分布式光伏發(fā)電集成系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化建議

李思佳

摘 要：隨著太陽能這種清潔能源逐漸得到廣泛的應(yīng)用，光伏發(fā)電技術(shù)也逐漸得到重視和改進，目前在我國電力市場占據(jù)越來越重要的地位。東部地區(qū)人口和用電場所設(shè)施較為密集，為了緩解土地緊張與減少光伏發(fā)電集成系統(tǒng)的占地面積，多采用分布式的安裝方法，文章著重探討為了不影響系統(tǒng)的正常運行減少因長距離的接入而導(dǎo)致的損耗問題，結(jié)合當前分布式光伏發(fā)電集成系統(tǒng)存在的問題進行分析，提出在工程設(shè)計中可優(yōu)化的建議。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電集成系統(tǒng)；優(yōu)化建議；基本原則

中圖分類號：TM727；TN915.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）12-0016-01

存在于我國中東部的分布式光伏發(fā)電集成系統(tǒng)的分布和系統(tǒng)接入問題在整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要性缺乏足夠的重視。集成系統(tǒng)各個組件的設(shè)計工藝的水平直接決定了工程后期集成系統(tǒng)區(qū)域中整體的視覺效果，好的設(shè)計在一定程度能夠確保集成系統(tǒng)各個組件能夠保證規(guī)定的使用年限，能夠按照工程預(yù)期實現(xiàn)整個發(fā)電集成系統(tǒng)的效率最大化。本文就工程前期設(shè)計中需要遵循的基本原則以及工程中常見的問題進行研究，在光伏集成發(fā)電逐漸得到應(yīng)用普及的現(xiàn)狀下探討對當前分布式發(fā)電集成系統(tǒng)的優(yōu)化問題。

1 分布式光伏發(fā)電集成設(shè)計遵循的基本原則

1.1 易操作性

分布式光伏發(fā)電集成系統(tǒng)的設(shè)計必須盡量易于操作，和人口稀少的西部擁有開闊的安裝地點不同，這種分布式的發(fā)電集成系統(tǒng)一般安裝在屋面樓頂?shù)鹊胤剑@些地方一般存在一定的傾斜度或者是高度比較高。在這種屋面具有一定的傾斜度并且承重能力有限的情況下工人的施工難度將會增加，所以集成系統(tǒng)在設(shè)計之初就要考慮到后期的施工難度，降低操作的難度，并且盡量保證將工程設(shè)計控制在一期之內(nèi)。

1.2 安全性

由于分布式的光伏發(fā)電集成系統(tǒng)主要應(yīng)用于人口和建筑比較密集的中部和東部地區(qū)，因此集成系統(tǒng)的安全性問題顯得尤為重要。在具有傾斜度的屋頂施工需要將各個部件運送到屋面或樓頂進行施工，在這過程中存在部件因運輸而導(dǎo)致?lián)p傷和施工人員的安全問題。目前市場上通常采用安裝一定的導(dǎo)軌實現(xiàn)與屋面材料進行連接，采用目前市場上較為通用承載力比較高的鋁合金的支架結(jié)構(gòu)，它便于安裝操作且不易銹蝕損壞，在一定程度上可以減少后期的安全隱患。在施工過程中還存在高空墜物的危險，由于施工地區(qū)的人口和建筑物的密度比較大，施工人員高空作業(yè)后期會產(chǎn)生廢棄的材料，加上屋面的傾斜度會增加高空墜物的隱患，在設(shè)計的中要考慮到集成系統(tǒng)的整體性以及將后期的廢料收集進行合理的回收設(shè)計。

在設(shè)計中還需要考慮到各部件的重量是否在屋面的最低承重范圍之內(nèi)，屋面的材料的承重能力會隨著雨水陽光等的風(fēng)化而導(dǎo)致其承重能力的降低，施工人員本身的重量也需要考慮在內(nèi)，因此在進行集成系統(tǒng)的設(shè)計中要考慮到施工地點的最低承重并且把重量控制在這個范圍之內(nèi)。

1.3 一致性

分布式的光伏發(fā)電系統(tǒng)將較大數(shù)量的太陽能電池串聯(lián)起來以達到一定高度的電壓，然后才能從逆變器的輸入端進行輸入，這樣一定數(shù)量串聯(lián)的子系統(tǒng)再進行并聯(lián)以達到系統(tǒng)的額定功率。在這個過程中需要數(shù)量較大的設(shè)備，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，選用的太陽能電池需要是相同的規(guī)格和工作性能，同時在設(shè)計中要避免互相之間存在遮擋影響工作效率以及方向和角度問題而導(dǎo)致的差異，保持各個子系統(tǒng)運行的一致性。

1.4 可持續(xù)發(fā)展原則

分布式光伏集成系統(tǒng)存在的區(qū)域需要考慮到所在地區(qū)可能存在后期進行施工改造問題以及自然災(zāi)害等對系統(tǒng)部件的破壞，集成系統(tǒng)存在的大而分散的特點，因此設(shè)計既要保證整個系統(tǒng)的整體一致性，整個系統(tǒng)具有穩(wěn)定性，同時采用并聯(lián)各個子系統(tǒng)的方式保證其獨立性，在某個子系統(tǒng)遭到破壞時其他系統(tǒng)能夠不受影響仍然保持正常的運行。另外，采用鋁合金或新型的支架考慮到其堅固性的同時還需要考慮到其抗腐蝕和抗氧化性，以及損害后的修復(fù)性，尤其是重工業(yè)和污染比較嚴重的地區(qū)。

2 當前設(shè)計中分布式光伏發(fā)電集成設(shè)計中遇到的常 見問題

分布式光伏發(fā)電集成系統(tǒng)分布占地面積比較大，逆變器和控制裝置的數(shù)量比較多，線路的串聯(lián)以及并聯(lián)比較復(fù)雜，而且由于其特殊的位置原因，發(fā)生故障時進行排查和修檢的困難大。由于中部和東部地區(qū)的施工和整修而導(dǎo)致的線路和各個系統(tǒng)部分的運行產(chǎn)生障礙的問題比較多。東部地區(qū)比較特殊的天氣情況給整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來了挑戰(zhàn)，產(chǎn)生的電能不穩(wěn)定問題給系統(tǒng)接入電網(wǎng)帶來新的挑戰(zhàn)。

3 針對分布式光伏發(fā)電集成常見問題的優(yōu)化建議

針對分布式光伏發(fā)電集成常見系統(tǒng)穩(wěn)定的問題，在進行前期的設(shè)計中需要對控制器進行各項內(nèi)容的控制，包括故障報警以及定位、測量等，另外采用多功能的匯流箱，進行智能的匯流預(yù)警和線路排查。各個光伏發(fā)電子系統(tǒng)采用相同規(guī)格的電池組件按照相同的設(shè)置距離安裝構(gòu)成一個發(fā)電矩陣，組成矩陣的各個單元配備完善的逆變器和控制裝置盡量減少各個系統(tǒng)的差異而造成系統(tǒng)電壓的不穩(wěn)定。

考慮到東部地區(qū)特殊的氣候條件，需要具體分析不同型號的太陽能電池板各個性能的強弱的具體數(shù)值選擇合適型號的太陽能電池組，以下選用東部地區(qū)常采用的250 Wp多晶硅太陽能電池板為例將需要考慮的具體方面進行考慮。見表1。

在設(shè)計安裝過程中，考慮到當?shù)氐慕?jīng)緯度位置和屋面的傾斜程度進行合理的方位和角度選取，保持選取方位和角度的一致性。采用可活動的支架來調(diào)節(jié)夏冬因太陽角度的變化而導(dǎo)致的產(chǎn)生的較大電壓差。

施工過程中應(yīng)該對首先對光伏安裝組件進行檢查，安裝過程中對重量比較大的組件進行機械固定，以減少對組件的破壞。在設(shè)計施工過程中對工人作業(yè)需要使用的腳手架進行系統(tǒng)的防護措施的保護以及工程后期產(chǎn)生的廢料進行系統(tǒng)的回收，搭建格擋裝置減少高空墜物的危險，完成后要進行嚴格的驗收，運行前進行系統(tǒng)的清潔，保證太陽能組件效能的正常發(fā)揮。

4 結(jié) 語

隨著近年來大規(guī)模的光伏電站的建立，對太陽能的開發(fā)和利用將成為未來一段時間內(nèi)新能源領(lǐng)域中重要部分。因此通過不斷地對分布式光伏發(fā)電集成系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化能夠提高后期施工過程中質(zhì)量和效率，同時可以減少后期使用中的問題，針對東部和中部地區(qū)特殊的氣候和條件進行分析是現(xiàn)階段設(shè)計過程中的重要問題，通過設(shè)計方案的不斷改進，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠在施工中縮短施工的難度和時間長度，有效縮減了不必要的成本支出，雖然存在著一定的問題和不完善的地方，但這對以后光伏發(fā)電集成系統(tǒng)的設(shè)計提供了改進的方向。

參考文獻：

[1] 李晶，許洪華，趙海翔，等.并網(wǎng)光伏電站動態(tài)建模及仿真分析[J].電力系 統(tǒng)自動化，2008，（24）.

[2] 王一波，李晶，許洪華.考慮電網(wǎng)安全穩(wěn)定約束的光伏電站最大安裝容 量計算與分析[J].太陽能學(xué)報，2008，（8）.

[3] 陳慧玲.青海省獨立光伏電站運行維護管理經(jīng)驗[J].中國建設(shè)動態(tài).陽 光能源，2006，（2）.