光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的經(jīng)濟性和可靠性分析

李新宇

中核匯能有限公司 北京 100071

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)概述

進入21世紀，我國的經(jīng)濟實力不斷提高，在進行社會經(jīng)濟建設(shè)的同時，對石化資源的需求也水漲船高，同時也對生態(tài)環(huán)境造成了惡劣的影響。太陽能作為一種清潔衛(wèi)生且無污染的可再生資源，近些年逐漸受到了社會各界的廣泛重視，以期望其能夠取代傳統(tǒng)的石化資源，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。

經(jīng)過科研人員的不懈努力，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)運而生。簡單來說，光伏發(fā)電系統(tǒng)指的是通過半導(dǎo)體具有的光伏特征，將光能直接轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)[1]。相比于傳統(tǒng)的火力發(fā)電，光伏發(fā)電具有諸多優(yōu)勢，例如不制造廢氣廢水、無污染、無噪音、安全可靠、建設(shè)成本低廉、使用范圍更廣泛、使用壽命較長、易于保養(yǎng)與維護等。

2 現(xiàn)階段光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計中存在的不足之處

近些年，光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展已日趨成熟，但是在系統(tǒng)設(shè)計當中依然存在一定的不足之處，最為明顯的一點就是效率問題。現(xiàn)階段的光伏發(fā)電系統(tǒng)在設(shè)計過程當中忽視了系統(tǒng)效率對相關(guān)電氣設(shè)備造成的影響，往往導(dǎo)致了電氣設(shè)備在運行當中造成了不必要的浪費，而且電氣設(shè)備的制造成本較為昂貴，使電站的建設(shè)與運營成本也跟著水漲船高，其可靠性也隨之大打折扣，長期如此將會對光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與推廣造成一定的不利影響。

3 影響光伏發(fā)電系統(tǒng)效率的主要因素

3.1 電子元器件損壞

光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成可分為子系統(tǒng)與電子元器件，電子元器件損壞是影響光伏發(fā)電系統(tǒng)效率的主要因素之一。電子元器件涵蓋了二極管、電感元件、電阻元件、電容元件、通信元件、電磁元件等諸多組成部分，任意一個元件發(fā)生損壞，如果不能及時排除并進行修理，都會使整個系統(tǒng)的運行效率大打折扣，從而無法保障系統(tǒng)優(yōu)化的經(jīng)濟性與可靠性[2]。

3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計存在缺陷

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計主要分為軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)，如果軟件系統(tǒng)部分存在設(shè)計上的缺陷或者是操作方式不合理，會導(dǎo)致整個系統(tǒng)出現(xiàn)運行上的錯誤，從而影響系統(tǒng)的運行效率。在硬件系統(tǒng)方面，有些硬件系統(tǒng)制造商為了降低生產(chǎn)成本，使用了質(zhì)量較差的生產(chǎn)材料，導(dǎo)致電子元器件質(zhì)量不過關(guān)，也會為系統(tǒng)的有效運行帶來了不利影響。

3.3 系統(tǒng)違規(guī)操作與維修不當

光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為嚴密，如果對其進行違規(guī)操作或維修不當會縮短系統(tǒng)的使用壽命，從而影響系統(tǒng)的運行效率。例如，在我國一些電力資源較為匱乏的地區(qū)，由于當?shù)鼐用駥夥l(fā)電系統(tǒng)的知識了解不足，直接通過蓄電池取電，這一舉動會導(dǎo)致繼電器中的電力無法長期保持在飽滿的狀態(tài)，從而發(fā)生虧電的狀況，使光伏發(fā)電系統(tǒng)無法正常運行。除此之外，一些住戶并沒有在其住處安裝避雷設(shè)施，導(dǎo)致系統(tǒng)容易在雷雨天當中受到雷擊并損壞，從而使系統(tǒng)的正常運行受到影響，在遭受經(jīng)濟損失的同時也帶來了安全隱患。

4 光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化策略

4.1 保證系統(tǒng)電子元器件的質(zhì)量安全可靠

為了確保系統(tǒng)能夠在運行中達到最高的效率，電子元器件的質(zhì)量至關(guān)重要。企業(yè)單位在采購電子元器件時務(wù)必嚴格把關(guān)，加大監(jiān)管力度，以確保采購的電子元器件質(zhì)量安全可靠。

4.2 優(yōu)化光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計方案

對光伏發(fā)電的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計可分為軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩個方面。在軟件系統(tǒng)方面：

第一，工作人員需要根據(jù)當?shù)氐墓ぷ鳝h(huán)境對系統(tǒng)算法進行合理有效的優(yōu)化，以確保系統(tǒng)能夠在兼顧經(jīng)濟性與可靠性的同時發(fā)揮最大的效率。

第二，提高逆變網(wǎng)的運行效率，使其波動降低，從而提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

第三，在系統(tǒng)中設(shè)立容錯與糾錯軟件，對系統(tǒng)的運行狀況進行實時監(jiān)測，

一旦系統(tǒng)在運行當中出現(xiàn)錯誤，可以立刻進行自我修復(fù)，以確保軟件系統(tǒng)得以有效運行，從而保證了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的經(jīng)濟性與可靠性。

在硬件系統(tǒng)方面：

第一，做好硬件系統(tǒng)的防護措施，例如安裝過電壓、過電流、避雷裝置等。

第二，將更多的集成模塊與芯片加入到交換器與逆變器的設(shè)計當中，從而減少了電子元器件的數(shù)量，在保證系統(tǒng)的可靠性的同時也節(jié)約了經(jīng)濟成本[3]。

4.3 加大系統(tǒng)日常維護的工作力度

光伏發(fā)電系統(tǒng)的高效運行，離不開良好的日常維護。工作人員可通過以下幾點來做好系統(tǒng)的日常維護工作：

第一，注意電池的保養(yǎng)，保證電池的溫度在運行中處于恒溫的狀態(tài)。

第二，注意光伏陣列表面衛(wèi)生清潔，對光伏陣列的運行狀況進行監(jiān)控，如有電路損壞要及時修理，確保光伏陣列能夠穩(wěn)定運行。

第三，工作人員在進行系統(tǒng)檢修與開關(guān)機時，要嚴格按照規(guī)章制度執(zhí)行，保證操作合理規(guī)范，防止系統(tǒng)遭受人為損壞。

5 結(jié)語

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在社會發(fā)展的推動下，我國能源產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展，其中，作為重要的能源供給行業(yè)之一，光伏產(chǎn)業(yè)憑借地固有的優(yōu)勢受到了業(yè)內(nèi)從業(yè)人員的一直好評。通過以上的分析可以得出結(jié)論，通過保證系統(tǒng)電子元器件的質(zhì)量安全、優(yōu)化光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計方案、加大系統(tǒng)日常維護的工作力度的優(yōu)化策略，可以有效地保證光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的經(jīng)濟性及可靠性。目前我國的光伏發(fā)電技術(shù)仍處于發(fā)展階段，仍然需要對該問題進行更深入的研究與探索，從而使系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的經(jīng)濟性及可靠性得以進一步的發(fā)展，為光伏發(fā)電技術(shù)日后的推廣與應(yīng)用發(fā)揮更大的作用[4]。