分布式光伏電站設(shè)計(jì)研究

丁峰

摘要：光伏電站是指利用太陽光能、光伏板以及逆變器等設(shè)備組成的發(fā)電系統(tǒng)，通過發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的有效連接來實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的目的，光伏電站是實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)電的一種重要手段。分布式光伏電站是一種新型的電站建設(shè)方案，利用分散式的工商業(yè)屋頂資源，安裝規(guī)模較小的發(fā)電系統(tǒng)，直接接入35KV以下的配電網(wǎng)。本篇文章通過對分布式光伏電站的特點(diǎn)進(jìn)行闡述，分析它的具體設(shè)計(jì)過程，并且就分布式光伏電站的具體設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：分布式光伏電站 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 逆變器 并網(wǎng)

引言

進(jìn)入到新世紀(jì)后，我國在能源領(lǐng)域上一直強(qiáng)調(diào)的是可持續(xù)發(fā)展，通過可再生能源來實(shí)現(xiàn)綠色電能的轉(zhuǎn)換，因此，光伏發(fā)電系統(tǒng)逐漸被推廣和應(yīng)用。光伏發(fā)電主要原理就是通過半導(dǎo)體進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。光伏發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)能源的可再生，不必?fù)?dān)心能源的枯竭問題，而且安全可靠、不受地域的限制。從理論上來說，光伏電站可以建設(shè)在有電能需求的任何地方，但是對于光伏電站來說，由于光照條件差異和組件效率的影響，組件安裝需要占用一定的面積，為了節(jié)約土地資源，有關(guān)部門希望通過分布式光伏電站來解決光伏電站大面積用地問題。

1 分布式光伏電站的特點(diǎn)

分布式光伏電站通常都是指裝機(jī)規(guī)模比較小的光伏電站。它的應(yīng)用是非常廣泛的，可以建設(shè)在城市建筑的屋頂上，為附近用戶供電，通過與電網(wǎng)之間的有效連接，來保證用電過程的可靠性和穩(wěn)定性。對于分布式光伏電站來說，它的主要特點(diǎn)是安裝場地比較機(jī)動(dòng)，可以根據(jù)具體的場地來對光伏系統(tǒng)的容量進(jìn)行不同的調(diào)整，雖然輸出功率較小，可是安裝方便、靈活和調(diào)整機(jī)動(dòng)。其次，分布式光伏電站還具有一定的環(huán)保效益，在發(fā)電過程中，不會(huì)產(chǎn)生任何的噪聲，也不會(huì)對周圍的環(huán)境、空氣以及水資源造成污染，這種分布式的光伏電站還可以通過與城市建筑中的有效協(xié)調(diào)來提高城市的視覺感官，實(shí)現(xiàn)清潔能源的有效利用。另外，分布式光伏電站必須接入公共電網(wǎng)，依托公共電網(wǎng)一起為周邊供電，如果沒有電網(wǎng)支撐，分布式光伏系統(tǒng)將無法保障用電可靠性、穩(wěn)定性及用電質(zhì)量。

2 分布式光伏電站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1光伏組件的設(shè)計(jì)

分布式光伏電站中，光伏組件是系統(tǒng)的主要組成部分，光伏組件的選型和設(shè)計(jì)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量。分布式光伏電站選用的屋面主要為水泥平屋面和彩鋼瓦屋頂。首先，應(yīng)該根據(jù)安裝場所環(huán)境和裝機(jī)規(guī)模選用不同規(guī)格、效率和樣式的光伏組件，如水泥平屋面現(xiàn)在多選用雙面光伏電池組件，由于雙面增發(fā)提高了整體發(fā)電量。其次，組件的安裝傾角是影響發(fā)電量的重要因素，如水泥平屋面通常選用15-20度傾角安裝，彩鋼瓦屋面一般按照屋面的傾角方式平鋪按照。因此，做好組件的選型和設(shè)計(jì)工作，是保障系統(tǒng)效率和提高發(fā)電量的重要一環(huán)。

2.2逆變器的設(shè)計(jì)

在分布式光伏電站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，并網(wǎng)逆變器的選擇和設(shè)計(jì)對于光電轉(zhuǎn)換來說是非常重要的。逆變器就是指能夠把組件產(chǎn)生的直流電逆變?yōu)榻涣麟姷囊环N主要工具，有著不同的工作效率和使用范圍。并網(wǎng)逆變器通常分為組串式逆變器和集中式逆變器，組串式逆變器具備規(guī)格多樣化、多路MPPT及故障影響范圍小等特點(diǎn)，因此，分布式光伏系統(tǒng)多選用組串式逆變器。集中式逆變器通常用于大規(guī)模的集中式光伏電站，通常具有單路MPPT、單機(jī)規(guī)模較大及故障影響范圍較大的特點(diǎn)。

2.3并網(wǎng)設(shè)計(jì)

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)過逆變器將直流轉(zhuǎn)換為交流后，通過并網(wǎng)柜將光伏系統(tǒng)與市電網(wǎng)或用戶配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可靠和穩(wěn)定性的連接。并網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置安裝易操作、具有明顯開斷指示、具備開斷故障電流能力的斷路器。斷路器應(yīng)具備短路瞬時(shí)、長延時(shí)保護(hù)功能和分離脫扣功能，按實(shí)際需要配置失壓跳閘及低壓閉鎖合閘功能，同時(shí)應(yīng)配置剩余電流保護(hù)裝置。同時(shí)在并網(wǎng)點(diǎn)安裝電能表計(jì)量裝置和電能量信息采集裝置，關(guān)口計(jì)量點(diǎn)電能表準(zhǔn)確度等級不應(yīng)低于有功0.5S級，無功2.0級，電壓互感器的準(zhǔn)確度應(yīng)為0.2級，電流互感器準(zhǔn)確度不應(yīng)低于0.5S級。

2.4電纜設(shè)計(jì)

在分布式光伏電站設(shè)計(jì)過程中，依據(jù)送出的容量、電壓等級及防火要求選用電纜的規(guī)格、型號(hào)及導(dǎo)線截面。電纜的敷設(shè)過程應(yīng)盡量沿用原建筑物的電纜井和廠區(qū)內(nèi)部的電纜溝。合理的電纜選型和敷設(shè)不僅可以降低系統(tǒng)造價(jià)，還能提高系統(tǒng)效率和收益。

3 分布式光伏電站的具體設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1在水泥混凝土屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)應(yīng)用

對于分布式光伏電站來說，它在不同的環(huán)境下有著不同的設(shè)計(jì)方式，通常來說，水泥混凝土的屋頂承重一般在150千克左右，非常適用于分布式光伏電站的設(shè)計(jì)和安裝，并且不會(huì)對其造成一定的荷載影響，可以額外預(yù)留出其他物體的承重。在水泥屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)過程口中，需要注意的是可以將分布式光伏電站與屋頂進(jìn)行混凝土的統(tǒng)一澆筑，與屋面結(jié)合成一體，即可以減少水泥的用量，又能保證在安裝過程中的穩(wěn)定性。另一方面來說，有關(guān)人員在設(shè)計(jì)的過程中需要注意的是做好屋頂?shù)沫h(huán)境勘察工作，包括風(fēng)速以及不同季節(jié)的環(huán)境氣候變化，通過各種參數(shù)的范圍從而計(jì)算好分布式光伏電站的安裝位置，做好設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作。但是需要明確的是，這種設(shè)計(jì)和安裝方式容易破壞水泥屋頂?shù)姆浪畬?，需要采取進(jìn)一步的加固措施。

3.2在瓦斜屋面的設(shè)計(jì)應(yīng)用

通常來說，分布式光伏電站在瓦斜屋面的設(shè)計(jì)過程中，可以揭開瓦片，并且在屋頂上安裝彎鉤類型的轉(zhuǎn)接件，控制好上下膨脹螺絲的位置，做好分布式光伏電站的固定工作，注意在這個(gè)過程中的混凝土控制，避免對屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，設(shè)計(jì)完成后，將瓦片蓋回去，做好后續(xù)的保護(hù)工作。

3.3在彩鋼瓦結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

一般情況下，分布式光伏電站適用于一些鋼結(jié)構(gòu)的工廠建設(shè)中，由于分布式光伏電站具有體積小等特點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)化廠房的建設(shè)過程中，一般都會(huì)將分布式光伏電站固定到屋頂，并且進(jìn)行相應(yīng)的電池組件的鋪設(shè)活動(dòng)，在目前我國的發(fā)展中是非常常見的一種現(xiàn)象。彩鋼瓦是由薄金屬板包括泡沫制成的一種結(jié)構(gòu)，通過傳統(tǒng)的方法并沒有辦法將分布式光伏電站中的固定電池組件安裝在其中，需要借助專門的工具來完成設(shè)計(jì)工作，避免對廠房整體結(jié)構(gòu)上的破壞。另外一方面來說，對于彩鋼瓦的承重能力，在分布式光伏電站的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該注意角度的選擇，并且可以在一定程度上增加屋頂?shù)闹亓浚⑶覐牟煌姆较蛏蠈υO(shè)計(jì)過程進(jìn)行優(yōu)化。

實(shí)際上，在分布式光伏電站的設(shè)計(jì)過程中有關(guān)人員應(yīng)該注意對落實(shí)項(xiàng)目安裝條件的具體探測，保證設(shè)計(jì)工作過程中的有效性，加強(qiáng)在進(jìn)度上的安排，對分布式光伏電站的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用進(jìn)行具體的分析，明確它的可行性，加強(qiáng)在不同環(huán)境下的設(shè)計(jì)組織方案，可以在一定程度上尋求政府有關(guān)部門的支持。

4 結(jié)語

總而言之，分布式光伏電站是光伏電站的一種表現(xiàn)形式，具有規(guī)模小、實(shí)用性高等特點(diǎn)，在具體的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該從光伏組件、逆變器、并網(wǎng)及電纜等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇，從而保證分布式光伏電站應(yīng)用的可靠性。

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