光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化管理分析

曲平超

【摘 要】 近年來，隨著城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)得到了快速的發(fā)展，在建筑的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，光伏發(fā)電是一種建筑節(jié)能的重要措施，是為了符合現(xiàn)階段各行各業(yè)都倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的理念，國(guó)家對(duì)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)也提出了大力的支持，使我國(guó)的光伏技術(shù)得到了大力的發(fā)展。但是從目前的情況來看，在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，光伏發(fā)電的使用還存在著一些問題，本文主要對(duì)光伏發(fā)電的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化管理進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】 光伏發(fā)電 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 優(yōu)化管理

隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，在建筑行業(yè)中，人們對(duì)新能源和清潔能源提出了更高的重視，光伏能源是一種環(huán)保、清潔的能源，近年來在很對(duì)行業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用，國(guó)家也提出了很高的重視。在建筑工程中，引入光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)是一種新型的發(fā)展模式，無論是在技術(shù)上還是產(chǎn)業(yè)上都得到了很大的飛躍，可以保持人們正常生活和生產(chǎn)，同時(shí)又能夠有效的節(jié)約能源，對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展具有很重要的意義。

1 光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化內(nèi)容

在建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，運(yùn)用光伏發(fā)電是一種將太陽能輻射轉(zhuǎn)化為電能的有效方法，在建筑電氣系統(tǒng)中，主要有獨(dú)立光伏系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏系統(tǒng)和智能微網(wǎng)光伏系統(tǒng)。在電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，充分利用光伏發(fā)電提供能源，主要在偏遠(yuǎn)的地區(qū)以及農(nóng)村等交通不便的地區(qū)非常適用。光伏發(fā)電是一種綠色的發(fā)電形式，歸于構(gòu)建環(huán)境友好型的建筑來說是非常重要的，光伏作用一種取之不盡、用之不竭的能源，并且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，所以是非常實(shí)用的。按照建筑工程的電氣設(shè)計(jì)規(guī)范來看，在光伏發(fā)辮的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)該包括光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明、電氣系統(tǒng)圖、光伏電池的排列圖和連線圖以及設(shè)備的安裝布置圖等。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該考慮到供電的類型。

1.1 光伏方陣的設(shè)計(jì)優(yōu)化

在對(duì)光伏系統(tǒng)的方陣進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該充分考慮到當(dāng)?shù)氐臍夂?、地理情況以及太陽能資源，這些都是方陣設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。在方陣設(shè)計(jì)中，應(yīng)該將光伏組件偏離正南方向正負(fù)20度作為最佳的傾角。如果方位角不是正南方向，光伏組件應(yīng)該進(jìn)行水平安裝。當(dāng)傾角大于10度，可以有效的防止組件表面積雪、積水和積灰等，從而保障光伏組件的正常運(yùn)行。

1.2 逆變器的設(shè)計(jì)優(yōu)化

逆變器的設(shè)計(jì)過程中，如果當(dāng)光伏的間距和朝向等具有一定的差異的時(shí)候，或者當(dāng)一部分被陰影遮擋，則應(yīng)該采用分散逆變的方式，如果光伏方陣的間距和朝向比較統(tǒng)一和集中，則應(yīng)該采用集中逆變的方式設(shè)計(jì)逆變器。在集中逆變的方式的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)過程非常簡(jiǎn)便，安裝和維護(hù)都比較方便，并且具有成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，輸出電能的質(zhì)量也能夠得到保障，但是不能對(duì)故障很好的預(yù)防。在分散逆變的方式中，具有更好的節(jié)能效果，使電能在輸出的過程中損耗更少，控制和維護(hù)起來都更加方便，當(dāng)部分出現(xiàn)故障的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)依然可以正常運(yùn)行，但是初始的成本較高[1]。

1.3 光伏系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化

在光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，保護(hù)設(shè)計(jì)是一個(gè)重點(diǎn)的內(nèi)容，應(yīng)該充分考慮到光伏受到雷電活動(dòng)的不良影響，對(duì)于直擊雷，應(yīng)該扭轉(zhuǎn)避雷帶和避雷針。如果是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)雷，可以通過安裝防雷器進(jìn)行解決。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該考慮到對(duì)光伏設(shè)備的保護(hù)，將其納入到防范范圍中。同時(shí)光伏系統(tǒng)也應(yīng)該保護(hù)建筑的結(jié)構(gòu)安全，不能破壞房屋的防水和穩(wěn)定性[2]。

1.4 光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)優(yōu)化

在設(shè)計(jì)光伏發(fā)電的電氣系統(tǒng)過程中，應(yīng)該考慮到地區(qū)的實(shí)際情況，要合計(jì)建筑的整體特點(diǎn)以及電氣設(shè)計(jì)相適應(yīng)，不能使電氣系統(tǒng)和建筑規(guī)劃出現(xiàn)矛盾和干擾。因此在設(shè)計(jì)過程中是，首要的原則就是要保持光伏發(fā)電的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要符合建筑的整體電氣設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)電氣設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改造，這才是光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最根本的原則，另外，光伏發(fā)電具有一定的局限性，具有自身的發(fā)電特點(diǎn)，在光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，也應(yīng)該考慮到這一點(diǎn)，應(yīng)該結(jié)合建筑當(dāng)?shù)氐奶煳男畔?、地理信息以及氣候等方面的情況，根據(jù)這些實(shí)際的情況選擇最佳的光伏組件，然后對(duì)光伏方陣的布局和朝向等進(jìn)行設(shè)計(jì)[3]。選擇裝機(jī)容量之后，應(yīng)該按照參數(shù)來對(duì)光伏組串進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)計(jì)算出光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。

2 光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方向

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)的未來發(fā)展方向，同時(shí)也是光伏發(fā)現(xiàn)的未來發(fā)展方向。在光伏發(fā)電的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，應(yīng)該要針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)和流程進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)也應(yīng)該在產(chǎn)業(yè)上對(duì)光伏發(fā)電提供支持。智能電網(wǎng)是電網(wǎng)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)，在光伏發(fā)電的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，同樣可以引進(jìn)人工智能技術(shù)的應(yīng)用，將人工智能技術(shù)融合在光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)中，充分利用人工智能的模糊理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，就可以對(duì)光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)的設(shè)備和線路等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，并及時(shí)解決，從而有效的保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)備和線路的安全。在光伏發(fā)電的電氣設(shè)備智能化中，應(yīng)該根據(jù)能源的實(shí)際使用情況來對(duì)能源的使用進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而大大節(jié)約能源的使用。微電網(wǎng)是分布式光伏發(fā)電，可以向附近的電荷提供電能的特殊電網(wǎng)。微電網(wǎng)也是光伏發(fā)電的未來發(fā)展方向，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自主運(yùn)行和控制，并且將其并入到主網(wǎng)中[4]。對(duì)于光伏發(fā)電來說，在白天的發(fā)電量更大，但是用電量卻更少，因此可以將其并入主網(wǎng)，將電能提供給附近用電量較大的區(qū)域，例如工程和公司等，從而提高對(duì)能源的利用效率。

3 結(jié)語

光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化可以從整體上以及每一個(gè)環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)中實(shí)現(xiàn)，例如對(duì)光伏系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)計(jì)、逆變器的設(shè)計(jì)以及光伏方陣的設(shè)計(jì)等都需要進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，從而不斷完善光伏發(fā)電的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙川.光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化管理[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（2）：59-60.

[2]劉興文，張紅，嚴(yán)浩，張陸洲.一種新型高效太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化分析[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2015（9）：10-13.

[3]馮衛(wèi)青，嚴(yán)峰峰.大型光伏電站電氣匯集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的討論[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2013（4）：46-49.

[4]呂丹，潘甲龍.光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性研究[J].太陽能，2013（17）：46-48.