蒋伟
信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司 江苏省无锡市214063
摘要：全球面临能源紧缺的问题，急需寻找可再生能源来促进生产。目前光伏发电是国际关注的重点发电形式，在国际上也得到了广泛关注和深入研究。近年来国际的光伏发电技术已经取得了良好的成效，当前面临的主要问题，如何利用稀缺的土地资源建设高效的大型光伏电站。实践表明，良好的电气设计以及优秀的设备选型，是建设高效光伏电站的关键。基于此，本文对国外大型光伏电站的电气设计进行研究，希望能够为光伏电站的建设与运行贡献绵薄之力。
关键词：国外；大型光伏电站；电气设计；探究
随着海外光伏越来越热：首先，光伏系统的造价成本下降，光伏发电已经可以取代传统能源。其次，清洁能源的是未来能源的大趋势，各国都制定了相应的清洁能源开发计划。海外光伏的前景越来越广，随着国内光伏技术越来越成熟，设备制造业厂家领跑全球，设计顾问公司大型光伏电站设计经验丰富。未来大型光伏电站全球化的进程将是必然之势。
1海外光伏电站前期收资
对于海外光伏项目，对于前期踏勘收资是比较重要的过程，每个因素都是影响最终设计方案的变化。
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2大型光伏电站电气系统设计方案比选及主要设备选型
对于国外项目的电气设计工作，需要参考当地的设计标准，一般情况光伏项目电气部分可参考IEC，IEEE，美标或者当地电气标准。
前期的初步设计工作首先要根据场地情况利用PVsyst软件对整个项目进行模拟，利用业主有意向组件和逆变器规格计算最优的设备配置比DC/AC。然后选择合适集电线路电压等级（满足当地电网电压要求）。最终优化总平面布置，选定设备后，整个光伏系统效率取决于各段电缆间的损耗（Power Losses）。根据不同方案损耗优化总平面布置。功率损耗是总平面布置重要考虑条件之一。
对于设备选型可以根据当地环境条件进行考虑：
2.1太阳电池组件的选型
目前市面上流行的太阳电池组件共有以下几种类型，分别是多晶硅、单晶硅以及薄膜太阳电池。从目前组件厂家的技术水平及产能考虑，大型光伏项目1500V单晶高效半片组件是目前的主流选择，因为该组件功率较大占地面积较小，同时年损耗较低。如果地面反射率较高的地区可以选用双面组件来提升发电量。
2.2逆变器
逆变器可以说是整个光伏发电系统中的核心设备，它的运行效率直接影响着发电系统的发电量。主流的逆变器分为集中式和组串式（本文只考虑并网型逆变器），集中式逆变器适用于组串电压偏差较小的项目，例如：地面较为平坦的项目、水面项目等；而组串式逆变器适用于地形复杂安装不便或组串电压偏差较大的项目，例如：屋顶项目、山地项目等。
2.3电缆
要根据光伏阵列的分布情况来科学选择电缆，同时需要根据IEC标准来校验电缆选型以满足当地的气候环境条件，合理优化路径以满足电缆载流量校验条件，同时还需要考虑电缆的压降需满足相关要求。这样做的目的是为了更好地提升系统运行效率，降低线损。与此同时设计方案要科学合理，同时选择质量好的设备或材料，这需要企业对供应商进行选择，一定要选择信誉良好、质量达标的供应商，以确保所使用的材料设备可靠。
3大型光伏电站电气设计分析探究
3.1光伏系统配置
在光伏系统进行布置设计时需要考虑相关几个条件：（1）光伏组件的安装方式，例如：固定倾角、平单轴等；（2）根据红线图及当地辐射条件优化倾角和组件阵列间距设计，以满足容量条件下发电量最大化；（3）根据设备及环境条件设计组串，以满足设备发电时间最长。
3.2电气主接线方案
光伏电站电气设计主要包括就地升压变、光伏电站发电单元、光伏电站集电线路接线方式以及升压站主接线方式的连接。合理选择主接线方案能够切实提升 电站运行的安全性、经济性、稳定性。
通常情况下，光伏电站会根据当地电网电压等级情况来确定中压集电线路方案。设计考虑运行灵活可靠，同时便于后期的维护管理。发电单元分组连接方式一般包括链形、环形、星形。
3.2电站过电压保护及防雷接地
在光伏电站的电气设计中，做好过电压保护和防雷接地至关重要，这直接影响着光伏电站的安全运行，必须要予以重视，国外项目一般参考IEEE 80 2013接地规范。国外项目需要考虑设备接地的同时还需要通过软件计算围栏接地。箱变单元及升压站需要考虑避雷针以满足防雷要求。
3.3光伏电站电缆敷设设计
国外项目光伏电缆沿支架和檩条敷设接入组串式逆变器（直流汇流箱）；组串式逆变器（直流汇流箱）的低压交流铠装电缆（直流电缆）采用直埋的方式，过道路时需穿保护钢管或敷设混凝土板保护，电缆的埋深及敷设方式需要满足电缆计算书的条件；箱变出线的中压交流铠装电缆需满足中压电缆计算书的条件（参考IEC电缆校验规范）。
3.4 CCTV
国外项目CCTV需要满足全场区360°无死角监控，围栏采用60米枪机和200米球机相结合的方式，箱变单元采用200米球机进行视频监控，围栏供电由升压站UPS室电源进行供电以满足24小时监控，箱变单元球机电源引自箱变辅助变。同时供电回路需满足电压降的要求。
3.5 场区照明
国外项目全场区的照明需要满足道路5LUX的照度条件，箱变单元需满足20LUX的照顾要求，道路的照明供电电源引自升压站UPS电源室，箱变单元照明引自箱变辅助变。电缆的压降需要满足小于5%的条件，同时场区可以布置部分光伏路灯以满足一些布线不便及电源较远的情况。
结语：
如今国内外光伏发展越来越大，未来清洁能源将是全球供电的主流，所以发展前景广阔。可以说，光伏电站的建设将会朝着大型化、集中化、智能化方向发展，这就需要投入更多的研究，使得光伏系统更加安全、可靠，不断提升光伏电站的电气设计，保障电站的稳定可靠运行，促进光伏发电行业发展。
参考文献：
[1]苟晓卫.大型光伏电站的电气设计与探究 [J].中小企业管理与科技（下旬刊），2017.
[2]乔丽丽.大型光伏电站电气设计与分析[J].黑龙江科学，2020.
[3] 张哲.大型光伏电站的电气设计与分析[J].电子世界，2017.