關于山地光伏電站優(yōu)化設計問題的幾點探討

王世朋（華電電力科學研究院，杭州 310030）

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關于山地光伏電站優(yōu)化設計問題的幾點探討

王世朋（華電電力科學研究院，杭州 310030）

隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，我國已經(jīng)陸續(xù)開始建設山地光伏電站，在平原地區(qū)的光伏電站設計已經(jīng)無法滿足當前的山地光伏電站的需要，本文針對如何更好地提高山地光伏電站的質(zhì)量以及降低投資風險、保證安全運營等方面展開探討，并且結合山地的地形進行了一系列的探討，來為以后山地光伏電站的建設提供更好的指導。

山地光伏電站；優(yōu)化設計；理論探討

在當前我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、不斷增長的能源需求以及更好的促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展的情況下，光伏發(fā)電因其獨特的優(yōu)勢而受到全國各地的廣泛推廣，在今后也將成為全球的主要能源。近年來，我國的分布式光伏電站利用形式在全國范圍內(nèi)得到快速的發(fā)展，而且產(chǎn)業(yè)的規(guī)模也在迅速的擴大之中。

就目前來說，我國國內(nèi)的大型光伏電站建設在具有豐富的太陽能資源，自然條件惡劣但是較為低產(chǎn)的土地之上，并且主要集中于我國的西北地區(qū)，但是隨著光伏電站容量的持續(xù)增加，地勢較為平坦、條件較好的土地資源也在逐年減少，山地成為了光伏電站建設的重要用地。

1　關于山地光伏電站優(yōu)化設計問題的提出

近年來，伴隨著我國光伏市場的不斷發(fā)展變化，國內(nèi)對于能源的需求量也不斷增加，而壞境污染問題越來越成為當前急劇解決的問題，為了更好地加強環(huán)境建設，保護我們賴以生存的壞境，我國加大了清潔能源的發(fā)展力度，對于太陽能發(fā)電也予以了高度的重視。

加快山地光伏電站的建設，成為了一項十分重要的任務，新形勢下，如何加強環(huán)境建設，迫在眉睫。當前我國的光伏電站受到地理因素、當?shù)貧夂驐l件、設備等因素的影響，在建設過程中困難重重。自2013年，我國陸續(xù)在云南、四川等地區(qū)建設光伏電站，但是由于在設計過程中對于環(huán)境因素考慮不周，導致山地光伏電站在建設過程當中存在著諸多隱患。

2　山地光伏電站的特點以及設計難度分析

在當前來說，我國的光伏電站設計的經(jīng)驗不足，山地光伏電站主要是在山地以及丘陵等較為復雜的地勢條件下建設光伏發(fā)電站，而建設的場地一般來說都是荒漠化地區(qū)，面臨著土地面積大小不等、分散不均以及設計難度較大等問題，但是相對而言土地的成本較低，由于該地區(qū)人煙稀少，也就方便進行進一步的管理，當?shù)厝嗣竦母蓴_程度就較小。光伏電站近年來由于受到地形地貌等因素的影響，相比較于地勢平坦的地區(qū)來說，存在著自然條件協(xié)調(diào)性差、匹配的損失較大，以及設計施工困難，對于成本的控制難度大等問題。

2.1 設計難點

一般而言，光伏電站的設計可以根據(jù)場地進行統(tǒng)一的部署規(guī)劃，每個子方陣的容量一般為1MW，形狀為長方形，在設計過程中，組件的安裝通常是以最佳傾斜角進行安裝，另外，也要根據(jù)當?shù)氐臍v史極限溫度來計算最大值或者最小值。在光伏電站的安裝時都會以最佳的傾斜角進行安裝，在斜面能夠接受到的輻射量最大化，在不考慮其他因素時，光伏組件的接受量也達到最大化，電量達到最大化，投資效益也該達到最大化。要注意在土地面積一定而組件傾角不一定的時候，組件傾斜角以及發(fā)電量之間的變化，也可以通過仔細的分析來更好的確定最優(yōu)傾斜角，這樣有助于提高其綜合效益。根據(jù)光伏電站進行建設的經(jīng)驗，可以對經(jīng)濟財務內(nèi)部的回收效益進行系統(tǒng)的分析，來達到最優(yōu)化。

在選擇設備的時候，可以根據(jù)國家標準和當?shù)氐淖匀粭l件，選擇經(jīng)濟性較高，安全系數(shù)較高的設備。在保證系統(tǒng)設備具有較高的匹配度時，要注意系統(tǒng)的效率，使設備的安全性以及經(jīng)濟性達到最優(yōu)化。為了更好地保障設計效果的最優(yōu)化，可以根據(jù)當?shù)氐牡刭|(zhì)條件以及自然條件來進行系統(tǒng)設計。設計時也要注意道路、消防、排水設施，為了更好地保障電站的安全性，也可以適當?shù)慕档屯顿Y、注意減少對地表的影響。

2.2 光伏電站的設計難點

在進行光伏電站的建設時，需要注意施工前期的準備，場址也要選擇遠離城市以及交通主干道的位置，如果前期的準備工作沒有做好就會對整個工程的布局造成較大的困擾，為后期的建設埋下隱患，因此，在對山地建筑施工充分分析的基礎上，需要做好準備工作，以制定出科學合理的施工措施。一般而言，選址選在未經(jīng)開發(fā)的山地上，此時的山地往往被地表的植物所覆蓋，地表高低起伏較大，地形差異也較大，場地容易形成山風，倘若按照以前的構造勢必會導致支架的損害。山地的地勢坎坷不平以及局部地區(qū)的不平整，以及施工過程當中人員、設備的危險性較高，都會加大建設的難度，另一方面，在當前來說，適合建設光伏電站的山地一般都是沙化、石漠化地帶，土地的穩(wěn)定性差，在遭遇雨季時，山水匯流，會導致山體坍塌以及山體滑坡等自然災害頻發(fā)。

山地光伏電站由于海拔、地勢等因素對于基礎設施的強度高，在施工過程中，施工對于原材料以及施工的方法都較為嚴格，再加上山地表面的風化巖、白云巖等因素，使得其硬度較大，施工的難度以及成本也會提高。

3　山地光伏電站的消防設計

我國的大部分地區(qū)都屬于季風性氣候，分為明顯的旱雨兩季，由于山地地區(qū)的草木相對較多，容易因為人為因素導致大范圍火災，這樣山地光伏電站在旱季以及冬季都會形成重要的防火工作，因此，在光伏電站的設計中，我們要充分考慮到防火設備的建設。防火設備是山地光伏電站設計過程中的一個重點因素，但是卻因為種種原因被設計人員忽視，我國的山地光伏電站也沒有一定的行業(yè)規(guī)范，但是如果光伏場地沒有防火設計，加上山地光伏電站也會受到地理條件等因素的限制，消防車無法到達起火點，這樣一來，一旦光伏電站起火，很多的營救工作就無法及時開展，也會對山地光伏電站的投資造成巨大傷害。

（1）山地光伏電站的邊界都需要有圍欄設計，在圍欄的外側(cè)也需要有防火地帶進行隔離，在圍欄外修建道路，除了具備有隔離功能，還能夠主動承擔消防通道的作用。受山地地形的限制，如果無法進行道路的修建，建立起圍欄，也能夠很好地起到隔離防護的作用。

（2）山地光伏電站由于面積較廣，地形復雜，存在著諸多的問題。電站設計需要充分考慮到各個方面的問題。在設計視頻監(jiān)控的時候，可以增加紅外線功能，盡可能的考慮在匯流箱附近增加感溫探頭，以更好的降低成本，達到有效防火的功能。

（3）光伏電站的設計需要考慮定期清除雜草，對于雜草清潔不能用化學用品，而應該采用人工除草的方式，因為化學除草劑的使用不僅會造成一定的環(huán)境損害，而且很可能導致植被破壞。

4　結束語

在山地光伏電站的設計過程中，土建、機電以及電氣的設計相對來說較為成熟，但是相對來說整個設計還是不夠成熟，對于光伏電站在前期也沒有做到統(tǒng)籌考慮，在建設之后，又往往會出現(xiàn)問題，需要進行技術改進。因此，對于山地光伏電站的設計來說，需要充分的考慮到各個方面的問題，以避免不必要的麻煩，盡可能的降低成本，提高效益。

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王世朋（1988-），男，浙江杭州人，碩士，研究方向為光伏電站設計及開發(fā)。

TM615

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2095-2066（2016）07-0070-02

2016-2-10