浅析并网型光伏发电站的设计与应用

陈小文

摘要：在社会经济高速发展背景下，现如今的电力生产，已经无法满足人们的实际需求。再加上各种资源即将枯竭，环境污染严重，因此就可以将太阳能资源，作为电力发电的能源之一，充分发挥其灵活性、高效性、广泛性等优点，通过并网型光伏发电站的建造，从而满足人们的生活生产需求，实现新能源的充分利用，加快人类社会与经济的发展步伐。

关键词：并网型;光伏发电站;设计

引言：

光伏发电，具有着环保、可持续、高效、低成本等优点，可以有效解决资源能源短缺的问题，满足人们的用电需求，促使社会经济获得可持续发展。

一、光伏发电的特点与价值

（一）特点

光伏发电的特点，主要为：第一，分布广泛。光伏发电站不会受到气候、地域等因素影响，也不需要消耗石油、煤炭、天然气等资源，只要有光照的地方就可以建设光伏发电站，因此分布十分广泛，值得在我国全面推广。第二，清洁环保。在可持续发展理念下，各个行业都在探索环保、安全、绿色的生产方式。因此采用光伏发电，就可以充分利用太阳能这种零污染、零排放，绿色环保清洁能源，满足人们的用电需求。第三，储量丰富。太阳能资源非常丰富，使用年限较长。通过光伏发电，就可以实现太阳能资源的充分利用，又可以开发一种储量丰富、清洁环保的资源，用于电力生产。第四，能量分散。能量分散，为光伏发电的一大缺点，主要是因为太阳能的能量密度较低，需要大规模的能量装置，才能进行广泛收集与运用。因此在前期建设中，就需要消耗大量的资金成本，才能满足实际需求。第五，随机性大。这也是光伏发电的缺点之一，主要是因为太阳能会受到天气、地势等因素影响。比如地势较高的西藏、青海等地区，太阳能的热量就会较大。此外，夜间的太阳能热量，会远远低于白天;阴天的热量，也会低于晴天。因此具有着随机性、不稳定性因素，需要根据实际情况，进行合理设计与应用。

（二）价值

随着社会经济的高速发展，人们对于资源能源的需求在不断增加，很多资源能源都即将面临枯竭。如石油、天然气、煤炭等等，而这些都是人类生活生产的必备能源之一，如果面临枯竭，就会制约人类社会与经济的可持续发展。因此在新时期背景下，国家提倡使用清洁、环保、可持续利用的资源能源，从而满足正常的生活生产需求。比如潮汐能、地热能、太阳能等等，都是电力生产的有效资源能源之一。太阳能，作为一种绿色、环保、清洁能源，现如今已经受到了全世界的高度关注，对其开发与利用力度也在不断加大，有效实现了清洁电能、新型电能的生产。光伏发电，就是利用太阳能发电，将太阳能的热量吸收存储到蓄电池设备中，然后将其转化为电能，满足人们的用电需求。此外，光伏发电还可以降低成本费用，如前期建造费用、后期运维费用，具有着灵活高效的优点，值得广泛应用与推广。

二、并网型光伏发电站的设计与应用

（一）光伏方阵设计

并网型光伏发电站，光伏方阵设计分为分块发电、集中并网两种，可以结合不同区域的实际情况，进行选择与应用。然而在实际应用中，还需要结合集电线路的电压等级，以及光伏子系统容量，进行对比分析。如果电压等级同为35KVA，1MWP的光伏子系统，比2MWP光伏子系统前期投资较高，但是占地面积小，后期维修成本低，较为灵活方便，故障影响较小，故选择1MWP的光伏子系统。而在设计中，还需要考虑太阳能电池组件的总功率、逆变器的额定输入功率、直流损耗、串联数量等，才能降低成本费用，获得最大的发电量[1]。因此可以将2台500KW的逆变器串联起来，并且充分考虑温度、光照、气候等因素影响，将各光伏组件中的电池性能参数保持一致，就可以提高发电站的可靠性。

（二）光伏厂区布置

光伏厂区的布置，将直接影响着并网型光伏发电站的效率。因此需要先从光伏电池组件的布置进行设计分析，且光伏电池组件列阵间距，应当综合考虑太阳入射角、太阳光照、前排与后排的高度差等，才能保障发电量最佳。接下来确定逆变器、箱变的位置与高度，且需要将这些设备组件，都安装在分站房内部，做好监管工作，才能充分发挥其价值[2]。为了减少逆变器对光伏组件的遮挡，需要将其高度控制在3以下，左右两侧根据电池板进行调整。然后为电缆的型号、规格选择，应当严格遵循相应的规范标准，选择高质量、耐火阻燃、防腐绝缘电缆，才能降低后期维护费用，延长使用寿命。电缆布设之后，需要定期进行维护检修，且定期更换，保障电缆安全平稳运行。

（三）升压站配置

升压站，是为了保障光伏发电站的平稳运行，从而进行电压等级的调整。在升压站母线接线中，应当根据安装容量、规划容量等进行设计。如果安装容量小于30MW，需要选择单母线接线;如果大于30MW，可以选择单母线接线或单母线分段接线。升压站主变压器的选择，需要优先选择自冷式、低损耗变压器，然后选择载调压变压器。在升压站配置中，还要联合电容器、避雷针，选择直接接地方式。

（四）光伏列阵运行方式

光伏列阵运行方式，分为固定支架和光角跟踪两种。固定支架就是将太阳能光伏板固定在某一个角度，而光角跟踪，会随着太阳入射的变化而发生移动，以保障太阳入射的辐射度始终最大。在并网型光伏发电站的设计与应用中，需要考虑各种影响因素，然后选择最佳的光伏列阵运行方式。比如年发电量、自动化程度、使用年限、成本费用、气候因素等等，然后在適宜的地区，选择最佳的运行方式。一般情况下，固定方式的发电量为100%，而光角跟踪高达120%左右。然而光角跟踪的成本费用较高，后期维护难度大，但是具有着自动调节的功能，可适应于各种气候环境。如果为大规模的发电站，可以应用固定方式;如果为小规模以及试验研究，可以选择光角跟踪。

（五）太阳能电池选择

低成本、转换率高，是太阳能电池种类选择的首要考虑因素。此外，还要结合当地的光照情况、使用年限、安装简易度进行合理选择，才能满足并网型光伏发电站的实际需求。目前，市场上常见的太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜、聚光光伏等，且已经实现了广泛应用[3]。这些太阳能电池的使用年限都在25年左右，但是转换率较高的只有聚光光伏电池，且成本都相对较高。然后由于聚光光伏只适合直射光分量较大地区，因此应用较少，其他的较为常见，对于光照情况要求不高。如果为小规模的发电站，或者处于试验研究阶段，可以选择聚光光伏电池;如果为大规模的发电站，就可以选择其他三种。

（六）直流汇流系统选择

太阳能电池列阵的汇流箱选择，需要根据发电站的实际情况，选择相应的逆变器，且每一台逆变器需要配置六个汇流箱。汇流箱需要单设熔断器保护设施，且耐压值为1000V;每回路设有二极管防反流保护功能，做好避雷防护。而直流柜属于二级汇流设备，需要通过直流母线接入并网逆变器中。

结语：

综上所述，本文从光伏发电的基本内容出发，详细分析了其特点与价值，并且对并网型光伏发电站的设计与应用，展开了详细深入的分析，希望为后续的实际工作，提供坚实可靠的理论依据。那么在今后的发电站设计中，就可以从光伏方阵、光伏厂区、升压站、光伏列阵运行、太阳能电池、直流汇流系统等方面，进行深入研究与分析，从而制定合理的应用方案，充分发挥光伏发电的价值。

参考文献：

[1]陈世明.光伏发电站系统设计与应用[J].科技风，2019（17）：50-51.

[2]智睿. 并网型光伏发电站的设计与应用研究[D].华北电力大学（北京），2019.

[3]邝坚文，黄永基.分布式光伏发电站的设计及智能监控系统的应用[J].机电工程技术，2019，43（04）：148-151.