分布式光伏发电系统的电气设计分析

分布式光伏发电系统的电气设计分析

高卫

东方电气（成都）工程设计咨询有限公司 四川 成都 610000

摘 要：在国民经济的稳步发展的21世纪，人民的生活得到了改善，生活质量也在不断提高，由于这些能源具有不可再生的特点，因此不符合能源应用可持续发展的战略要求，同时也加重了生态环境的负担与压力。在这一背景下，加大对清洁可再生能源的发展力度已成为现行国家节能减排目标的重要手段之一。光伏发电电气设计成为了行业的热点，本文针对光伏发电电气设计进行深入分析，首先分析分布式光伏发电系统的优势，并对光伏发电电气设计中的设计要点进行阐述。

关键词：光伏发电电气设计；设计分析；要点分析

1 引言

近年来，中国提出了可持续发展的政策，希望人与自然和谐发展。只有这样，才能保证整个社会的稳定和长期进步。随着我国经济的速度进一步加快，新能源工程的修建工作成为了经济发展进程中非常重要的一个部分。光伏发电是一种绿色清洁的能源，它在新型发电项目中的比重不断增加，本文就光伏发电中的电气设计进行了研究和分析，希望能起到一定的参考作用。

2分布式光伏发电系统的优势

新能源技术已经成为了影响国民经济和人民生活的重大事件。因此，分布式光伏发电系统电气设计是当前新能源技术领域的热点话题。分布式光伏发电系统既是绿色环保原则的体现，也迎合了广大人民群众的需要。要发展经济就必须要有充足的能源作为基础，而现阶段，能源短缺的现象越来越严重，要保障经济的可持续发展，必须重视新能源技术的利用，分布式光伏发电系统的核心优势如下：减少环境污染。这是光伏发电最重要的优势。在光伏发电电气设计可以有效降低发电时对环境的影响。这样才能在一定程度上缓解经济发展中的能源短缺，进而保障经济的可持续发展，促进社会经济稳定发展。分布式光伏发电技术是各种先科学技术的集成应用。在光伏发电工作中，存在各种丰富的信息，如设备信息、光照信息等等，都能够以数字的形式，通过网络系统进行传输，最终到达管理人员处。分布式光伏发电技术的可以根据需要快速有效地浏览数据，在计算机技术、数据库系统技术和多媒体技术的多重支持下，综合分析各种信息，通过整体规划和有效重组，快速完成发电过程中的信息交流工作。

3分布式光伏发电系统综述

分布式光伏发电系统是建立在用户现场附近，通过合理利用光伏组件，将清洁可再生的太阳能转化为可用电能的分布式发电系统，其运行方式是自发地使用网络上不必要的电能。西部分布式光伏发电系统具有调节配电系统平衡的特点，采用具有广泛发展潜力的开发模式和能源应用模式，坚持“就近发电就近并网、就近转换、就近使用”的基本原则，“从近改进用”的同时，一方面有效地促进了同规模光伏电站的发展，另一方面也有效地促进了其他光伏电站的发展，也能有效解决长距离传输过程中的功率损耗问题。目前，分布式光伏发电系统在实践中成功应用具有以下典型特点：一是由于功率相对较小，经济影响较小。也就是说，小型分布式光伏发电系统的投资收益与大型系统相近。光伏发电系统在开发过程中没有明显的噪声，很少发生对周围水体和大气的污染。

4分布式光伏发电系统电气设计要点

4.1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。

4.2 汇流箱的电气设计

汇流箱是分布式光伏发电系统的主要部件之一，又名光伏发电汇流箱、光伏防雷汇流箱等等。汇流箱主要起到减少光伏电池阵列和逆变器之间连线的作用，可以通过汇流箱实现串联光伏电池的并联接入，然后再通过控制器、直流和交流配电柜、光伏逆变器等设备配套形成完整的分布式光伏发电系统。同时，汇流箱有交流汇流箱和直流汇流箱之分，交流汇流箱更加适用于分布式光伏发电系统，能够实现先逆变、再汇流的发电过程。目前，汇流箱已经发展到了第三代，分别对一、二、三代汇流箱进行分析，第一代汇流箱只有汇流和防雷的功能，第二代汇流箱在保持第一代汇流箱功能的基础上，实现了对每一路电流电压，以及箱内温度和湿度的监测，而第三代汇流箱除了具备传统汇流箱的优点之外，还可以进行数据采集、无线数据传输以及失效报警等功能。

4.3分布式光伏发电系统直流电缆设备选型

相关的工作人员在对光伏发电系统中的直流电缆设备抉择时，一定要先对周围的自然环境进行调查分析，然后再依据分布式光伏发电系统中的状况抉择出最为适用的电缆，以保证每个组件之间都能够有效的进行汇流还有跳线。相对于普通的电缆来说，光伏直流电缆还存在着许多特点，比如只要光伏直流电缆周围的环境在零下四十摄氏度到九十摄氏度之间，导体的最高工作温度就可只能达到一百二十度，除此之外，它对紫外线的耐性能力还有所需求，以保证在面对比较差的环境条件下能够做出有效的抵御，同时在遇到机械冲击方面的能力时，还能够有效的承受。除此之外，比较高的化学腐蚀性还有抗臭氧能力也是光伏电缆所需要的，具有这些性能是为了使电缆的耐用性得到保障。相关的工作人会员在对直流电缆设备进行选择时，还要注意周环境温度的变化，因为只有在大于或等于六十摄氏度的温度下，分布式光伏发电系统才能够进行有效的运行，同时相关的工作人员还要定时的修正载流量，以保证光伏发电系统的光能源转换率能够得到提升，同时也使居民的用电质量得到保障。

5结束语

进入21世纪以来，我国经济的速度进一步加快，我们在发展的同时，不能以牺牲污染环境作为代价。现阶段，人类与自然环境的矛盾依然严重，特别是经济发展的能耗过高，对自然环境的破坏严重。近年来，中国提出了可持续发展的政策，希望人与自然和谐发展。只有这样，才能保证整个社会的稳定和长期进步。所以我们在分布式光伏发电系统中要充分落实可持续发展的原则，结合我国国情，综合运用各种新能源技术和方法，选择合理的经济方案，就达到显著的节能效果。

参考文献

[1]吴冀. 分布式光伏发电系统的电气设计研究[J]. 工程技术(全文版), 2016(7):00231-00231.

[2]周浩, 姜姗. 分布式光伏电站设计中几项关键电气设计技术[J]. 科技1与企业, 2015, No.297(24):191.

[3]郭强.分布式光伏电站设计中几项关键电气设计技术[J].中小企业管理与科技,2017(30):160-161.

作者简介:

高卫（1970—）女，汉族，工程师，西安交通大学电力系统及其自动化专业，本科毕业学士学位。从事电气专业设计工作。