光伏發電電氣系統設計優化管理分析

曲平超

【摘 要】 近年來，隨著城市化建設的不斷發展，建筑行業得到了快速的發展，在建筑的電氣系統設計中，光伏發電是一種建筑節能的重要措施，是為了符合現階段各行各業都倡導節能環保的理念，國家對光伏發電產業也提出了大力的支持，使我國的光伏技術得到了大力的發展。但是從目前的情況來看，在電氣系統設計中，光伏發電的使用還存在著一些問題，本文主要對光伏發電的電氣系統設計優化管理進行探討。

【關鍵詞】 光伏發電 電氣系統設計 優化管理

隨著人們環保意識的不斷加強，在建筑行業中，人們對新能源和清潔能源提出了更高的重視，光伏能源是一種環保、清潔的能源，近年來在很對行業中都得到了廣泛的應用，國家也提出了很高的重視。在建筑工程中，引入光伏發電電氣系統是一種新型的發展模式，無論是在技術上還是產業上都得到了很大的飛躍，可以保持人們正常生活和生產，同時又能夠有效的節約能源，對于實現我國的可持續發展具有很重要的意義。

1 光伏發電電氣系統的設計優化內容

在建筑電氣系統設計過程中，運用光伏發電是一種將太陽能輻射轉化為電能的有效方法，在建筑電氣系統中，主要有獨立光伏系統、并網光伏系統和智能微網光伏系統。在電氣系統的設計過程中，充分利用光伏發電提供能源，主要在偏遠的地區以及農村等交通不便的地區非常適用。光伏發電是一種綠色的發電形式，歸于構建環境友好型的建筑來說是非常重要的，光伏作用一種取之不盡、用之不竭的能源，并且不會對環境造成污染，所以是非常實用的。按照建筑工程的電氣設計規范來看，在光伏發辮的電氣系統設計中，主要應該包括光伏系統的設計說明、電氣系統圖、光伏電池的排列圖和連線圖以及設備的安裝布置圖等。在實際的設計過程中，應該考慮到供電的類型。

1.1 光伏方陣的設計優化

在對光伏系統的方陣進行設計的過程中，應該充分考慮到當地的氣候、地理情況以及太陽能資源，這些都是方陣設計的前提和基礎。在方陣設計中，應該將光伏組件偏離正南方向正負20度作為最佳的傾角。如果方位角不是正南方向，光伏組件應該進行水平安裝。當傾角大于10度，可以有效的防止組件表面積雪、積水和積灰等，從而保障光伏組件的正常運行。

1.2 逆變器的設計優化

逆變器的設計過程中，如果當光伏的間距和朝向等具有一定的差異的時候，或者當一部分被陰影遮擋，則應該采用分散逆變的方式，如果光伏方陣的間距和朝向比較統一和集中，則應該采用集中逆變的方式設計逆變器。在集中逆變的方式的設計過程中，設計過程非常簡便，安裝和維護都比較方便，并且具有成本低、效率高的優點，輸出電能的質量也能夠得到保障，但是不能對故障很好的預防。在分散逆變的方式中，具有更好的節能效果，使電能在輸出的過程中損耗更少，控制和維護起來都更加方便，當部分出現故障的時候，整個系統依然可以正常運行，但是初始的成本較高[1]。

1.3 光伏系統的保護設計優化

在光伏系統的設計過程中，保護設計是一個重點的內容，應該充分考慮到光伏受到雷電活動的不良影響，對于直擊雷，應該扭轉避雷帶和避雷針。如果是由電磁感應產生的感應雷，可以通過安裝防雷器進行解決。在實際的設計過程中，應該考慮到對光伏設備的保護，將其納入到防范范圍中。同時光伏系統也應該保護建筑的結構安全，不能破壞房屋的防水和穩定性[2]。

1.4 光伏發電電氣系統的整體設計優化

在設計光伏發電的電氣系統過程中，應該考慮到地區的實際情況，要合計建筑的整體特點以及電氣設計相適應，不能使電氣系統和建筑規劃出現矛盾和干擾。因此在設計過程中是，首要的原則就是要保持光伏發電的電氣系統設計要符合建筑的整體電氣設計，并在此基礎上對電氣設備和系統進行優化和改造，這才是光伏發電電氣系統設計的最根本的原則，另外，光伏發電具有一定的局限性，具有自身的發電特點，在光伏發電電氣系統設計過程中，也應該考慮到這一點，應該結合建筑當地的天文信息、地理信息以及氣候等方面的情況，根據這些實際的情況選擇最佳的光伏組件，然后對光伏方陣的布局和朝向等進行設計[3]。選擇裝機容量之后，應該按照參數來對光伏組串進行設計，同時計算出光伏系統的發電量。

2 光伏發電電氣系統的設計優化方向

智能電網是電網的未來發展方向，同時也是光伏發現的未來發展方向。在光伏發電的電氣系統設計優化中，應該要針對現有的技術和流程進行優化，同時也應該在產業上對光伏發電提供支持。智能電網是電網技術的未來發展趨勢，在光伏發電的電氣系統設計中，同樣可以引進人工智能技術的應用，將人工智能技術融合在光伏發電電氣系統中，充分利用人工智能的模糊理論和神經網絡系統，就可以對光伏發電電氣系統的設備和線路等進行實時的監控，及時發現在運行過程中出現的問題，并及時解決，從而有效的保護系統的設備和線路的安全。在光伏發電的電氣設備智能化中，應該根據能源的實際使用情況來對能源的使用進行自動調節，從而大大節約能源的使用。微電網是分布式光伏發電，可以向附近的電荷提供電能的特殊電網。微電網也是光伏發電的未來發展方向，可以實現對系統的自主運行和控制，并且將其并入到主網中[4]。對于光伏發電來說，在白天的發電量更大，但是用電量卻更少，因此可以將其并入主網，將電能提供給附近用電量較大的區域，例如工程和公司等，從而提高對能源的利用效率。

3 結語

光伏發電電氣系統的設計優化可以從整體上以及每一個環節和細節中實現，例如對光伏系統的保護設計、逆變器的設計以及光伏方陣的設計等都需要進行設計優化，從而不斷完善光伏發電的電氣系統設計，促進光伏產業的發展。

參考文獻：

[1]趙川.光伏發電電氣系統設計優化管理[J].建筑工程技術與設計，2016（2）：59-60.

[2]劉興文，張紅，嚴浩，張陸洲.一種新型高效太陽能光伏發電系統的設計及優化分析[J].電源技術應用，2015（9）：10-13.

[3]馮衛青，嚴峰峰.大型光伏電站電氣匯集系統設計的討論[J].應用能源技術，2013（4）：46-49.

[4]呂丹，潘甲龍.光伏發電系統優化設計的經濟性和可靠性研究[J].太陽能，2013（17）：46-48.