分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電氣設計

魏文

摘要：分布型光伏發(fā)電系統(tǒng)運行的方式主要是讓用戶自己進行獨立發(fā)電并使用，同時用戶還可以將沒有用完的電量進行二次利用。所以，在近幾年分布型光伏發(fā)電系統(tǒng)開始和建筑物進行結合，并展現出自身具有的顯著優(yōu)勢。本篇文章就對分布型光伏發(fā)電系統(tǒng)所具有的特點以及基礎概念進行了分析，同時對其中存在的一些問題作了深入研究，希望借此能夠引起相關部門的重視。

關鍵詞：太陽能;電力;資源;環(huán)保

1分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)概述

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是指能根據需要在指定場地建設一個自行的發(fā)電裝置，不需對其進行專門操作，能夠因地制宜進行分散的布局，采用就近原則采集太陽能作為發(fā)電的資源，節(jié)省化石能源。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)一般采用光伏組件直接將太陽能轉換成電能，是一種新型的、發(fā)展前景非常廣闊的發(fā)電方式，能夠就近發(fā)電，避免在電力運輸途中產生的不必要浪費。能夠高效、環(huán)保的進行自主發(fā)電，將太陽能轉化成電能，向建筑物提供電力[1]。

太陽能是可再生資源，太陽能能夠照射到地球的每一個角落，使分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)擺脫了對于地理位置上的束縛，能夠和建筑物進行有機結合，不會占據建筑物以外土地面積，提高利用率。分布式浮光發(fā)電系統(tǒng)安裝方式簡單易操作，且運行過程不會對環(huán)境造成污染。由于其安裝位置距離建筑物非常接近，所以不需安裝變電站和配電站，節(jié)約投入成本。

我國傳統(tǒng)分布式發(fā)電方式一般是使用火力發(fā)電，通過燃燒產生高溫和高壓蒸汽，電氣系統(tǒng)將熱能轉變?yōu)闄C械能再到電能，由控制系統(tǒng)進行控制，形成日常需要的電力。火力發(fā)電使用的煤炭燃燒會產生大量二氧化硫和氮氧化物，嚴重危害生態(tài)環(huán)境，在火力發(fā)電廠附近還會產生大量粉塵造成污染，對化石能源也產生浪費，導致我國電力事業(yè)已成為最大污染源。我國現階段首要目的就是減少污染，研發(fā)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并投入實施，促進我國現代化進程[1]。

2優(yōu)勢

輸出功率較小是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個主要優(yōu)勢。一個分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)項目可以達到數千瓦的容量，而且分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的大小對發(fā)電的效率不會產生影響，無需太多的制作成本。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)不污染環(huán)境，運行中也沒有大量的噪音產生，將其安置在建筑物樓頂對于人們的正常生活不造成影響，發(fā)電時只需太陽光照射即可，不用燃燒，與此同時，在太陽能向電能轉換的過程中，任何有害垃圾均不產生，不影響環(huán)境與空氣。3缺點

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠在一定程度上緩解部分地區(qū)電力緊張問題，但不能徹底解決。由于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能量密度較低，平均一平方米分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)功率是100瓦，部分地區(qū)用來安裝分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的樓頂面積有限，不能從根本上解決用電緊張問題。隨著對太陽能利用研究的深入，我國會大程度提高分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量密度，從根本上解決部分地區(qū)電力不足的問題，促進我國均衡發(fā)展。

4分布型光伏發(fā)電系統(tǒng)在電氣設計中的要點

4.1對于光伏的方陣設計

水泥材質的屋頂與彩鋼化屋頂是當前光伏這--項目當中最為主要的兩類建筑載體。水泥材質的屋頂具有較強的負載能力，能夠通過對陣型傾斜角以及間距的調節(jié)得到最為豐富、優(yōu)秀的發(fā)電量。然而在大多數情況之下，使用水泥材質的屋頂必須要有多種附件.在實際工作中可以被利用的面積要遠小于彩鋼化屋頂，所以在現階段，大多借助平行的鋪設來使用彩鋼化屋頂。開路電壓會隨著分布型光伏系統(tǒng)組件整體溫度的上升而逐漸減小，相反的，倘若組件的溫度出現下降，開路電壓也會隨之上升。為了確保逆變器能夠在極端的環(huán)境中正常工作，設計人員在進行設計時一-定要充分考慮到當地區(qū)域可能出現的極限溫度，從而得到最佳的串聯(lián)元件數目以及電壓[2]。

4.2設計并網逆變器

在光伏并網系統(tǒng)中，逆變器的主要作用就在于承擔著系統(tǒng)DC/AC的轉換，而且它還對簡諧波、電壓、振動頻率等指標的轉換進行管理，是連接光伏方陣與系統(tǒng)的一個至關重要的元件?，F階段，在我國的電氣市場中，逆變器可以分成三種：一是集中型逆變器，二是集散型逆變器，三是組串型逆變器。集散型逆變器可以達到1000kW的功率，采用了DC-DC-BOOST增壓和DC-AC逆變的量級電子器件轉換，有較大的體積，在室內一般選用的多是立式安裝法。集中型的逆變器一般可達到100kW～630kW之內的功率，有著較大的體積，如果在室內對其進行安裝，則比較適用的方法就是立式安裝法。相比這兩種逆變器來說，組串型逆變器的功率低于80kW，而且體積較小，使用模塊化的設計方案，用壁掛法直接安裝在室外，這樣就能使組串之間不同模塊產生的影響得到避免，使逆變器與最優(yōu)工作點無法匹配的問題能盡量減少。另外，組串型逆變器有很小的體積，所以在對其進行搬運和安裝時，不會出現人力浪費的情況，能簡化施工步驟，土地占用面積就能得到根本減少。

4.3分布式光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)逆變器設備的選擇。

工程的研究者需考慮分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機容量，進而選擇合適的輸出功率，輸出功率要與逆變器設備基本一致。對于逆變器的選型工作還需考量MPPT的數量和MPPT的電壓區(qū)間，直流輸入接線端口的數量和功率因素等相關技術方面的參數對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電氣設計運行產生的影響[3]。在對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的電氣設計中，對于有關組串連接部分使用思路是：組件方陣的電氣連接須遵守“先串聯(lián)，后并聯(lián)”原則。串聯(lián)方式可獲得設備在使用時的工作電壓，并聯(lián)方式能夠獲得設備使用時的工作電流流量。對于分布式浮光發(fā)電系統(tǒng)電氣設計的有關直流匯流箱的處理。匯流箱的基本功能需能實現對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組件輸出的多路直流電源進行匯流連接到逆變器中，其主要器件主斷路器的工作電壓需大于等于回路的工作電壓，額定的電流需大于等于回路工作電流。分布式浮光發(fā)電系統(tǒng)電氣設計使用的電纜可選擇專用無鹵PV1-F電纜，這種電纜支持分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組件間的匯流連接和跳線。如果分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電氣設計運行溫度超過60攝氏度就需對載流量進行調整[3]。

4.4設計組件

在現階段，光伏組件有三類：一是非晶體硅的電池元件;二是單晶體硅的電池元件;三是多晶體硅的電池元件。非晶體硅的電池元件并不具備較強的光電轉換能力，還沒有完全的穩(wěn)定，雖然其他方面與世界先進標準并沒有太大差距，但是仍在某些時候會有轉換能力下降等問題隨之產生，所以使用并不廣泛;在近幾年，晶體硅因其所具有的光電轉換能力較強，而且使用周期長，所以被大面積使用。在晶體硅組件主要有兩種體硅：單晶體硅和多晶體硅，單晶體硅的光電轉換能力更強一些，如果在功率同等的情況下，單晶體硅總使用面積要比多晶體硅小。雖然某些方面有差異存在，但是在一些重要的指標上，兩者基本沒有本質差別，執(zhí)行規(guī)則也基本一致。因此，可以任意的在工程中進行使用[4]。

結束語：綜上所述，分布式光伏發(fā)電電氣系統(tǒng)需具備監(jiān)控系統(tǒng)，能夠方便對設備運行狀態(tài)進行實時了解。需要能夠進行實時的電氣模擬量的檢測，包括安裝的所有逆變器輸入的直流電流和電壓，輸出的交流電流和電壓，對于每個設備的開關和對設備的數據采集能夠得到準確的結果。對于得到的數據需以統(tǒng)計圖表形式打印出來，設備的運行和暫停都需有明確記錄。

參考文獻：

[1]王明，尹思哲，劉悅.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電氣設計與分析[J].華東科技（綜合），2018，8.

[2]劉勝佳.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計與性能分析[J].科技與創(chuàng)新，2016，20.

[3]邵小雷.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的電氣設計研究[J].山東工業(yè)技術，2016，8.

[4]梁新田.農村建筑屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計[J].現代建筑電氣，4.