地面光伏電站電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

王瑞平

摘要：傳統(tǒng)發(fā)電形式主要是火力發(fā)電，盡管這種發(fā)電形式能夠?yàn)槿藗兲峁┏渥愕碾娔?，但是在?shí)施火力發(fā)電的過程中，不僅僅會消耗大量能源物質(zhì)，還會造成環(huán)境污染?；诖?，開展新能源發(fā)電勢在必行。目前，我國各個(gè)地區(qū)開展光伏發(fā)電，這種發(fā)電形式主要利用太陽能實(shí)施發(fā)電，在一定程度上降低能源物質(zhì)消耗量，推進(jìn)電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。地面并網(wǎng)光伏電站作為常見的光伏發(fā)電站，為保證地面并網(wǎng)光伏電站發(fā)電質(zhì)量，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段實(shí)施發(fā)電站內(nèi)部電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，避免電氣系統(tǒng)在后期使用過程中出現(xiàn)問題，從根本的角度上保證地面并網(wǎng)光伏電站穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：光伏電站;設(shè)計(jì);電氣系統(tǒng)

一、光伏電站系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1隨機(jī)性

在實(shí)際工作中，光伏發(fā)電站的運(yùn)行具有一定的隨機(jī)性，因此其在工作當(dāng)中無法有效的進(jìn)行電力平衡計(jì)劃，其在工作當(dāng)中也就無法實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。

1.2光伏電站系統(tǒng)的工作具有時(shí)間的限制

光伏發(fā)電站的運(yùn)行通查昂需要大量的太陽輻射能作為之處，因此其只能夠在白天運(yùn)行，若是雨雪天氣，則其發(fā)電效率相對較低。這種現(xiàn)象也可將其看做是其發(fā)電效率是隨著太陽能的變化而變化的，在中午太陽能強(qiáng)時(shí)，其工作強(qiáng)度也非常的高，也就是光伏發(fā)電站系統(tǒng)中午時(shí)間的發(fā)電強(qiáng)度是最大的。

1.3受天氣的影響

同過觀察和分析可發(fā)現(xiàn)，光伏發(fā)電站的工作在很大程度上是由天氣決定的。因其運(yùn)行需要較強(qiáng)的太陽能，因此在陰雨、雪等天氣，則其發(fā)電量就會大幅度的降低。

1.4時(shí)刻處于備用狀態(tài)

光伏發(fā)電站以及并網(wǎng)光伏發(fā)電等都具有其自身的特點(diǎn)，在其運(yùn)行當(dāng)中不可隨意啟停設(shè)備。因此在其運(yùn)行中，技術(shù)人員須保證其中的相關(guān)設(shè)備和機(jī)械是處于備用旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，為光伏發(fā)電站的工作提供幫助。

1.5有非常遠(yuǎn)的傳輸距離

我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們生活水平的提高導(dǎo)致其對能源的需求量更高。太陽能的大量開發(fā)以及利用要求其在工作中需要加強(qiáng)對太陽能的開發(fā)以及收集，其通常集中在日照時(shí)間長以及強(qiáng)度大的荒漠地區(qū)，但是該地區(qū)收集的太陽能要傳輸很多的距離，才可以將其傳輸?shù)叫枰牡貐^(qū)。

二、光伏電站電氣主接線設(shè)計(jì)

電氣主接線設(shè)計(jì)作為發(fā)電站內(nèi)部電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)重要環(huán)節(jié)，在實(shí)施電氣主接線設(shè)計(jì)之前，需要對電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和光伏發(fā)電站規(guī)模等方面綜合分析，并按照分析結(jié)果制定合理的光伏發(fā)電站電氣主接線設(shè)計(jì)方案，避免在電氣主接線設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)問題，從根本的角度上保證電氣主接線設(shè)計(jì)質(zhì)量。光伏電站在發(fā)電過程中會出現(xiàn)電氣系統(tǒng)升壓現(xiàn)象，因此，在進(jìn)行電氣系統(tǒng)主接線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮電站內(nèi)部電壓變化趨勢，確保電氣系統(tǒng)主接線設(shè)計(jì)的合理性。

本文中介紹的地面并網(wǎng)光伏電站中所采用的電氣系統(tǒng)電壓等級為0.38kV，接地方式為動力電和照明用電公用的接地方式，在光伏電廠經(jīng)濟(jì)條件允許的狀況下，可以從外網(wǎng)處引入電源系統(tǒng)，并將備用電源與發(fā)電母線進(jìn)行有效結(jié)合，并在電源處安裝自動化裝置，確保地面并網(wǎng)光伏電站中電源系統(tǒng)向著自動化方向轉(zhuǎn)變。對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢的城市，可以適當(dāng)?shù)目s小光伏電站建設(shè)規(guī)模，在這種條件下，應(yīng)采用光伏電站自身用電實(shí)施低壓配電裝置安裝，并將電箱實(shí)施變壓連接，從而提升地面并網(wǎng)光伏電站運(yùn)行效率。

三、光伏電站的防雷接地設(shè)計(jì)

3.1光伏電站防雷

1.直擊雷防護(hù)

眾所周知，直擊雷對電源系統(tǒng)有著不可磨滅的影響，因此，加強(qiáng)光伏電站直擊雷防護(hù)工作對電站穩(wěn)定運(yùn)行有著不可忽視的作用。而且地面并網(wǎng)光伏電站布置區(qū)域廣泛，電池組件高度差相對較低，在這種條件下設(shè)置獨(dú)立避雷裝置，勢必增加光伏電站建設(shè)成本，對電站發(fā)電效率等方面也有很大的影響。因此在實(shí)施光伏電站直擊雷防護(hù)的過程中，可以采用將電池組件、金屬構(gòu)件與主接地網(wǎng)連接的方式，降低雷電對光伏電網(wǎng)造成的干擾。在出現(xiàn)雷電襲擊電池組件金屬框架的現(xiàn)象時(shí)，接地裝置能夠有效的分散雷電對電氣系統(tǒng)造成的干擾，從根本的角度上保障地面并網(wǎng)光伏電站穩(wěn)定運(yùn)行。除此之外，在光伏電站建設(shè)完成時(shí)，需要在電站周邊設(shè)立避雷裝置，有效控制電站正在雷電襲擊過程中出現(xiàn)電位升高現(xiàn)象，保障光伏電站內(nèi)部工作人員人身安全。

2.感應(yīng)雷防護(hù)

由于光伏電站處于長時(shí)間運(yùn)行的狀態(tài)，其出現(xiàn)感應(yīng)雷電的可能性較高，直接影響光伏電站中電氣設(shè)備運(yùn)行效果。基于此，制定光伏電站感應(yīng)雷防護(hù)措施，降低感應(yīng)雷對光伏電站產(chǎn)生的影響。對于光伏電站感應(yīng)雷防護(hù)來說，常見的防護(hù)技術(shù)是從感應(yīng)雷來源上實(shí)施雷電防護(hù)，即從交流并網(wǎng)供電線路和光伏系統(tǒng)組件直流線路兩個(gè)方面控制感應(yīng)雷入侵，在這個(gè)過程中可以按照地面并網(wǎng)光伏電站結(jié)構(gòu)安裝直流匯流箱，并在光伏電網(wǎng)中安裝逆變器裝置，在發(fā)生感應(yīng)雷電襲擊時(shí)，有效轉(zhuǎn)移感應(yīng)雷電，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)感應(yīng)雷防護(hù)的目的。

3.2光伏系統(tǒng)接地

1.接地網(wǎng)的通常設(shè)計(jì)

水平接地網(wǎng)作為光伏電站常見接地形式。在設(shè)計(jì)之前需要對光伏電站結(jié)構(gòu)和占地面積等方面綜合分析，并按照實(shí)際工程設(shè)計(jì)要求采用熱鍍鋅扁鋼進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。在這個(gè)過程中需要保證接地網(wǎng)與光伏電站避雷裝置有效連接，有效實(shí)現(xiàn)地面并網(wǎng)光伏電站防雷接地保護(hù)的目的。

2.接地網(wǎng)防腐設(shè)計(jì)

接地網(wǎng)在長時(shí)間使用過程中會受到外界多方面因素的干擾，造成接地網(wǎng)腐蝕，直接影響光伏電站接地網(wǎng)運(yùn)行效果。針對于這一點(diǎn)，必須對光伏電站接地網(wǎng)實(shí)施防腐處理。對于光伏電站接地網(wǎng)來說，常見的防腐設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：第一，采用熱鍍鋅材料進(jìn)行接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，由于其自身具備一定防腐性能，采用這種材料進(jìn)行光伏電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，能夠從一定角度上提升基地網(wǎng)防腐效果。第二，眾所周知，銅質(zhì)材料具有良好的防腐性，因此，采用銅質(zhì)材料進(jìn)行光伏電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)，能夠緩解接地網(wǎng)受腐蝕情況。第三，在接地網(wǎng)周邊埋入等電位的活潑金屬能夠避免接地網(wǎng)受到腐蝕，其原理在于活潑金屬與接地網(wǎng)連接的過程中，能夠緩解節(jié)點(diǎn)網(wǎng)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，進(jìn)一步保障接地網(wǎng)質(zhì)量。第四，在進(jìn)行接地裝置埋設(shè)過程中，應(yīng)保證接地裝置埋設(shè)位置在凍土層以下，有效阻擋外界因素對接地裝置干擾，全面落實(shí)接地裝置腐蝕防護(hù)要求。

四、光伏電站電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)

與普通發(fā)電站相比，地面并網(wǎng)光伏電站占地面積廣闊，各個(gè)單元發(fā)電站通過發(fā)電母線進(jìn)行輻射式連接。在實(shí)施光伏發(fā)電過程中，單元發(fā)電站中電量驟升。因此，在進(jìn)行光伏電站電纜敷設(shè)連接時(shí)，需要采用“T”型連接方式，減少電纜敷設(shè)數(shù)量，在實(shí)現(xiàn)電纜高質(zhì)量敷設(shè)的同時(shí)，降低光伏電站電纜敷設(shè)過程的資金投入。

平地光伏電站光伏陣列區(qū)域電纜宜采用直埋敷設(shè)，直埋電纜宜敷設(shè)至凍土之下，由于地面光伏電站大都在西北部，凍土很深，如果直埋則現(xiàn)場工程量則會很大且現(xiàn)場施工時(shí)往往不采用回填土。此時(shí)應(yīng)采用耐寒電纜，電纜長度留出余量，為了防止電纜損傷由凍土層敷設(shè)至非凍土層時(shí)加穿一段電纜保護(hù)管。通過這樣的措施既能節(jié)省大量投資，又能保證電纜的安全運(yùn)行。山地光伏電站光伏陣列區(qū)域電纜宜采用電纜橋架加直埋相結(jié)合的敷設(shè)方式，電纜橋架順地勢而敷設(shè)，考慮到散水及雜草的影響，高度不低于公分。電纜橋架應(yīng)采用鍍鋅橋架或玻璃鋼橋架。

五、結(jié)束語

綜上可知，能源的消耗隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而日漸增加，地面并網(wǎng)光伏發(fā)電的發(fā)展提高了太陽能的利用效率，但是其電氣設(shè)計(jì)是非常重要的，在建設(shè)中需要確保其電氣系統(tǒng)的合理性。通過對地面并網(wǎng)光伏電站電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行探究，以期促進(jìn)行業(yè)的跨越式進(jìn)步。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，要更加重視光伏電站的設(shè)計(jì)工作，才能更好的實(shí)現(xiàn)光伏產(chǎn)業(yè)的持續(xù)性發(fā)展，才能不斷提升光伏發(fā)電的服務(wù)質(zhì)量。

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