光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)設計優(yōu)化管理探究

王博

摘要：當前，光伏發(fā)電已成為建筑節(jié)能的一種新趨勢，國家大力支持光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，讓光伏技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展。然而，光伏發(fā)電仍存在一些問題，尤其是在電氣系統(tǒng)設計上，不僅需要考慮到地理、環(huán)境的因素，還要與原有的電氣系統(tǒng)取得協(xié)調(diào)。

關鍵詞：光伏;電氣系統(tǒng);設計優(yōu)化

引言：

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科學技術(shù)的飛速進步，我國越來越重視新能源領域的發(fā)展。光伏發(fā)電是具有環(huán)保屬性的一種可再生能源發(fā)電形式，在近年來得到了越來越廣泛的應用。目前，光伏發(fā)電不僅在工廠、企業(yè)中得到了廣泛的應用，有的家庭用戶也使用了微型分布式光伏發(fā)電來進行節(jié)能發(fā)電。

1光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)的設計優(yōu)化內(nèi)容

1.1光伏方陣的設計優(yōu)化

在進行光伏系統(tǒng)設計前，應當充分全面的進行工程項目調(diào)研活動，對工程系統(tǒng)的自然環(huán)境、地理狀況、氣候條件、太陽能資源等進行充分的考察與研究，以此為基礎保證光伏方陣設計具有科學性、可實施性。在完成基礎工作后，對方陣進行準確的傾角設計，以偏離正南方向正負20度為光伏組件的最佳傾角。當不能保證正南方向方位角時，應當水平安裝光伏組件應。當傾斜角度超過10度時，應有效避免的組建上方存在積雪、積水和積灰等雜質(zhì)，通過去雜為光伏組件正常運行提供條件。

1.2逆變器的設計優(yōu)化

逆變器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中也是一個必不可少的部分。當太陽能板受到陽光輻射時，會產(chǎn)生直流電，但直流電通常不會直接被應用到電力系統(tǒng)中，而且當電力系統(tǒng)的電壓需要調(diào)整時，采用交流電的系統(tǒng)僅需增加一個變壓器，而采用直流電的系統(tǒng)需要的步驟和設備卻復雜很多。因此就需要逆變器來把直流電轉(zhuǎn)化為交流電，從而滿足供電需要。

1.3光伏系統(tǒng)的保護設計優(yōu)化

在光伏系統(tǒng)的設計過程中，保護設計是一個重點的內(nèi)容，應該充分考慮到光伏受到雷電活動的不良影響，對于直擊雷，應該扭轉(zhuǎn)避雷帶和避雷針。如果是由電磁感應產(chǎn)生的感應雷，可以通過安裝防雷器進行解決。在實際的設計過程中，應該考慮到對光伏設備的保護，將其納入到防范范圍中。同時光伏系統(tǒng)也應該保護建筑的結(jié)構(gòu)安全，不能破壞房屋的防水和穩(wěn)定性。

1.4光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)的整體設計優(yōu)化

對光伏系統(tǒng)進行電氣設計時，要充分考慮間和施工的實際環(huán)境情況，結(jié)合工程的整體要求與特點，避免出現(xiàn)規(guī)劃不足，與設計矛盾。進行光伏電氣系統(tǒng)設計時，要充分進行系統(tǒng)的現(xiàn)代化設計，考量對現(xiàn)有電氣設備及系統(tǒng)的優(yōu)化，提升電氣系統(tǒng)的質(zhì)量，延長其使用年限。除此之外，在進行光伏發(fā)電設計時，要結(jié)合其特點突破局限性，利用建筑物充分適應環(huán)境的特點，根據(jù)具體工程的地理條件、天氣狀況、氣候信息等，選擇最佳的光伏組件，以此為依據(jù)合理的設計光伏方陣的朝向與布局。選擇適宜的裝機容量，通常選擇最佳參數(shù)設計光伏組串，準確計算光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。

2光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)設計優(yōu)化管理

2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)智能跟蹤方法設計

太陽跟蹤器主要是為了滿足太陽能光伏電池組陣列跟隨太陽空間位置的變化，實時跟蹤太陽，使太陽能電池陣列與太陽保持垂直，接收到太陽輻射能量達到最大，以提高太陽能的轉(zhuǎn)化效率為基本的目的。

基于太陽軌跡的分時間歇式控制方式和光電傳感器連續(xù)跟蹤相結(jié)合的跟蹤方式，每一次調(diào)節(jié)過程先根據(jù)當?shù)氐乩砭暥群吞栁恢媚Ｐ陀嬎闾栜壽E，獲得各時刻太陽與當?shù)貎A角，對東西向進行每小時一次的角度改變，南北向進行每天一次的角度改變，分時對太陽能電池板角度粗調(diào)，再采用光電跟蹤方式，根據(jù)光敏傳感器檢測到的光強偏差信號，對太陽能電池板細調(diào)，保證太陽能電池板實時正對太陽，獲得最大光強。系統(tǒng)帶有限位行程開關，當太陽能電池板達到每天的極限位置后，限位開關輸出信號送入單片機控制單元，控制太陽能電池板東西向回歸到初始位置。

采用太陽軌跡跟蹤和光電跟蹤相結(jié)合的方式，根據(jù)當?shù)氐乩砭暥群图竟?jié)情況，建立以天和小時為單位的太陽高度角和水平角角度變化模型。再利用太陽能電池板上裝置的光電傳感器，采用光電跟蹤方式對太陽能電池板細調(diào)，保證實時對準跟蹤太陽，保證光能最大獲取效率。

2.2設計風光互補發(fā)電系統(tǒng)

從本質(zhì)上來講，風光互補發(fā)電系統(tǒng)，是將風力發(fā)電技術(shù)與光伏發(fā)電技術(shù)有效結(jié)合的系統(tǒng)，能夠根據(jù)地方的用電需求和資源配置，將二者共同應用，提高發(fā)電量的同時，加強電力供應的穩(wěn)定性，為當?shù)氐慕?jīng)濟建設與社會發(fā)展，提供更多的幫助，創(chuàng)造出更多的效益。風光發(fā)電系統(tǒng)與單一的技術(shù)系統(tǒng)不同，其是將風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)共同組合的發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)在運行過程中，并不會出現(xiàn)兩種技術(shù)相互沖突的情況。例如，風光互補發(fā)電系統(tǒng)中，風能和太陽能，可以獨立發(fā)電，也可以進行混合發(fā)電。具體選擇的發(fā)電形式，依據(jù)當?shù)氐那闆r而定。風光互補發(fā)電系統(tǒng)的研究和應用，針對電力供應與配置，產(chǎn)生了較大的積極作用?？刂撇糠种饕歉鶕?jù)風力大小、光照強度及負載變化情況，不斷地對蓄電池組的工作狀態(tài)進行切換和調(diào)節(jié)。

3光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)的設計優(yōu)化方向

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)的未來發(fā)展方向，同時也是光伏發(fā)現(xiàn)的未來發(fā)展方向。在光伏發(fā)電的電氣系統(tǒng)設計優(yōu)化中，應該要針對現(xiàn)有的技術(shù)和流程進行優(yōu)化，同時也應該在產(chǎn)業(yè)上對光伏發(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，在光伏發(fā)電的電氣系統(tǒng)設計中，同樣可以引進人工智能技術(shù)的應用，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)絡系統(tǒng)，就可以對光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)的設備和線路等進行實時的監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)在運行過程中出現(xiàn)的問題，并及時解決，從而有效的保護系統(tǒng)的設備和線路的安全。在光伏發(fā)電的電氣設備智能化中，應該根據(jù)能源的實際使用情況來對能源的使用進行自動調(diào)節(jié)，從而大大節(jié)約能源的使用。對于光伏發(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，從而提高對能源的利用效率。

結(jié)束語：

光伏發(fā)電系統(tǒng)因為其無污染、使用建設簡單的特點成為了我國新能源建設過程之中重點發(fā)展的對象，在光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計之中，設計人員要對系統(tǒng)的檢測安裝等多方面進行設計優(yōu)化，防治運行故障。

參考文獻：

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