分布式光伏发电系统电气设计

魏文

摘要：分布型光伏发电系统运行的方式主要是让用户自己进行独立发电并使用，同时用户还可以将没有用完的电量进行二次利用。所以，在近幾年分布型光伏发电系统开始和建筑物进行结合，并展现出自身具有的显著优势。本篇文章就对分布型光伏发电系统所具有的特点以及基础概念进行了分析，同时对其中存在的一些问题作了深入研究，希望借此能够引起相关部门的重视。

关键词：太阳能;电力;资源;环保

1分布式光伏发电系统概述

分布式光伏发电系统是指能根据需要在指定场地建设一个自行的发电装置，不需对其进行专门操作，能够因地制宜进行分散的布局，采用就近原则采集太阳能作为发电的资源，节省化石能源。分布式光伏发电系统一般采用光伏组件直接将太阳能转换成电能，是一种新型的、发展前景非常广阔的发电方式，能够就近发电，避免在电力运输途中产生的不必要浪费。能够高效、环保的进行自主发电，将太阳能转化成电能，向建筑物提供电力[1]。

太阳能是可再生资源，太阳能能够照射到地球的每一个角落，使分布式光伏发电系统摆脱了对于地理位置上的束缚，能够和建筑物进行有机结合，不会占据建筑物以外土地面积，提高利用率。分布式浮光发电系统安装方式简单易操作，且运行过程不会对环境造成污染。由于其安装位置距离建筑物非常接近，所以不需安装变电站和配电站，节约投入成本。

我国传统分布式发电方式一般是使用火力发电，通过燃烧产生高温和高压蒸汽，电气系统将热能转变为机械能再到电能，由控制系统进行控制，形成日常需要的电力。火力发电使用的煤炭燃烧会产生大量二氧化硫和氮氧化物，严重危害生态环境，在火力发电厂附近还会产生大量粉尘造成污染，对化石能源也产生浪费，导致我国电力事业已成为最大污染源。我国现阶段首要目的就是减少污染，研发分布式光伏发电系统并投入实施，促进我国现代化进程[1]。

2优势

输出功率较小是分布式光伏发电系统的一个主要优势。一个分布式光伏发电系统项目可以达到数千瓦的容量，而且分布式光伏发电系统的大小对发电的效率不会产生影响，无需太多的制作成本。分布式光伏发电系统不污染环境，运行中也没有大量的噪音产生，将其安置在建筑物楼顶对于人们的正常生活不造成影响，发电时只需太阳光照射即可，不用燃烧，与此同时，在太阳能向电能转换的过程中，任何有害垃圾均不产生，不影响环境与空气。3缺点

分布式光伏发电系统能够在一定程度上缓解部分地区电力紧张问题，但不能彻底解决。由于分布式光伏发电系统能量密度较低，平均一平方米分布式光伏发电系统功率是100瓦，部分地区用来安装分布式光伏发电系统的楼顶面积有限，不能从根本上解决用电紧张问题。随着对太阳能利用研究的深入，我国会大程度提高分布式光伏发电系统的能量密度，从根本上解决部分地区电力不足的问题，促进我国均衡发展。

4分布型光伏发电系统在电气设计中的要点

4.1对于光伏的方阵设计

水泥材质的屋顶与彩钢化屋顶是当前光伏这--项目当中最为主要的两类建筑载体。水泥材质的屋顶具有较强的负载能力，能够通过对阵型倾斜角以及间距的调节得到最为丰富、优秀的发电量。然而在大多数情况之下，使用水泥材质的屋顶必须要有多种附件.在实际工作中可以被利用的面积要远小于彩钢化屋顶，所以在现阶段，大多借助平行的铺设来使用彩钢化屋顶。开路电压会随着分布型光伏系统组件整体温度的上升而逐渐减小，相反的，倘若组件的温度出现下降，开路电压也会随之上升。为了确保逆变器能够在极端的环境中正常工作，设计人员在进行设计时一-定要充分考虑到当地区域可能出现的极限温度，从而得到最佳的串联元件数目以及电压[2]。

4.2设计并网逆变器

在光伏并网系统中，逆变器的主要作用就在于承担着系统DC/AC的转换，而且它还对简谐波、电压、振动频率等指标的转换进行管理，是连接光伏方阵与系统的一个至关重要的元件。现阶段，在我国的电气市场中，逆变器可以分成三种：一是集中型逆变器，二是集散型逆变器，三是组串型逆变器。集散型逆变器可以达到1000kW的功率，采用了DC-DC-BOOST增压和DC-AC逆变的量级电子器件转换，有较大的体积，在室内一般选用的多是立式安装法。集中型的逆变器一般可达到100kW～630kW之内的功率，有着较大的体积，如果在室内对其进行安装，则比较适用的方法就是立式安装法。相比这两种逆变器来说，组串型逆变器的功率低于80kW，而且体积较小，使用模块化的设计方案，用壁挂法直接安装在室外，这样就能使组串之间不同模块产生的影响得到避免，使逆变器与最优工作点无法匹配的问题能尽量减少。另外，组串型逆变器有很小的体积，所以在对其进行搬运和安装时，不会出现人力浪费的情况，能简化施工步骤，土地占用面积就能得到根本减少。

4.3分布式光伏发电电气系统逆变器设备的选择。

工程的研究者需考虑分布式光伏发电系统的装机容量，进而选择合适的输出功率，输出功率要与逆变器设备基本一致。对于逆变器的选型工作还需考量MPPT的数量和MPPT的电压区间，直流输入接线端口的数量和功率因素等相关技术方面的参数对分布式光伏发电系统电气设计运行产生的影响[3]。在对分布式光伏发电系统的电气设计中，对于有关组串连接部分使用思路是：组件方阵的电气连接须遵守“先串联，后并联”原则。串联方式可获得设备在使用时的工作电压，并联方式能够获得设备使用时的工作电流流量。对于分布式浮光发电系统电气设计的有关直流汇流箱的处理。汇流箱的基本功能需能实现对分布式光伏发电系统组件输出的多路直流电源进行汇流连接到逆变器中，其主要器件主断路器的工作电压需大于等于回路的工作电压，额定的电流需大于等于回路工作电流。分布式浮光发电系统电气设计使用的电缆可选择专用无卤PV1-F电缆，这种电缆支持分布式光伏发电系统组件间的汇流连接和跳线。如果分布式光伏发电系统电气设计运行温度超过60摄氏度就需对载流量进行调整[3]。

4.4设计组件

在现阶段，光伏组件有三类：一是非晶体硅的电池元件;二是单晶体硅的电池元件;三是多晶体硅的电池元件。非晶体硅的电池元件并不具备较强的光电转换能力，还没有完全的稳定，虽然其他方面与世界先进标准并没有太大差距，但是仍在某些时候会有转换能力下降等问题随之产生，所以使用并不广泛;在近几年，晶体硅因其所具有的光电转换能力较强，而且使用周期长，所以被大面积使用。在晶体硅组件主要有两种体硅：单晶体硅和多晶体硅，单晶体硅的光电转换能力更强一些，如果在功率同等的情况下，单晶体硅总使用面积要比多晶体硅小。虽然某些方面有差异存在，但是在一些重要的指标上，两者基本没有本质差别，执行规则也基本一致。因此，可以任意的在工程中进行使用[4]。

结束语：综上所述，分布式光伏发电电气系统需具备监控系统，能够方便对设备运行状态进行实时了解。需要能够进行实时的电气模拟量的检测，包括安装的所有逆变器输入的直流电流和电压，输出的交流电流和电压，对于每个设备的开关和对设备的数据采集能够得到准确的结果。对于得到的数据需以统计图表形式打印出来，设备的运行和暂停都需有明确记录。

参考文献：

[1]王明，尹思哲，刘悦.分布式光伏发电系统电气设计与分析[J].华东科技（综合），2018，8.

[2]刘胜佳.分布式光伏发电系统的设计与性能分析[J].科技与创新，2016，20.

[3]邵小雷.分布式光伏发电系统的电气设计研究[J].山东工业技术，2016，8.

[4]梁新田.农村建筑屋顶光伏发电系统的设计[J].现代建筑电气，4.