山地光伏電站方陣布置方法分析

李雪英

（內(nèi)蒙古電力勘測設(shè)計院有限責(zé)任公司 010020）

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源的需求也在逐漸的增加，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，已經(jīng)完全與可持續(xù)化發(fā)展的要求相悖，所以為了特色社會主義社會的建設(shè)，堅持可持續(xù)化發(fā)展，尋找更多的新能源，加強(qiáng)自然能源的利用，讓自然與社會和人類和諧的發(fā)展，其中發(fā)展清潔能源，對太陽能的利用就得到了大力的支持，光伏電站的建設(shè)也就進(jìn)入了一個快速發(fā)展地階段。

近年來，光伏電站建設(shè)不斷的發(fā)展，，大型的光伏電站已經(jīng)從內(nèi)地平原向著山地轉(zhuǎn)移，因此，山地光伏電站建設(shè)越來越多，其中山地光伏電站的選址以及方陣布置就是非常重視的問題。

1 光伏電站

光伏電站，指與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)，這是隨著社會發(fā)展，利用太陽能的綠色能源項目，也是清潔能源的發(fā)展，既滿足可持續(xù)化發(fā)展的要求，也滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展提出節(jié)能的要求。光伏電站也就是利用太陽能光伏發(fā)電，隨著太陽能光伏發(fā)電的提出，我國的光伏電站也開始了大量的建設(shè)，在2014年中國光伏電站建設(shè)規(guī)模達(dá)到10-12GW，占到全球1/4。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是通過太陽能方陣、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。光伏發(fā)電的原理是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)，把光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。其中最關(guān)鍵的元件是太陽能電池，太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電，最早在一八三九年，發(fā)過的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的，光照能夠使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差，也就是后來的光伏效應(yīng)；在1954年，美國的科學(xué)家制成了實用的單晶硅太陽電池，有了把太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實用光伏發(fā)電技術(shù)。在二十世紀(jì)七十年代，環(huán)境問題已經(jīng)引起了全球的重視，迫切的需要發(fā)現(xiàn)可再生的能源來滿足人類發(fā)展的需求，所以把目光都放在了太陽能的利用上，在八十年代，太陽能電池種類不斷的增加，應(yīng)用的范圍也在不斷擴(kuò)大，在二十世紀(jì)末，光伏發(fā)電就開始了快速的發(fā)展，更多的光伏電站開始建立，在今天，光伏發(fā)電已經(jīng)是主要的能源消費(fèi)，替代了部分的常規(guī)能源，光伏電站的建設(shè)也在逐漸的增多。

光伏發(fā)電是利用太陽能，它是屬于可再生能清潔能源，沒有枯竭危險，而且安全可靠，無噪音；而且光伏發(fā)電不受資源分布地域的限制，無需消耗燃料，而且能源的質(zhì)量高，建設(shè)的周期短。其中光伏方陣是光伏電站的重要組成部分，它是光伏發(fā)電的基礎(chǔ)與核心，所以，光伏方陣布置直接關(guān)系著光伏發(fā)電的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。良好的光伏方陣布置方法是山地光伏電站建設(shè)的一個重要的部分，也是重點(diǎn)研究對象。

2 山地光伏電站方陣布置方法分析

2.1 山地光伏電站建設(shè)光伏地形的特點(diǎn)分析

山地光伏電站的建設(shè)，所選擇的地理位置也就處于沒有被利用的荒山荒坡，才能滿足政府規(guī)劃用地要求，所以，山地光伏電站的地形一般是：山地地形起伏，山地局部的坡度比較陡，而且山地的地質(zhì)要多是碎土石、破碎石或者是連片巖石，正因為這樣的地形情況，對光伏電站的建設(shè)造成了一些困難，使光伏支架基礎(chǔ)、電纜溝以及接地溝的施工都不方便，造成了施工的困難，而且其中方陣布置也比較麻煩，而且方陣布置的比較分散、在山地中各自成圈，而且地塊間的連接也不連貫，導(dǎo)致了建設(shè)管理困難，而且建設(shè)的時間長。

2.2 光伏方陣布置的方法分析

上述闡述了光伏電站建設(shè)的地形特點(diǎn)，就可以確定建設(shè)的困難，面對復(fù)雜多變的地形，光伏方陣的布置方法就有了更高的要求，首先要根據(jù)光伏發(fā)電的理論來確定，光伏面板的傾角和方位都是有著國家規(guī)范規(guī)定，他們的設(shè)計都會影響輸出率，所以就必須要光伏面板的傾角以及最佳的方位角度，在這樣的一個原則上設(shè)計布置選擇場區(qū)道路、組串布置方式以及組串間的排距，選擇合理的支架基礎(chǔ)等等，在最大的限度的利用土地，節(jié)約成本，在這樣的基礎(chǔ)上，就對山地光伏電站方陣布置有了一定的要求：（1）確定土地的性質(zhì)，要復(fù)合規(guī)劃，像是坡度的一般坡角要不能超過陽坡20°，陰坡、東西坡10°度，陽坡20-25°之間要根據(jù)地質(zhì)來決定能不能利用，這是光伏方陣布置的第一步，其中建設(shè)的最重要的就是找地、選地、圈地以及用地，必須要符合相關(guān)的政府規(guī)定。（2）山地地形的勘察和測量，就是要滿足方陣布置的要求，首先是山地地形的測繪按照1:500（最低不小于 1:1000）的精度測量，包括了線路、桿塔房屋、井溝以及廟和墳?zāi)沟乇斫ㄖ锏?，還要測量范圍內(nèi)的石群情況、深溝的情況等，確定山坡的線桿高度；在測量的時候要標(biāo)出對應(yīng)的樹林、新開墾的土地、檢查超過一米以上樹的數(shù)量，做好相應(yīng)的土地租賃賠償?shù)慕y(tǒng)計；測量出范圍外的場外交通的情況，要確定場區(qū)設(shè)計出口的要求。然后是地質(zhì)的勘察，包括了：地質(zhì)的評價，地質(zhì)的構(gòu)造以及內(nèi)地基土的情況；根據(jù)山地的特點(diǎn)，布置勘察點(diǎn)和選擇勘察方法。（3）在山地光伏電站建設(shè)的場地進(jìn)行方陣規(guī)劃，光伏板布置完成后根據(jù)光伏板位置及周邊現(xiàn)有道路進(jìn)行道路布置，通過山地現(xiàn)場的實際情況繪制道路圖，包括了道路的寬度，道路的坡度以及道路轉(zhuǎn)彎的半徑，都是要符合一定的要求，這里要求道路的布置要在方陣的中部，讓設(shè)備電氣的性能達(dá)到最佳的狀態(tài)；首先保證光伏板的發(fā)電效率，再進(jìn)行方陣的規(guī)劃和布置，要根據(jù)山地的經(jīng)緯度，確定傾角，根據(jù)山地的氣候條件來確定光伏組串內(nèi)組件的數(shù)量；第二步是確定組串排布的面板最佳傾角和方位，其傾角和方位的確定都是以最大的發(fā)電量為要求。同時還要符合“光伏發(fā)電站的設(shè)計規(guī)范”，方陣的排、列之間的間距都要保證在太陽的最佳時期不會被遮擋。第三步是確定方陣中逆變與箱變的布置，箱變的布置在道路旁的兩側(cè)其中坡面比較高的一側(cè)，能夠有利于光伏電站場區(qū)內(nèi)的排水和檢修。第四步，匯流設(shè)備的設(shè)置，節(jié)約電纜工程量原則，盡量做到居中，合理的優(yōu)化方陣內(nèi)以及方陣間的電纜線路經(jīng)，讓其匯入電站的管理區(qū)。光伏板布置后根據(jù)箱變?nèi)萘看_定光伏方陣，形成方陣布置圖，方陣支架基礎(chǔ)圖以及方陣接地圖、場區(qū)設(shè)備基礎(chǔ)圖等等一些方陣布置的基本圖形設(shè)計，然后進(jìn)行現(xiàn)場的施工。第六步，方陣技術(shù)的交底工作，相關(guān)的技術(shù)人員要從施工到最后的驗收整個過程要進(jìn)行現(xiàn)場的技術(shù)交底和安裝操作，為施工的質(zhì)量以及后期的電量提供保證。

3 結(jié)束語

文章主要就是分析山地光伏電站的地形和土質(zhì)情況，從土地的性質(zhì)，場地的勘察測量以及光伏電站建設(shè)的場地，進(jìn)行方陣規(guī)劃來闡述山地光伏電站的方陣布置方法，山地光伏電站有自身的特點(diǎn)和建設(shè)難點(diǎn)，所以要不斷的協(xié)調(diào)配合，對光伏方陣進(jìn)行合理的布置，在控制成本的情況下，保證發(fā)電量。同時也要不斷優(yōu)化設(shè)計，提高電站的質(zhì)量和品質(zhì)。

[1]支少鋒.淺談山地光伏電站設(shè)計優(yōu)化[J].科技與創(chuàng)新,2017(21):105-106.

[2]張鵬,吉曉紅,胡會永,許昌.山地光伏電站方陣布置方法探討[J].低碳世界,2017(23):71-72.

[3]張鵬,吉曉紅,胡會永.山地光伏方陣組串排布新形式探討[J].低碳世界,2017(19):98-99.

[4]李天軍.山地光伏電站施工難點(diǎn)分析[J].建材與裝飾,2016(05):233-234.

[5]欒石林,李光明,廖華,李文光.太陽能山地光伏電站優(yōu)化設(shè)計研究[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,34(05):25-31.