光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計要點分析

王東寧

摘要：在國家“碳達峰、碳中和”以及構(gòu)建新型電力系統(tǒng)背景下，發(fā)展可再生能源已經(jīng)成為我國能源發(fā)展的必然趨勢，目前光伏發(fā)電項目技術(shù)已日趨成熟，隨著新能源發(fā)電占比的不斷增加，電網(wǎng)對新能源發(fā)電的穩(wěn)定性和利用率提出了更高的要求，光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計是否合理對項目發(fā)電利用小時數(shù)及穩(wěn)定性運行起到?jīng)Q定性作用。就現(xiàn)階段而言，我國光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計中還存在一些問題，一定程度上影響了光伏項目的高質(zhì)量運行，需要加以重視和改進?；诖耍疚膶@光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容展開論述，然后分析當前影響光伏發(fā)電系統(tǒng)效率的相關(guān)因素，最后探討關(guān)于光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的有效策略。

關(guān)鍵詞：光伏;發(fā)電系統(tǒng);技術(shù)要點

前言

隨著社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展以及新型能源電力系統(tǒng)的加快構(gòu)建，人們對電能質(zhì)量的要求也越來越高，隨著新能源在電源占比逐漸升高，為了更好地保障電網(wǎng)安全及高效利用，就需要更加重視光伏項目的發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計。對于光伏發(fā)電項目來說，其在電源端占比快速增加，作為電力系統(tǒng)的電源端，保障其高效穩(wěn)定運行，對保障電網(wǎng)安全運行及人民群眾的用電需求具有重要意義。

一、光伏發(fā)電系統(tǒng)的概述

光伏，即光伏發(fā)電系統(tǒng)，是利用半導體材料的光伏效應，將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨立光伏系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于能夠消納光伏所發(fā)電量的用工業(yè)用戶以及遠離公共電網(wǎng)的無電地區(qū)和一些特殊場所;并網(wǎng)光伏系統(tǒng)為與公共電網(wǎng)連接且共同承擔供電任務的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜、太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。

二、影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的因素

（一）光伏組件的影響

太陽電池是將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種器件，是光伏發(fā)電最基本的元件。迄今為止，人們研究了100 多種不同材料、不同結(jié)構(gòu)、不同用途和不同形式的太陽電池。商用的太陽電池主要有：單晶硅電池、多晶硅電池和薄膜電池等。 目前占生產(chǎn)、市場和應用主導地位的是晶體硅太陽電池，市場占有率超過90%，薄膜電池市場占有率不足10% 。太陽能組件選型主要影響表現(xiàn)在：目前光伏組件種類繁多，光伏組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，光伏組件選擇是否合理直接影響著整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電性能以及發(fā)電效率。

（二）光伏方陣的運行方式的影響

光伏組件的運行方式有固定式和自動跟蹤式兩種形式。固定式：光伏方陣固定安裝在支架上，混凝土屋面一般朝正南方向放置，且有一定的傾角。自動跟蹤系統(tǒng)：包括單軸跟蹤系統(tǒng)和雙軸跟蹤系統(tǒng)。單軸跟蹤系統(tǒng)以固定的傾角從東往西跟蹤太陽的軌跡，雙軸跟蹤系統(tǒng)可以隨著太陽軌跡的季節(jié)性位置變換而改變方位角和傾角。光伏方陣的運行方式主要影響表現(xiàn)在光伏組件方陣的運行方式對系統(tǒng)接收到的太陽總輻射量有很大的影響，從而影響到光伏供電系統(tǒng)的發(fā)電能力。

（三）逆變器選型的影響

眾所周知，光伏電池組件所發(fā)電量為直流電，如果要轉(zhuǎn)換成我們?nèi)粘Ｋ褂玫慕涣麟娋托枰孀兤鬟M行轉(zhuǎn)換。光伏逆變器（PV inverter或solar inverter）可以將光伏（PV）太陽能板產(chǎn)生的可變直流電壓轉(zhuǎn)換為市電頻率交流電（AC）的逆變器，可以反饋回商用輸電系統(tǒng)，或是供離網(wǎng)的電網(wǎng)使用。光伏逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中重要的系統(tǒng)平衡之一，可以配合一般交流供電的設(shè)備使用。目前，國內(nèi)市場上逆變器主要分為集中型逆變器、組串型逆變器。逆變器選型的重要性不言而喻，逆變器配置方案是否合理對于提高太陽能光伏系統(tǒng)發(fā)電效率，減少運行損耗，降低光伏并網(wǎng)電廠運營費用以及縮短電廠建設(shè)周期和經(jīng)濟成本的回收期具有重要的意義，同時合理的配置方案和合理的電氣一次主接線對于我國大規(guī)模的光伏并網(wǎng)電廠建設(shè)具有一定的示范意義。

（四）光伏組件清洗方案影響

光伏組件表面的清洗可分為定期清洗和不定期清洗。光伏組件清洗方案主要影響表現(xiàn)在因光伏發(fā)電區(qū)建設(shè)地點分布較廣，區(qū)域內(nèi)及附近地區(qū)的灰塵及雜物等，隨空氣的流動，會附著在太陽能電池組件的表面，影響光伏電站光電的轉(zhuǎn)換效率，降低其使用性能。甚至還會引起太陽能電池局部發(fā)熱而燒壞太陽能電池組件，因此光伏組件清洗方案合理性至關(guān)重要。

三、關(guān)于光伏發(fā)電系統(tǒng)要點的策略分析

（一）因地制宜選擇光伏組件

在光伏組件選型設(shè)計中，光伏組件的選擇應綜合考慮目前已商業(yè)化的各種光伏組件的產(chǎn)業(yè)形式、技術(shù)成熟度、 運行可靠性、未來技術(shù)發(fā)展趨勢等，并結(jié)合電站周圍的自然環(huán)境、施工條件、交通運輸 的狀況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟綜合比選合適的光伏組件類型。類如：單晶硅、多晶硅電池因其制造技術(shù)成熟、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、使用壽命長、光電轉(zhuǎn)化效 率相對較高等特點，被廣泛應用于大型地面電站。非晶硅薄膜太陽電池由于其穩(wěn)定性差、光電轉(zhuǎn)化效率低、使用壽命短等因素，在兆瓦級地面電站的應用受到限制。另外，非晶硅薄膜電池在國內(nèi)產(chǎn)能小，量化生產(chǎn)的廠商少。因此在進行光伏組件選型設(shè)計時，應綜合考慮組件效率、建設(shè)場所、技術(shù)成熟性、市場占有率，因地質(zhì)疑選擇光伏組件的類型。

（二）優(yōu)化電池陣列運行方式設(shè)計

在電池陣列運行方式設(shè)計中，固定式初始投資較低、且基本免維護。單軸跟蹤式：它通過圍繞位于光伏方陣面上的一個軸旋轉(zhuǎn)來跟蹤太陽。斜單軸跟蹤系統(tǒng)能夠提高安裝組件整體發(fā)電量20%以上。雙軸跟蹤式：它有兩個可以旋轉(zhuǎn)的軸，通過旋轉(zhuǎn)這兩個軸可使得方陣面始終和太陽光垂直，從而最大可能捕獲太陽能。雙軸跟蹤系統(tǒng)能夠提高安裝組件整體發(fā)電量35%以上。

結(jié)束語

綜上所述，通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計要點進行分析優(yōu)化，有利于保障光伏電站發(fā)電系統(tǒng)良好運行，提高光伏電站的穩(wěn)定性和利用率，更好地保障電網(wǎng)安全，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的用電需求。因此，相關(guān)工作人員必須要重視光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的要點分析，并深刻認識到影響光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的因素，積極尋求應對策略，并不斷地在實踐中總結(jié)經(jīng)驗和教訓，優(yōu)化設(shè)計，更好地發(fā)揮設(shè)計的合理性、先進性，保證光伏電站的高效運營，促進我國電力行業(yè)邁上新的臺階。

參考文獻

[1]伍運興. 對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計要點的分析[J]. 工程技術(shù)（文摘版）：00040-00040.