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分布式光伏发电系统的电气设计与分析肖绪恩

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：肖绪恩桂胜强

[导读] 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。

        长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北省武汉市 430010
        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，在近几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。木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：电气设计；分布型；设计与分析；光伏发电系统
        一、分布型光伏发电系统最为基本的阐述
        在当前阶段，借助太阳能进行光伏发电的装置共分为两个类型，分别是并网以及离网两种类型。光伏发电所需要的成本相对来说要高于其它发电工具，因此光伏发电在前几年还并未得到我国专业人员的关注与广泛应用，仅仅有极小一部分的无电或者是特殊行业借助光伏发电系统进行发电。随着近几年，我国经济的快速发展以及能源储量下降，国家开始重视新兴能源的开发与利用，同时还针对光伏发电这一行业制定了一系列完善且有利的法规政策，当用户使用光伏发电系统时还能够得到国家相对应的专项补贴，这就极大的推动了光伏发电系统在我国广泛的普及和应用。除此之外，光伏发电系统受到人们所追捧的原因还包括，使用光伏进行发电不会产生资源浪费、环境污染，且步骤较为简洁等。在过去的几十年里，太阳能所扮演的是对能源进行适当补充的角色，但随着时代发展、社会进步，它已经开始承担起了作为备用能源的重要责任。将光伏发电系统和建筑物进行有机的结合，是最近几年通过太阳能来发电的一个全新形式，这一种新的光伏发电形式不但可以降低对于土地面的占用率，而且还可以让传输过程中的损耗得到有效降低，从而提升能源使用的效率，最终让光伏和建筑的结合受到广泛应用与关注。
        目前，人们所讲述的分布型光伏发电实际上就是将分布型电源建立在用户周围区域内，通过一些相对环保、安全、高效的发电模式来把太阳能变成电能，从而直接向木地提供丰富的电力资源。在早些时候，我国所谓的分布型发电实际上是借助锅炉产生的余热进行发电并传输到周围区域内的用户，从而提高系统资源利用的效率;但是在近几年，分布型发电有了新的内涵，它通常指的是借助太阳能或者是风能等一些新兴能源进行发电，让发电系统尽可能的处于负荷中心附近。新兴能源大多不会对环境造成污染，而且相较于传统发电能源，它们更为高效、储量更为的丰富，并且能够摆脱地理位置所产生的束缚，可以和当地建筑物进行有机结合。除此之外，新型的分布型光伏发电系统由于和用户之间距离较近，因此不必特意去建立一些变电站或者是配电站，这也就极大地降低了在输送过程中的能源损耗，而且在保证自身生产效率基础上，还让发电的总成木得到了最大程度降低。
        现阶段的分布型光伏发电系统具有着以下优势:首先，有着较低的输出功率，经济性影响较小，而且分布型光伏发电系统和大型的发电系统在投资收益方面几乎不存在差异;其次，借助光伏来进行发电不会对环境产生破坏、不会出现资源浪费等现象，最为重要的是几乎不会出现较明显的噪声;再次，通过光伏发电系统还可以克服部分区域用电需求得不到满足的问题，由于光伏发电系统在工作时具有较强的可靠性，所以,它可以承担起为部分偏远地区输送电力资源的重任;最后，光伏发电系统实现了科学用电以及发电两者的共存关系，用户能够对电力进行自助管理，最终让生产效率出现明显提升。
        二、分布型光伏发电系统在电气设计中的要点
        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一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。

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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、对于组件的设计
        光伏组件在现阶段主要有三大类，首先是非晶体硅的电池元件；其次是单晶体硅的电池元件；最后一种是多晶体硅的电池元件。在这几种晶体硅的电池组件当中，第一类的光电转换能力最弱，尽管其它方面达到了世界先进标准，但是存在一定的不稳定性，可能会在某些时候出现转换能力下降等现象，因此并没有得到较为广泛的使用；而晶体硅则凭借着较高的光电转换能力以及较长的使用周期在近几年得到大面积使用。在晶体硅组件当中又主要包含单晶体硅和多晶体硅两种，这两者最为木质的差别即单晶体硅具有更好的光电转换能力，在同等功率下，单晶体硅总使用面积要远小于多晶体硅。尽管某些方面存在差异，但是实际上两者在一些重要的指标上却几乎不存在区别，拥有着几乎一模一样的执行规则，所以可以在工程当中任意选择使用。
        3、对于并网逆变器的设计
        逆变器在光伏并网系统中承担着系统DC/AC的转换的转换，同时它还管理着电压时它还管理着电压、简谐波、振动频率等多个重要指标的转换换，是让光伏方阵与系统进行完美连接的一个关键元件。我国当前的电气市场中，逆变器主要有集中型、集散型以及组串型三种逆变器。集中型的逆变器实际功率大致在100kW-630kW内，整体体积相对较大，倘若将它安装在室内应当选择立式安装法最为合适。集散型的逆变器实际功率为1OOOkW，采用的是DC-DC-BOOST增压以及DC-AC逆变的量级电子器件转换，体积同样较大，适合在室内使用立式安装法。而组串型逆变器实际的功率不会超过80kW，相较于前两者，组串型逆变器体积较小，可以直接使用壁挂法安装在室外，它主要使用的是模块化的设计方案，能够避免组串之间不同模块产生的影响与阴影遮蔽，同时还可以降低最优工作点和逆变器之间不匹配等问题出现的概率，除此之外，由于组串型逆变器体积较小，因此在搬运以及安装时，不会浪费过多的人力，不必借助专业化工具与设备进行操作，可以对施工步骤进行适当简化，最大程度的减少了土地占用面积。
        4、对并网方式进行的设计
        在对并网的方式进行设计时，一定要参考我国相关行业规定，对不同类型的电压等级、电能质量进行综合考虑，根据当前接入光伏发电系统的电压等级，大致可分成大、中以及小三个类型的光伏发电站。对于小型的光伏发电站，通常接入0.4kV的低压型电网;中型的光伏发电站则大多数接入IOkV-35kV的电网;而大型的光伏电站接入的则为等级是66kV或者以上的电网。上述数据说明在确定并网电压等级时，一定要与电网实际条件相结合，并使用经济辨证论来进行科学分析，倘若高与低两种等级的电压都能够被接入，应当优先选择低电压接入，从而降低成本投入。
        结束语
        综上所述，在现阶段使用光伏进行发电是最为明智的一个节能减排手段，分布型光伏发电系统能够充分利用太阳能这一清洁型能源，这对于环境治理、减少GDP能源消耗来说，具有着极为重要的意义。上述几点分析了分布型光伏发电系统所具有的特点以及定义，并由逆变器以及组串连接等几个方面入手，对电气设计进行了综合分析与研究，希望能够借此引起相关人员的注意，最终使分布型光伏发电系统中的电气性能得到一定提升。
        参考文献
        [1]安鹏.分布式光伏发电系统优化设计分析[J].通信电源技术，2019(2): 145一146.
        [2]俞炜.分布式光伏电站设计中的电气设计技术探讨[J].科技创新导报，2018(23):90-92.