光伏發電系統設計要點分析

王東寧

摘要：在國家“碳達峰、碳中和”以及構建新型電力系統背景下，發展可再生能源已經成為我國能源發展的必然趨勢，目前光伏發電項目技術已日趨成熟，隨著新能源發電占比的不斷增加，電網對新能源發電的穩定性和利用率提出了更高的要求，光伏發電系統設計是否合理對項目發電利用小時數及穩定性運行起到決定性作用。就現階段而言，我國光伏發電系統設計中還存在一些問題，一定程度上影響了光伏項目的高質量運行，需要加以重視和改進。基于此，本文將圍繞光伏發電系統設計的相關內容展開論述，然后分析當前影響光伏發電系統效率的相關因素，最后探討關于光伏發電系統設計的有效策略。

關鍵詞：光伏;發電系統;技術要點

前言

隨著社會經濟的蓬勃發展以及新型能源電力系統的加快構建，人們對電能質量的要求也越來越高，隨著新能源在電源占比逐漸升高，為了更好地保障電網安全及高效利用，就需要更加重視光伏項目的發電系統設計。對于光伏發電項目來說，其在電源端占比快速增加，作為電力系統的電源端，保障其高效穩定運行，對保障電網安全運行及人民群眾的用電需求具有重要意義。

一、光伏發電系統的概述

光伏，即光伏發電系統，是利用半導體材料的光伏效應，將太陽輻射能轉化為電能的一種發電系統。光伏發電系統分為獨立光伏系統和并網光伏系統，獨立的光伏發電系統主要用于能夠消納光伏所發電量的用工業用戶以及遠離公共電網的無電地區和一些特殊場所;并網光伏系統為與公共電網連接且共同承擔供電任務的太陽能光伏發電系統。光伏發電系統是由太陽能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜、太陽跟蹤控制系統等設備組成。

二、影響光伏發電系統的因素

（一）光伏組件的影響

太陽電池是將太陽輻射能直接轉換成電能的一種器件，是光伏發電最基本的元件。迄今為止，人們研究了100 多種不同材料、不同結構、不同用途和不同形式的太陽電池。商用的太陽電池主要有：單晶硅電池、多晶硅電池和薄膜電池等。 目前占生產、市場和應用主導地位的是晶體硅太陽電池，市場占有率超過90%，薄膜電池市場占有率不足10% 。太陽能組件選型主要影響表現在：目前光伏組件種類繁多，光伏組件是光伏發電系統的核心部件，光伏組件選擇是否合理直接影響著整個光伏發電系統的發電性能以及發電效率。

（二）光伏方陣的運行方式的影響

光伏組件的運行方式有固定式和自動跟蹤式兩種形式。固定式：光伏方陣固定安裝在支架上，混凝土屋面一般朝正南方向放置，且有一定的傾角。自動跟蹤系統：包括單軸跟蹤系統和雙軸跟蹤系統。單軸跟蹤系統以固定的傾角從東往西跟蹤太陽的軌跡，雙軸跟蹤系統可以隨著太陽軌跡的季節性位置變換而改變方位角和傾角。光伏方陣的運行方式主要影響表現在光伏組件方陣的運行方式對系統接收到的太陽總輻射量有很大的影響，從而影響到光伏供電系統的發電能力。

（三）逆變器選型的影響

眾所周知，光伏電池組件所發電量為直流電，如果要轉換成我們日常所使用的交流電就需要逆變器進行轉換。光伏逆變器（PV inverter或solar inverter）可以將光伏（PV）太陽能板產生的可變直流電壓轉換為市電頻率交流電（AC）的逆變器，可以反饋回商用輸電系統，或是供離網的電網使用。光伏逆變器是光伏發電系統中重要的系統平衡之一，可以配合一般交流供電的設備使用。目前，國內市場上逆變器主要分為集中型逆變器、組串型逆變器。逆變器選型的重要性不言而喻，逆變器配置方案是否合理對于提高太陽能光伏系統發電效率，減少運行損耗，降低光伏并網電廠運營費用以及縮短電廠建設周期和經濟成本的回收期具有重要的意義，同時合理的配置方案和合理的電氣一次主接線對于我國大規模的光伏并網電廠建設具有一定的示范意義。

（四）光伏組件清洗方案影響

光伏組件表面的清洗可分為定期清洗和不定期清洗。光伏組件清洗方案主要影響表現在因光伏發電區建設地點分布較廣，區域內及附近地區的灰塵及雜物等，隨空氣的流動，會附著在太陽能電池組件的表面，影響光伏電站光電的轉換效率，降低其使用性能。甚至還會引起太陽能電池局部發熱而燒壞太陽能電池組件，因此光伏組件清洗方案合理性至關重要。

三、關于光伏發電系統要點的策略分析

（一）因地制宜選擇光伏組件

在光伏組件選型設計中，光伏組件的選擇應綜合考慮目前已商業化的各種光伏組件的產業形式、技術成熟度、 運行可靠性、未來技術發展趨勢等，并結合電站周圍的自然環境、施工條件、交通運輸 的狀況，經技術經濟綜合比選合適的光伏組件類型。類如：單晶硅、多晶硅電池因其制造技術成熟、產品性能穩定、使用壽命長、光電轉化效 率相對較高等特點，被廣泛應用于大型地面電站。非晶硅薄膜太陽電池由于其穩定性差、光電轉化效率低、使用壽命短等因素，在兆瓦級地面電站的應用受到限制。另外，非晶硅薄膜電池在國內產能小，量化生產的廠商少。因此在進行光伏組件選型設計時，應綜合考慮組件效率、建設場所、技術成熟性、市場占有率，因地質疑選擇光伏組件的類型。

（二）優化電池陣列運行方式設計

在電池陣列運行方式設計中，固定式初始投資較低、且基本免維護。單軸跟蹤式：它通過圍繞位于光伏方陣面上的一個軸旋轉來跟蹤太陽。斜單軸跟蹤系統能夠提高安裝組件整體發電量20%以上。雙軸跟蹤式：它有兩個可以旋轉的軸，通過旋轉這兩個軸可使得方陣面始終和太陽光垂直，從而最大可能捕獲太陽能。雙軸跟蹤系統能夠提高安裝組件整體發電量35%以上。

結束語

綜上所述，通過對光伏發電系統設計要點進行分析優化，有利于保障光伏電站發電系統良好運行，提高光伏電站的穩定性和利用率，更好地保障電網安全，滿足人們日益增長的用電需求。因此，相關工作人員必須要重視光伏發電系統設計的要點分析，并深刻認識到影響光伏發電系統設計的因素，積極尋求應對策略，并不斷地在實踐中總結經驗和教訓，優化設計，更好地發揮設計的合理性、先進性，保證光伏電站的高效運營，促進我國電力行業邁上新的臺階。

參考文獻

[1]伍運興. 對分布式光伏發電系統設計要點的分析[J]. 工程技術（文摘版）：00040-00040.