大型地面光伏電站總平面布置流程及方案的比較研究

張銘君

摘 要：光伏電站是光伏并網(wǎng)發(fā)電的主要載體，只有做好光伏電站總平面布置，優(yōu)化光伏陣列的布置才能有效地減少光纜的使用量，節(jié)約土地資源，縮減相關(guān)用地費用，最終保證在提高發(fā)電量的基礎(chǔ)之上降低投資。就此，該文對大型地面光伏電站總平面布置方案進行了對比分析，并論述了其相應(yīng)的布置流程，望對光伏電站的總平面設(shè)計和布置工作提供幫助。

關(guān)鍵詞：大型地面光伏電站 總平面布置流程 方案

中圖分類號：S605 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0054-02

光伏并網(wǎng)項目是目前國內(nèi)重要的光電項目之一，在節(jié)能減排理念的指引之下，各相關(guān)部門一直致力于研究如何有效的對光伏電站總平面進行合理布置，力求最大程度上減少支架、光纜等工程量，降低投入，縮小線路損耗[1]。基于該發(fā)展目標(biāo)，該文以某光伏電站的設(shè)計為例進行了相關(guān)研究，現(xiàn)將研究內(nèi)容論述如下。

1 相關(guān)參數(shù)簡介

255 Wp多晶硅組件是該光伏電站的組件，其具體的參數(shù)設(shè)計為尺寸外形是640 mm×992 mm×40 mm、最佳電壓和電流分別為30.3 V和8.26 A、峰值功率是255 Wp、開路電壓的溫度系數(shù)為-0.33%/℃。整個電站的逆變器為500 kW 逆變器，其輸入電壓范圍在450～850 V之間。

2 光伏電站總平面布置流程概述

光伏電站在進行總平面布置時需要依照一定的布置流程，具體的流程如下：設(shè)計組件串并聯(lián)的數(shù)量→優(yōu)選方位角→對傾角進行正確計算→計算陣列間距→布置總平面。詳細的流程設(shè)計包括以下幾方面：（1）設(shè)計組件的串并聯(lián)的數(shù)量。依照《光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范》中的計算串并聯(lián)數(shù)量的公式進行相關(guān)計算，最終結(jié)果可得出該次研究的光伏組件的串聯(lián)數(shù)量具體為22。依照串聯(lián)數(shù)量最終顯示結(jié)果對每一個組件串的額定功率容量進行計算，結(jié)果為5.61 kWp。由于該次研究選擇的逆變器是500 kW，所以也就說明組件串需要90個以上，在對逆變器1.1倍過載系數(shù)、系統(tǒng)損失和效率進行綜合考慮之后，確定逆變器所需的光伏組件串?dāng)?shù)應(yīng)高于90路，低于98 路。（2）優(yōu)選方位角。將固定式支架進行合理放置，位置通常設(shè)置為朝正南方向。（3）對傾角進行正確計算。目前，國內(nèi)的光伏電站在進行工程設(shè)計時多采用兩種軟件和一個公式進行計算。其中的一個公式為Klein.S.A和Theilacker.J.C的天空異向模型公式，而兩個軟件是PVSystem和RETScreen軟件。利用這幾種方法可以對最佳傾角進行合理計算，依照以往的計算結(jié)果和既往傾角選擇經(jīng)驗來看，應(yīng)該靠近最佳傾角來選擇傾角，這樣就會使傾斜面上的總輻射量相差較少。此外，作為一項工程來說，為了節(jié)約資金投入，同時降低土地的占用，應(yīng)該首先應(yīng)該選擇較小的傾角。最終該次研究通過計算和選擇的最佳傾角應(yīng)為36°。（4）計算陣列間距。依照光伏電站的站區(qū)布置規(guī)范對光伏陣列間距進行計算，最終的結(jié)果應(yīng)為光伏方陣在全年的9∶00～15∶00 pm之間不得被遮擋，也就是指在冬至?xí)r的這個時間里光伏陣列不受遮擋。（5）布置總平面。首先，將一個發(fā)電單元布置好，然后依照地形規(guī)劃路網(wǎng)、綜合布置和局部調(diào)整。

3 地面光伏電站總平面布置方案對比

為了對比分析總平面布置的實際情況，該文設(shè)定了3個方案進行比選，具體的方案如表1所示。

就上表顯示可知，如果陣列選擇橫向布置，有兩種方案，一是2 行，二是4 行，這兩種方案對比之下可知，第3種方案中的2 行的安裝更為方便，但是其占地面積較大，這樣就會在一定程度上增加工程所需的鋼材、電纜等材料，造成工程量增加，進而增加投資成本，在這種成本增加的基礎(chǔ)上未見發(fā)電量得到較高的提升，所以第3種方案不可選。而方案1和方案2相比，橫排布置的方式較豎排布置方式相比，其單位MW 的占地面積更大，這也就表示工程材料鋼材、電纜等也會相對較多，其工程量也會更大，此外，在安裝時，橫排布置最上面的板安裝耗時也比豎排更長，同時也不利于安裝之后對組件進行清潔和維護。

經(jīng)過3種方案對比分析之后，最終發(fā)現(xiàn)，橫排和豎排布置方案兩者相比，后者的方案更佳，更具有使用性，其最主要的優(yōu)點在于每一1MW發(fā)電單元的占地面積較少，這樣就可以有效的節(jié)約鋼材、電纜等工程材料，也有相關(guān)研究表明[2]，隨著規(guī)模的不斷增加，豎排布置方式的優(yōu)越性就會越來越明顯。國土資源部于2014年出臺的《節(jié)約集約利用土地規(guī)定》中明確提出對現(xiàn)有的土地利用標(biāo)準(zhǔn)體系需要進行進一步完善，同時對光伏產(chǎn)業(yè)、公共服務(wù)業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的用地規(guī)范加大監(jiān)管力度，今后在進行大型地面光伏電站總平面布置時需要將這些其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的用地也一并納入到光伏電站總平面布置中。有相關(guān)研究顯示[3]，若想提高發(fā)電量，最好選用橫排布置，而光伏電站的發(fā)電水平同電站的運行和維護也密切相關(guān)，所以，在對地面光伏電站進行總平面布置時也要充分考慮是否便于后期的運行和維護。

4 總結(jié)

綜上所述，光伏電站是一種綠色電力開發(fā)能源項目，若想充分發(fā)揮其項目運行作用，必須優(yōu)化設(shè)計光伏電站的總平面布置方案，同時嚴格依照布置流程進行布置，就目前的光伏電站布置方案來看，仍然沒有較為完善的電站運行對比數(shù)據(jù)，所以，今后筆者將聯(lián)合相關(guān)部門進行深入的研究與分析，力求制定出最佳的總平面布置方案和流程。

參考文獻

[1] 張彥昌，石巍，祝玉章.大型光伏電站集電線路研究[J].電工電氣，2012（8）：14-17.

[2] 鐘建安.光伏發(fā)電相關(guān)問題研究 基于組串逆變器的智能大型光伏電站解決方案[J].電氣制造，2014（9）：28-31.

[3] 陳艷，曹曉寧，蘭云鵬，等.大型光伏電站中不同支架方案比較分析[J].電氣技術(shù)，2013，14（8）：16-19.