摘要:中国更加重视环境保护和新能源的发展，加大了对新能源产业的扶持力度，出台了一系列扶持政策，也带动了光伏产业的快速发展。目前，我国光伏发电技术的应用主要集中在供电、配电、发电等与电网相关的方面，光伏电站项目也大幅增加。然而，许多光伏电站系统仍存在许多不足之处，导致经济效益大大降低。为了提高系统的应用效果，还需要对系统的设计和建设进行优化。
关键词：光伏；发电站系统；电气设计；
在能源危机以及节能环保政策的影响下，人们的环保意识逐渐增强，各领域相继开展对新能源的开发利用研究。太阳能是新能源中的一种，太阳能光伏发电技术，能够通过太阳能的运用，实现电力能源的提供，具有运用便捷、可靠性强等优势，目前光伏发电站的建设在我国已经受到了广泛关注。
一、光伏发电站系统设计现存问题
1.光伏发电站选址科学。光伏发电站的建设最初，需要工作人员进行选址查勘，选择地形条件、施工用水、接入电网条件、太阳能资源水平等符合要求的地点，在对所有资料分析论证后，将拟建厂址资料与建设等相关部门进行资料对接，确保选址合理。但是在实际光伏发电站系统设计中，经常会存在选址不当的问题。第一，太阳能资源资源量偏差较大。我国太阳辐射数据相对缺乏，一些工作人员在评定太阳能资源水平时，未能严格遵循相应规范，仅仅采用个别卫星遥感数据进行评价，导致差异性较大。同时，一些人员为了能够满足财务指标要求，对资源水平等刻意放大，也影响了实际获取的发电收益。第二，缺乏对本地负荷消纳分析。由于当前一些光伏电站周边的电网负荷消纳能力不足，因而，电站也存在着限负荷情况，很多装机并没有投入生产。这也要求工作人员在光伏发电站选址设计中，应提前对本地电网的负荷消纳能力进行充分分析，以确保项目决策科学合理。例如某±800kV特高压直流输电工程。工作人员通过对周边电网分析后，选择利用跨区送电的方式，实现了对能源的充分消纳。第三，缺乏对地形、位置的考量。当前一些光伏发电站经常会受到洪水的影响，其主要原因就是工作人员未能科学处理场内外冲沟，对场地地形、位置考量不足，一旦有水涌入，就会快速汇聚，形成大面积漫流。因而，在选址过程中，工作人员必须充分考虑场地地形，并对本场地的水流量、通道通畅度等进行科学的评估，并采取相应的避让、疏导措施，从而避免这一问题的产生。
2.系统设备组件选择不当。光伏电站系统由众多的设备组件共同构成，因而，这些设备组件的选择，对光伏电站质量及效果也有着十分重要的影响。目前，在系统设备组件的选择中，存在对功率衰减方面考虑不足的情况。在发电量计算中，工作人员并未将这一部分数据考虑在内，通常采用较为理想的衰减系数，而组件功率衰减明显与国家标准存在差异性，一定程度上会影响最终的计算结果。例如亿晶250多晶，并网时长为0.3年，标称功率为250，实际检测功率为242.62，功率衰减7.38，衰减率为2.95%。晶科255多晶，并网时长0．3年，标称功率255，实际检测功率为247．94，功率衰减7．03，衰减率2.76%。这要求工作人员在系统设备组件的选择过程中，能够确保组件稳定性，并尽可能的修正发电量计算中所运用的衰减系数，从而为电站建设提供科学依据。同时，光伏电站系统设备组件的选择中，还存在逆变器与组件匹配不良、并联数路仅考虑经济性、组串数过大、支撑系统设计模型单一、硬钢量降低等问题，虽然在成本控制方面得到了一定的效果，但是也导致建设风险、应用风险大大增加。
二、光伏发电系统设计优化
1.太阳能资源分析优化。（1）验证资源条件数据的有效性、可靠性，对比分析项目所在地太阳辐射变化，采用概率统计法选取工程代表年数据。
（2）对电站进行环境气候影响分析，确定影响因素和资源损失系数。（3）合理选择公式提高太阳位置参数计算精度，优化阵列面辐射量的计算，避免单一计算软件和参数选取差异造成的结果偏差；辐射量应以实际电站阵列面为基准，并选用合理、可靠的计算模型进行分析计算，其计算成果是发电量、间距计算甚至收益分析的重要参考依据。
2.光伏组件串并联设计优化。由于项目所在地气象和太阳辐射条件的地域性特点，对光伏发电出力变化影响较为显著，应根据所组件和选用逆变器的规格参数，结合项目所在地现有的现场实际测光数据和气象观测数据，进行辐射量与温度双因素条件下复核计算，确保串并联系统设计的有效合理。同时，建议分析周边电站发电出力和太阳辐射变化相关性，进一步分析优化串并联计算结果。对于光伏组件串并联数优化计算应遵循以下原则：（1）太阳电池组件串联形成的组串，其最高输出电压不允许超过太阳电池组件自身最高允许系统电压，输出电压的变化范围必须在逆变器正常工作的允许输入电压范围内。（2）太阳电池组件的串联数量选择应考虑逆变器的最佳输入电压、当地的太阳辐射条件、环境温度条件等多种因素。太阳电池组件的输出功率与太阳辐射强度成正比，但与环境温度成反比，其变化规律并非简单的直线关系。另外，环境温度一般又与太阳辐射强度成正比。因此，分析太阳电池组件串联后的电压时，应根据光伏电站所在地的气候特点综合考虑上述关系。（3）为降低直流损耗，串联后的太阳电池组串输出电压宜在满足第一条且接线方便的前提下，尽可能取高值。（4）太阳电池组串的并联数量应考虑光伏电站所在地的太阳辐射条件、环境温度条件和其它气象条件以及直流通路上的损耗对光伏阵列实际输出功率的影响。光伏阵列实际输出功率应与逆变器的直流侧最大输入功率相匹配。同时接入同一逆变器的子阵，筛选组件功率一致，其他性能参数要求相近，相对距离较近的汇流箱接入同一台逆变器，较远的汇流箱接入另一台逆变器，减小组件一致性差异以及直流压降对MPPT的影响，提升发电量。
3.光伏阵列最佳倾角优化分析。对于集中式并网光伏电站，如果采用固定式安装，则太阳电池组件的安装倾角应选择全年发电量最大时的倾角；如果采用斜单轴自动跟踪式安装，则支架转动轴的倾角不但应考虑全年发电量，还应考虑倾角过高引起的风荷载增加对支架结构设计及投资增加的影响。在进行太阳电池组串的在支架上的布置方式设计时，应进行多方案比较，综合考虑各项技术及经济指标，选择最优布置方式。
4.资源集中、集约开发管理。应注重资源的集中、集约、集群开发利用，加快光伏发电园区化发展，努力培育出省级大型光伏发电综合应用及新技术产业园，通过政策和设施引导企业进入产业园发展；配套集成输电和交通廊道等公共基础设施，通过合理有序布局，引导企业集中、有序开发。同时推广发电区和生活管理区功能集中、布局分离的产业园模式，通过设立产业园管理委员会，统一集中管理，产业园管理委员会除了负责公共设施的集中建设外，还应对各光伏发电站的建设进行监督管理，引导其采用环保的施工方式，避免破坏生态环境的现象出现。目前在土地的集约化方面进行了多方面的探索，包括光伏发电和养殖业、种植业兼容的生产作业模式；适度吸纳周边群众就业，如清洗光伏组件、种植、养鱼等；积极创建诸如高产优质苜蓿示范片区建设，争取国家惠农补贴，实现清洁能源发电和农业发展的双赢。有利于人民群众增收就业，有利于人民群众生活方式变革，提升产业园经济产出，提高土地的利用率。
总之，我国应尽快优化光伏发电站设计建设，根据光伏发电站类型的不同，合理选址，并对于一些特殊地形，采取相应的对策，对于系统设备组件，需科学选择，保证其经济性、高效性，尽可能的降低衰减率影响，从而使光伏发电站创造更多的经济、社会效益。
参考文献：
［1］王全．探析大型光伏发电站的改造和优化，2018．
［2］王汉鹏．关于光伏发电站系统优化设计的研究.2019.