有效的支撑。展开设备组件选择作业时应重视逆变器的工作，会存在和组件匹配不良等问题，而这则是意味着即使在支出方面有了一定的节省，然而建设风险则是会提升[3]。

3 优化光伏发电站系统的设计

3.1 提高太阳能资源计算分析的准确性

对太阳能资源展开精准的研究，此为达成系统设计优化的基础，所以在设计人员方面必须结合发电站的具体位置从而对太阳辐射的具体情况展开全方位的分析，由此实现对数据的有效验证。而在进行代表性数据选择时，要借助统计概率等措施展开计算，并且设计人员要对发电站周边的整体环境展开全方位的研判，由此能够对资源损耗系数等不同因素进行有效的确定。

展开太阳位置参数计算时，必须要对所使用的计算公式予以有效的明确，确保科学合理性，这样所得到的结果便会更为精准，由此实现对阵列面辐射量的优化，这样所获取的结果便会更为科学精准，能够很好的防止由于参数及软件方面所造成的误差；展开对辐射量计算时，必须要把具体阵列面当成是基础，再科学的选取计算模型，使得获得的结果精度能够更为准确，这对于间距及发电量等工作会起到极大的参考价值[4]。

3.2 优化光伏组件的连接方式

以光伏发电站来看，其所对应的发电能力通常都会被太阳辐射和气象条件等因素所影响，所以展开逆变器等组建选取作业时，必须要结合气象数据和测光数据等对相应的规格参数进行明确，应该对串并联方式予以科学的设计。在设计人员方面必须全方位的考量太阳辐射的具体情况，同时还要对相邻电站的发电能力有着较好的掌握，且要结合计算的结果，从而对串联方式展开深层次的优化。而在对光伏组件串并联方式上，展开优化作业时，要把它的输出电压控制在逆变器的工作电压区间以内，选取串联组件数量少，必须要对环境温度等因素予以全方位的考量，还要对这些因素有着较好的掌握，由此使得串联设计的科学性能够得到极大的增强。

在进行串联设计作业时，假如条件允许的话，则是能够在输出电压方面取最高值，由此降低直流所造成的电能损耗，而在决定串流组件具体数量时必须要对环境温度等予以全方位的考量，同时还要分析太阳辐射值等要素，同时还要考虑直流损耗所造成的影响，最终科学的明确组件的性能参数，促使太阳能资源能够得到最大化的利用[5]。

3.3 优化光伏阵列的倾角设计

以并网集中式光伏发电站系统的设计为例，如果设计方案为固定安装的话，那么在光伏列阵方面，其所对应的最佳安装倾角则是要结合全年最大发电量值展开明确。如若设计方案使用的为自动跟踪的斜单轴安装方式时，在确定支架转动轴最佳倾角时则应综合考虑风载对支架结构稳定性的影响、建设成本以及全年发电量等多种因素。因此在设计光伏组件的布设方式时应对多种设计方案进行综合性的比较分析，在保证其技术指标符合相关的设计规范的基础上应提高设计的经济性，对设计方案进行合理的优化。

3.4 提高光伏发电站选址的科学性

进行光伏发电站建设时，必须要对站址展开有效的选择。在建设单位方面，应该从所选站址的具体情况出发，要把侧重点放在电网负荷、地理环境等要素上，由此展开全方位的整体分析。在进行站址选择时还要对地理特点予以足够的重视，假若是选取的相对平坦的地方，这可以给光伏发电站系统建设带来极大的便利。在客观条件方面受到限制的话，比方说在湿热的沿海地区进行发电站建设，那么展开选址时，必须要选取抑制防护PID 性能较好的区域。如果所选取的地区为山丘分布区域，则是要确保建站地区不会存在站址遮挡失配等情况。

在展开光伏发电站建设时还要对环境条件予以重视，假如所选取的区域有着较为频繁的雷电灾害，那么在进行具体建设时必须要注重防雷设施工作，这样能够避免光伏设施被破坏。假若所选取的区域呈现出年降雨量相对较大，整体的空气湿度较重的情况，施工经过里应该借助有效的防腐措施从而对设备展开处理，因为光伏发电站有着众多的类型，所以在建设时必须要结合具体的特征，从而取对应的站址。如若是光伏分布式发电站，其对应的功能为给周边地区提供电力供应，所以在建设选择时，应该尽可能的选取周边地区可以较好接入中低压电网的建筑或城市。而光伏集中式发电站由于其能够达到5MW 以上的容量，因此应进行选择在具有较高太阳能资源，以及气候条件比较有利的地区来建设光伏发电站系统。

3.5 提高光伏发电站组件选择的科学性

开展光伏发电站建设时，还必须要对系统设备的组件展开有效的选择，在组件选择层面必须要对极化腐蚀效应予以重视，同时还要考量应用效率等要素，并且还应该对设备的经济性展开全方位的分析。在建设方方面必须要对设备衰减问题予以深层次的分析，这是由于导致设备衰减的因素相对众多，通常有电势诱导，还有光致衰减等，借助对光伏发电站建设经验的有效整理能够看出，在第一年所对应的组件衰减率通常都处于2.5%左右，而之后对应的数值则是会小于0.8%，由于组件衰减通常很难完全解决，所以在进行光伏发电站建设时，必须要对系统内部的工作有予以重视，能够借助加设电池板等措施实现，这样可以使得衰减问题出现的概率大大降低。造成电池组件存在衰减的因素通常为热斑效应，因此展开相应的工作时应该尽可能的选取耐久性较强的热板。

4 结语

光伏发电站在展开具体的设计作业时，通常都会存在选址不当等现实问题，这些要素的出现会使得发电站的支出随之增加，而整体的应用效果则会大大减弱，所以必须要从光伏发电站的具体情况出发，对相应的设计建设予以优化，且要结合发电站的具体情况，由此对系统设备组件进行科学的选取，最终保障发电站能够带来更多的社会经济效益，助力于国民经济的长远健康发展。