淺析并網(wǎng)型光伏發(fā)電站的設(shè)計與應(yīng)用

陳小文

摘要：在社會經(jīng)濟高速發(fā)展背景下，現(xiàn)如今的電力生產(chǎn)，已經(jīng)無法滿足人們的實際需求。再加上各種資源即將枯竭，環(huán)境污染嚴(yán)重，因此就可以將太陽能資源，作為電力發(fā)電的能源之一，充分發(fā)揮其靈活性、高效性、廣泛性等優(yōu)點，通過并網(wǎng)型光伏發(fā)電站的建造，從而滿足人們的生活生產(chǎn)需求，實現(xiàn)新能源的充分利用，加快人類社會與經(jīng)濟的發(fā)展步伐。

關(guān)鍵詞：并網(wǎng)型;光伏發(fā)電站;設(shè)計

引言：

光伏發(fā)電，具有著環(huán)保、可持續(xù)、高效、低成本等優(yōu)點，可以有效解決資源能源短缺的問題，滿足人們的用電需求，促使社會經(jīng)濟獲得可持續(xù)發(fā)展。

一、光伏發(fā)電的特點與價值

（一）特點

光伏發(fā)電的特點，主要為：第一，分布廣泛。光伏發(fā)電站不會受到氣候、地域等因素影響，也不需要消耗石油、煤炭、天然氣等資源，只要有光照的地方就可以建設(shè)光伏發(fā)電站，因此分布十分廣泛，值得在我國全面推廣。第二，清潔環(huán)保。在可持續(xù)發(fā)展理念下，各個行業(yè)都在探索環(huán)保、安全、綠色的生產(chǎn)方式。因此采用光伏發(fā)電，就可以充分利用太陽能這種零污染、零排放，綠色環(huán)保清潔能源，滿足人們的用電需求。第三，儲量豐富。太陽能資源非常豐富，使用年限較長。通過光伏發(fā)電，就可以實現(xiàn)太陽能資源的充分利用，又可以開發(fā)一種儲量豐富、清潔環(huán)保的資源，用于電力生產(chǎn)。第四，能量分散。能量分散，為光伏發(fā)電的一大缺點，主要是因為太陽能的能量密度較低，需要大規(guī)模的能量裝置，才能進行廣泛收集與運用。因此在前期建設(shè)中，就需要消耗大量的資金成本，才能滿足實際需求。第五，隨機性大。這也是光伏發(fā)電的缺點之一，主要是因為太陽能會受到天氣、地勢等因素影響。比如地勢較高的西藏、青海等地區(qū)，太陽能的熱量就會較大。此外，夜間的太陽能熱量，會遠遠低于白天;陰天的熱量，也會低于晴天。因此具有著隨機性、不穩(wěn)定性因素，需要根據(jù)實際情況，進行合理設(shè)計與應(yīng)用。

（二）價值

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對于資源能源的需求在不斷增加，很多資源能源都即將面臨枯竭。如石油、天然氣、煤炭等等，而這些都是人類生活生產(chǎn)的必備能源之一，如果面臨枯竭，就會制約人類社會與經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此在新時期背景下，國家提倡使用清潔、環(huán)保、可持續(xù)利用的資源能源，從而滿足正常的生活生產(chǎn)需求。比如潮汐能、地?zé)崮?、太陽能等等，都是電力生產(chǎn)的有效資源能源之一。太陽能，作為一種綠色、環(huán)保、清潔能源，現(xiàn)如今已經(jīng)受到了全世界的高度關(guān)注，對其開發(fā)與利用力度也在不斷加大，有效實現(xiàn)了清潔電能、新型電能的生產(chǎn)。光伏發(fā)電，就是利用太陽能發(fā)電，將太陽能的熱量吸收存儲到蓄電池設(shè)備中，然后將其轉(zhuǎn)化為電能，滿足人們的用電需求。此外，光伏發(fā)電還可以降低成本費用，如前期建造費用、后期運維費用，具有著靈活高效的優(yōu)點，值得廣泛應(yīng)用與推廣。

二、并網(wǎng)型光伏發(fā)電站的設(shè)計與應(yīng)用

（一）光伏方陣設(shè)計

并網(wǎng)型光伏發(fā)電站，光伏方陣設(shè)計分為分塊發(fā)電、集中并網(wǎng)兩種，可以結(jié)合不同區(qū)域的實際情況，進行選擇與應(yīng)用。然而在實際應(yīng)用中，還需要結(jié)合集電線路的電壓等級，以及光伏子系統(tǒng)容量，進行對比分析。如果電壓等級同為35KVA，1MWP的光伏子系統(tǒng)，比2MWP光伏子系統(tǒng)前期投資較高，但是占地面積小，后期維修成本低，較為靈活方便，故障影響較小，故選擇1MWP的光伏子系統(tǒng)。而在設(shè)計中，還需要考慮太陽能電池組件的總功率、逆變器的額定輸入功率、直流損耗、串聯(lián)數(shù)量等，才能降低成本費用，獲得最大的發(fā)電量[1]。因此可以將2臺500KW的逆變器串聯(lián)起來，并且充分考慮溫度、光照、氣候等因素影響，將各光伏組件中的電池性能參數(shù)保持一致，就可以提高發(fā)電站的可靠性。

（二）光伏廠區(qū)布置

光伏廠區(qū)的布置，將直接影響著并網(wǎng)型光伏發(fā)電站的效率。因此需要先從光伏電池組件的布置進行設(shè)計分析，且光伏電池組件列陣間距，應(yīng)當(dāng)綜合考慮太陽入射角、太陽光照、前排與后排的高度差等，才能保障發(fā)電量最佳。接下來確定逆變器、箱變的位置與高度，且需要將這些設(shè)備組件，都安裝在分站房內(nèi)部，做好監(jiān)管工作，才能充分發(fā)揮其價值[2]。為了減少逆變器對光伏組件的遮擋，需要將其高度控制在3以下，左右兩側(cè)根據(jù)電池板進行調(diào)整。然后為電纜的型號、規(guī)格選擇，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，選擇高質(zhì)量、耐火阻燃、防腐絕緣電纜，才能降低后期維護費用，延長使用壽命。電纜布設(shè)之后，需要定期進行維護檢修，且定期更換，保障電纜安全平穩(wěn)運行。

（三）升壓站配置

升壓站，是為了保障光伏發(fā)電站的平穩(wěn)運行，從而進行電壓等級的調(diào)整。在升壓站母線接線中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)安裝容量、規(guī)劃容量等進行設(shè)計。如果安裝容量小于30MW，需要選擇單母線接線;如果大于30MW，可以選擇單母線接線或單母線分段接線。升壓站主變壓器的選擇，需要優(yōu)先選擇自冷式、低損耗變壓器，然后選擇載調(diào)壓變壓器。在升壓站配置中，還要聯(lián)合電容器、避雷針，選擇直接接地方式。

（四）光伏列陣運行方式

光伏列陣運行方式，分為固定支架和光角跟蹤兩種。固定支架就是將太陽能光伏板固定在某一個角度，而光角跟蹤，會隨著太陽入射的變化而發(fā)生移動，以保障太陽入射的輻射度始終最大。在并網(wǎng)型光伏發(fā)電站的設(shè)計與應(yīng)用中，需要考慮各種影響因素，然后選擇最佳的光伏列陣運行方式。比如年發(fā)電量、自動化程度、使用年限、成本費用、氣候因素等等，然后在適宜的地區(qū)，選擇最佳的運行方式。一般情況下，固定方式的發(fā)電量為100%，而光角跟蹤高達120%左右。然而光角跟蹤的成本費用較高，后期維護難度大，但是具有著自動調(diào)節(jié)的功能，可適應(yīng)于各種氣候環(huán)境。如果為大規(guī)模的發(fā)電站，可以應(yīng)用固定方式;如果為小規(guī)模以及試驗研究，可以選擇光角跟蹤。

（五）太陽能電池選擇

低成本、轉(zhuǎn)換率高，是太陽能電池種類選擇的首要考慮因素。此外，還要結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓庹涨闆r、使用年限、安裝簡易度進行合理選擇，才能滿足并網(wǎng)型光伏發(fā)電站的實際需求。目前，市場上常見的太陽能電池有單晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜、聚光光伏等，且已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用[3]。這些太陽能電池的使用年限都在25年左右，但是轉(zhuǎn)換率較高的只有聚光光伏電池，且成本都相對較高。然后由于聚光光伏只適合直射光分量較大地區(qū)，因此應(yīng)用較少，其他的較為常見，對于光照情況要求不高。如果為小規(guī)模的發(fā)電站，或者處于試驗研究階段，可以選擇聚光光伏電池;如果為大規(guī)模的發(fā)電站，就可以選擇其他三種。

（六）直流匯流系統(tǒng)選擇

太陽能電池列陣的匯流箱選擇，需要根據(jù)發(fā)電站的實際情況，選擇相應(yīng)的逆變器，且每一臺逆變器需要配置六個匯流箱。匯流箱需要單設(shè)熔斷器保護設(shè)施，且耐壓值為1000V;每回路設(shè)有二極管防反流保護功能，做好避雷防護。而直流柜屬于二級匯流設(shè)備，需要通過直流母線接入并網(wǎng)逆變器中。

結(jié)語：

綜上所述，本文從光伏發(fā)電的基本內(nèi)容出發(fā)，詳細分析了其特點與價值，并且對并網(wǎng)型光伏發(fā)電站的設(shè)計與應(yīng)用，展開了詳細深入的分析，希望為后續(xù)的實際工作，提供堅實可靠的理論依據(jù)。那么在今后的發(fā)電站設(shè)計中，就可以從光伏方陣、光伏廠區(qū)、升壓站、光伏列陣運行、太陽能電池、直流匯流系統(tǒng)等方面，進行深入研究與分析，從而制定合理的應(yīng)用方案，充分發(fā)揮光伏發(fā)電的價值。

參考文獻：

[1]陳世明.光伏發(fā)電站系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2019（17）：50-51.

[2]智睿. 并網(wǎng)型光伏發(fā)電站的設(shè)計與應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2019.

[3]鄺堅文，黃永基.分布式光伏發(fā)電站的設(shè)計及智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].機電工程技術(shù)，2019，43（04）：148-151.