太陽能光伏電站設(shè)計要點及影響因素分析

陳坤

【摘 ?要】隨著社會的發(fā)展，企業(yè)在生產(chǎn)過程中對能源的需求量不斷增加，過度開采自然資源對我國環(huán)境造成了較大的傷害，也增加了能源短缺所帶來的經(jīng)濟風險。為了改變這種局面，太陽能發(fā)電逐漸受到更多人的重視，依靠現(xiàn)代技術(shù)力量的支持，將太陽能轉(zhuǎn)化為更多的電能資源，極大地滿足的人們生活和企業(yè)生產(chǎn)的需求，同時也推動了太陽能產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，不過，由于我國太陽能光伏發(fā)電行業(yè)起步較晚，在實際應用當中仍然存在較多的問題。因此，我國應加大太陽能光伏電站設(shè)計方面的研究力度，在以往的設(shè)計工作中總結(jié)經(jīng)驗與教訓，找出影響光伏電站運行的根本原因，并采取有效的措施進行解決，將光伏電站所具備的功能特點充分發(fā)揮出來，為我國國民經(jīng)濟水平的提高做出貢獻。

【關(guān)鍵詞】光伏電站;設(shè)計;問題

無論是人們的生活還是社會的發(fā)展都離不來對能源的使用，近年來，我國對自然資源無限索取，能源危機日益嚴峻，不僅會影響到企業(yè)的正常發(fā)展，而且也對人們的生活帶來了一定的負面影響。此外，自然資源的大量開采，對我國環(huán)境造成了破壞，地震、臺風、洪澇等自然災害頻繁發(fā)生，對人們的生命安全造成了威脅?；诖?，我國應加大新能源的開發(fā)力度，使用更加安全、可靠的新型能源，緩解當下緊張的局面。如今，太陽能光伏發(fā)電受到了各界人士的關(guān)注，在實際應用中也發(fā)揮出了較大的作用。利用能源轉(zhuǎn)換原理，將太陽能轉(zhuǎn)換為可供人們使用的電能資源，不僅能有效解決電能緊張的問題，還具有保護環(huán)境的功能。

一、光伏電站運行特點分析

光伏電站在運行過程中，主要具備周期性、間接性以及隨機性等特點。此外，該系統(tǒng)運作原理主要是為了實現(xiàn)能量之間的轉(zhuǎn)化，將太陽能轉(zhuǎn)化為更多的電能資源。不過，在能量轉(zhuǎn)換過程中，容易受到太陽管輻射以及其他因素的影響。通常情況下，陽光輻射強度在變化過程中，往往呈現(xiàn)出由高到低、由低到高周期性特點，受到天氣變化的影響，太陽光輻射強度也會發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此，在光伏發(fā)電系統(tǒng)運作時，需要遵循一定的自然規(guī)律，了解太陽光輻射變化特點，確保能量轉(zhuǎn)換的安全性和穩(wěn)定性。

此外，在光伏電站運行過程中，太陽能是主要的能量來源，在光伏發(fā)電當中發(fā)揮著重要作用。為此，在對太陽能電站建設(shè)地點進行選擇時，應以太陽光照強度、日照時間的長短等要素作為評判標準，便于光伏電站內(nèi)部發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定的運行。通常情況下，我國光伏發(fā)電站一般位于西北、華北等區(qū)域，此類地區(qū)光照較為充足，能夠為發(fā)電站提供源源不斷的太陽能源。不過，在對光伏發(fā)電站設(shè)計過程中，考慮到光伏發(fā)電站建設(shè)區(qū)域較為偏僻，人煙稀少，管理工作開展難度較大。因此，可使用遠程監(jiān)控設(shè)備來實現(xiàn)光伏電站的日常管理與維護工作，能夠及時發(fā)現(xiàn)電站系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的問題，以便在第一時間內(nèi)得到有效的解決[1]。

二、太陽能光伏電站設(shè)計影響因素分析

（一）氣象環(huán)境因素

太陽能光伏電站設(shè)計是一項內(nèi)容復雜的環(huán)節(jié)，設(shè)計人員需要充分考慮氣象環(huán)境以及電池最佳傾等各方面因素。當氣象環(huán)境發(fā)生變化時，太陽光輻射輕度也會隨之改變，繼而對光伏電站系統(tǒng)的正常運作造成影響。因此，在對太陽能光伏電站進行設(shè)計過程中，應提前做好現(xiàn)場考察工作，對當?shù)丨h(huán)境、地形以及氣候變化情況進行全面調(diào)查，選擇合適的氣象環(huán)境設(shè)備，使其與當?shù)丨h(huán)境相融合，并發(fā)揮出應用的作用。

（二）太陽能光伏電池最佳傾角影響因素

在光伏電站的實際應用過程中，想要獲取更多的電能，需要充分了解太陽能電池片的使用情況，對太陽能光伏電池傾角進行調(diào)節(jié)，使其能夠獲取更多的太陽能源。不過，在太陽能光伏電站設(shè)計環(huán)節(jié)中，往往會受到太陽能電池能光伏最佳傾角的影響，導致太陽能電池片吸收能力較弱，大大降低了能量轉(zhuǎn)換的效率。針對上述存在的問題，建設(shè)單位應對原有的太陽能光伏電站設(shè)計方案進行調(diào)整，在確保工程建設(shè)能夠順利完成的前提下，可利用太陽能觀測站所發(fā)揮出的功能，對該區(qū)域太陽能源進行檢測，從中獲取更多真實、可靠的太陽能資源數(shù)據(jù)，以此作為設(shè)計依據(jù)，對太陽能光伏電池最佳傾角進行調(diào)整。需要注意的是，在太陽能觀測站的使用過程中，測光時間應超過一年。如果在項目建設(shè)場地無法獲取一年以上的觀測數(shù)據(jù)，也可將觀測區(qū)域更改為附近場址，利用現(xiàn)代計算機等信息技術(shù)，將獲取的數(shù)據(jù)資料進行整合并分析，制定出完整的太陽能光伏電站設(shè)計方案[2]。

（三）太陽能光伏電站安全性影響因素

在太陽能光伏電站運行過程中，還存在較大的安全風險。考慮到較多發(fā)電站建設(shè)區(qū)域較為偏僻，氣候條件惡劣，臺風、洪澇等災害頻繁發(fā)生，加強光伏陣列采用露天方式進行建設(shè)，周圍無其他遮擋物，極易受到自然災害的威脅。因此，為了確保太陽能光伏發(fā)電站的運行安全，在進行設(shè)計前，設(shè)計人員應提前到現(xiàn)場進行勘察，了解當?shù)丨h(huán)境、地形特點，針對當?shù)亟?jīng)常發(fā)生的自然災害，提前采取相應的措施進行防護。尤其是在光伏支架和光伏組件安裝設(shè)計環(huán)節(jié)中，應融入更多的抗臺風設(shè)計理念。采購抗壓、抗拔性較強的建設(shè)材料，在支架或線纜橋架等室外設(shè)備安裝過程中，增強防腐和抗煙霧功能，確保其能夠抵擋外來侵襲。此外，增加防風、防腐設(shè)計環(huán)節(jié)，還能起到延長設(shè)備使用壽命的作用，有利于后期維護與保養(yǎng)工作的順利開展。

三、太陽能光伏電站的設(shè)計要點

（一）電池組件的選擇

通常情況下，太陽能電池組件具有多種選擇方式，并且不同材料的太陽電池所發(fā)揮出的功效也會存在一定差異，常見的太陽能電池有單晶硅太陽電池、非晶硅太陽能電池以及銅銦硒電池等多種類型。在對太陽能光伏電站進行設(shè)計時，電池組件的選擇也是一項重要的環(huán)節(jié)。由于建設(shè)區(qū)域環(huán)境惡劣、地形復雜，對施工技術(shù)、設(shè)計人員都有著較為嚴格的要求。因此，應選取技術(shù)含量高、壽命長、抗壓力較強的電池組件。用現(xiàn)代質(zhì)量檢測技術(shù)，對所采購電池組件的質(zhì)量進行檢測，確保其無質(zhì)量問題后，方可使用于后期建設(shè)工作當中。此外，設(shè)計人員還應對當?shù)毓庠传@取情況以及每年發(fā)電站發(fā)電量進行精確計算，為發(fā)電站后期建設(shè)提供更多可靠的數(shù)據(jù)支持[3]。

（二）太陽電池方陣安裝方式的確定

光伏陣列安裝也是太陽能發(fā)電站設(shè)計的重點內(nèi)容，并且具有多種安裝和控制方式。如：固定式安裝、雙軸跟蹤式安裝、被動控制以及符合控制等。這些因素直接決定了光伏陣列的運行方式，繼而影響到發(fā)電站每年的發(fā)電量和建設(shè)成本。因此，在光伏發(fā)電站建設(shè)過程中，設(shè)計人員還應充分考慮成本支出、建設(shè)難度以及安全性能等因素，制定科學、合理的設(shè)計方案，確保其具有較強的可行性。此外，在光伏方陣發(fā)電模式運行中，還涉及到一定的計算，例如：年發(fā)電量=（kWh）=當?shù)啬昕傒椛淠埽↘WH/㎡）×光伏方陣面積（㎡）×組件轉(zhuǎn)換效率×修正系數(shù)。在對光伏方陣面積進行計算時，計算公式為光伏組件方陣面積=年耗電量/當?shù)啬昕傒椛淠堋两M件轉(zhuǎn)換效率×修正系數(shù)A=P/H·η·K。

（三）光伏電站的開發(fā)模式

光伏發(fā)電站建設(shè)是一項極為復雜的過程，需要耗費大量的人力、物力資源，并且該項目建設(shè)面積大，需要占用我國較多的土地資源。為了提高能源的利用效率，在該項目建設(shè)完成后，應對光伏支架下方的土地進行綜合運用，開發(fā)農(nóng)業(yè)、漁業(yè)等經(jīng)濟項目，將光伏產(chǎn)業(yè)與綠色產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，促進我國國民經(jīng)濟水平的進一步提升[4]。

結(jié)語：綜上所述，隨著我國社會的發(fā)展，能源危機已經(jīng)成為我國各行各業(yè)發(fā)展中所面臨的主要問題亟需解決，當前，新能源取得了較大進步，利用能量轉(zhuǎn)換原理，將太陽能轉(zhuǎn)化為更多的電能資源，提高能源的利用效率，減少對環(huán)境的破壞，促進人與自然和諧相處。

參考文獻：

[1]李乃永.電網(wǎng)接納光伏電站并網(wǎng)運行的適應性及對策研究[D].山東大學，2012.

（作者單位：深圳晟能電力工程設(shè)計有限公司）