宋辉
宁夏回族自治区电力设计院有限公司 宁夏 银川 750001
摘要：光伏发电作为一种重要的光伏发电形式，其主要是利用光伏组件的光电转换原理将光能转换为电能。光伏电站在设计时需考虑诸多因素，比如场址的地形、组件安装倾角、支架行间距，以及设备的布置和选型等。本文针对某个采用固定支架运行方式的光伏电站，通过相关软件模拟了光伏组件在不同安装倾角时倾斜面接收到的太阳辐射量情况，得到组件的理论最佳安装倾角，然后通过优化得到组件的实际最佳安装倾角，并利用已建光伏电站的实测数据对理论数据进行验证，以期为光伏电站中光伏组件的布置方法提供优化建议。
关键词：光伏电站；优化；组件安装倾角；发电量
引言
光伏电站以并网形式运行期间，在电压数值较小时，光伏电站内部含有的电缆、变压器等元素，极有可能对并网电流、电压等因素造成影响。在发电功率增长过程中，配电网逆变器能够依据实际需求，完成无功功率的发射与吸收等程序，以此提升大型光伏电站的协调能力。光伏电站运行逆变器时，能够将直流转变成交流，其转换过程中形成了谐波，将会在电网中危及电能质量。
1光伏组件理论最佳安装倾角的确定方法
在光伏电站中，采用固定支架运行方式时，一般会以光伏组件倾斜面接收到的全年太阳辐射量最大时的倾角作为光伏组件的安装倾角，称为最佳安装倾角。最佳安装倾角是根据项目所在地的经、纬度坐标，太阳辐射资料及气象数据，通过RETScreen、PVsyst等相关软件计算得到的。
2组件安装倾角设计
组件安装倾角是指光伏电池板与屋顶间的夹角。因为利用的是太阳能，所以电池板安装时，所设计的固定倾角和其所处的地理位置、全年太阳辐射分布、直接辐射与散射辐射比例、负载供电要求和特定的场地条件等都有关系。在设计安装时，所设计的最佳安装倾角必须是系统全年发电量最大时的倾角。安装倾角设计不可过大，因为倾角越大，组件的背向风压越大，组件支架基础及钢结构的材料成本也相应增大。分析当地太阳辐射资源数据及安装屋顶结构(平屋顶)，安装倾角设计为35度，即光伏组件表面与地面水平方向呈35度的倾角倾斜安装。组件固定方式采取水泥基础加钢结构形式。
3光伏并网发电系统的设计
在光伏发电系统的众多项目当中，光伏并网发电系统的优势不言而喻。借助逆变器的核心作用，能够实现为社会用电提供服务的目标。利用光伏电池阵列、光伏并网发电系统以及功率跟踪器的相互协调，不仅对于传统电能的供应压力带来了释放，而且有助于电网智能化的推进。对于太阳能资源的高效利用具有不可替代的价值与优势。结合分布式光伏发电系统的趋势，结合发电系统光伏并网关键技术的设计能力与趋势，为了实现分布式光伏发电系统取得最佳化的效益，一定要明晰系统中的关键技术，以最大功率点跟踪技术为依托，确保电导增量法和扰动观察法的和谐应用，发挥二者辅助协调化优势，不仅可以掌握系统中的最大功率点，还可以观察并比对波动的状态，实现电导数据的瞬间运行，为主动调节光伏并网发电系统奠定坚实的基础和保障。与此同时，在并网逆变器控制技术中，由于使用了直接控制的方式，为此电流内环和电压环设计更加合理，从中也体现出保持同频电流的优势。既反映了分布式电源并网技术存在的弊端以及改进的趋向，同时表面了引入分布式电源并网技术的可行性必要。在不断发展的社会背景下，分布式电源并网技术应用，要想发挥其灵活性优势，必须要以可靠性为基础，实现储能和调用。在此基础上，加强注重技术安全的控制，做好高效率的缓冲应用，将安全性、可靠性的电源并网技术与技术缺陷的改进对接，实现并网发电系统的应用可持续发展。
4光伏并网发电对电网电能质量产生的影响
4.1对电网频率的影响
传统电力系统运行过程中出现频率异常的概率是很少的，根据相关并网光伏频率变化数据可以知道，即使光伏发电站容量较小时，也可以允许多台机组投切，而不会出现电网频率受限的情况。而在光伏发电站的发电容量占电网内总量比例逐渐增大时，由于光伏发电机出力的随机性，就可能导致整个电网系统频率出现波动，由此对用电用户或整个电力系统的正常运行产生不良的影响。根据相关实验数据并建立风电功率波动对电力系统频率的评估模型后，我们可以得出0．01～1．0Hz的功率波动对整个电网系统的影响最大。
4.2三相电压均衡性不足
光伏电站运行期间，逆变器实施三相触发时，将会产生触发对准性不足现象，引起网点三相电压形成对称性缺失问题。鉴于光伏电站作为辅助性运行系统，具有较低的负荷，实际产生的三相电压，可不予考虑。负序稳定干扰供电系统与设备的具体表现为：1.3.1引起电力系统运行时，缺失继电保护装置，造成负序启动元件运行不畅问题。1.3.2发电机、工厂运行发生异常振动，电动机设备发热。
4.3光伏发电的间歇和波动性对电能质量的影响
根据当今的实际情况来看，大部分的光伏发电都存在着间接性和波动性缺陷。以风力发电为例，风能本身的不稳定和季节性特点，就使得变电站产生的电能也就会随之出现间接性和波动性状态，进而使得新能源在发电并网过程中对电能的整体质量产生不良影响。对于这类新能源电能来说其控制手段比较复杂而且难以实现，在控制过程中还会产生电能冲击会直接导致电量频率紊乱，进而出现电力供应偏差或者电网闪变故障。为了有效改善这种故障情况，就需要在风力发电厂穿过低压时就把电厂的电压控制在一个较低的范围内。还要不断提升电网对于电量的接纳能力，不断调整将电网的电量峰值调整到合理的数值范围内，从而保证电网的稳定运行。并且在光伏并网发电过程中，动态无功功率和功率调整对于并网的影响是十分重大的，因此在光伏并网发电的系统中，无功补偿功能也是普遍存在的。
5分布式光伏发电技术的发展
分布式光伏发电进一步提高了能源利用率，要充分利用太阳能，将其就地发电、消纳性能发挥得淋漓尽致，同时强化大电网系统的抗灾害能力。基于此，要在并网技术条件方面下大功夫，实现配电系统的分散式管理，一旦出现稳定性与安全运行不协调的现象，可以利用中、低压配电系统实现电网输送能力的促进与优化。在并网技术条件的综合考虑区域上，有效要基于穿透率和逆功率的特点，发挥波动性与随机性特征，结合电网与分布式光伏发电系统之间的关系，在光伏发电系统集成体系的开发进程中，确保光伏发电系统在设计准则的基础上，实现性能较高的逆变设备，（1）减少对电网的负面影响；（2）提升发电、配电的安全性。在此基础上，做好穿透率与逆功率的平衡协调，严格依照研究标准额属性划分，在分布式光伏发电系统的创新机制中保持领先效应。为此压迫加强电系统的设计准则，按照光伏发电系统的穿透率需要，在配电网与分布式光伏发电系统中，以输送能力因素为考虑内涵，不断加强供电系统的储能量，拓宽电能覆盖范围，实现动态化的功率调整，为供电系统收纳电力拓宽电能覆盖范围奠定坚实基础。
结束语
做好光伏并网发电的电力工作对于电力企业的发展和电力系统的稳定性有着重要的意义。因此，为了保证光伏并网发电技术的顺利应用，充分发挥其应用效果，电力企业要根据实际的电力问题采取合理的措施，加强对光伏并网发电技术的应用，不断对技术进行优化与创新，提高其工作性能，保证电力系统配电系统的稳定性。
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