集中式光伏發電站設備選型要點

張國旗

[摘 ? ?要 ]世界能源發展正處于一個前所未有的大變革時代。自工業革命以來，化石能源的大規模開發極大地促進了人類文明的進步，但也帶來了資源短缺、環境污染、氣候變化、健康貧困等問題。推進世界能源轉型是實現全人類可持續發展的必由之路。從能源行業的發展趨勢來看，中國終端能源的用電比例將繼續增加，清潔低碳是能源發展的主要趨勢。在此基礎上，對集中式光伏電站的設備選型要點進行了研究，僅供參考。

[關鍵詞]集中式;光伏發電站;設備選型

[中圖分類號]TM615 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）06–0–02

[Abstract]The world's energy development is in an unprecedented era of great changes. Since the industrial revolution， the large-scale development of fossil energy has greatly promoted the progress of human civilization， but it has also brought about problems such as resource shortage， environmental pollution， climate change， and health poverty. Promoting the world's energy transition is the only way to realize the sustainable development of all mankind. From the perspective of the development trend of the energy industry， the proportion of electricity consumption in China's final energy will continue to increase， and clean and low-carbon energy is the main trend in energy development. On this basis， the main points of equipment selection for centralized photovoltaic power plants have been studied for reference only.

[Keywords]centralized; photovoltaic power station; equipment selection

作為一個工業和人口大國，我國的能源需求不斷增長。為了確保工業的正常運轉，滿足人們的生活需要，新的光伏能源應運而生。光伏發電不僅補充了電力工業的建設，而且減少了能源供應緊張，防止了污染和破壞生態環境，大大促進了新能源的開發和利用。

1 光伏發電行業的發展概況

太陽能光伏產業始于20世紀80年代，在第6個五年計劃和第7個五年計劃期間，中央和地方政府將光伏產業與支助基金結合起來，使小型太陽能電池生產企業得以初步發展，并啟動了早期的光伏發電準備工作過去10a來，光伏發電行業發展尤為突出，光明項目、金太陽示范項目、領先計劃和網上招標等政策和計劃促進了光伏技術產品的應用和產業升級。由于政府的支持和國內外市場的廣泛需求，中國的光伏組件、vps等設備在技術和市場份額方面處于世界領先地位。世界各國都在不斷更新光伏組件轉換的效率。近年來，單晶硅組件中出現了不同類型的電池，包括半片、黑硅、雙面、多主柵格（MBB）、發射電極和后鈍化電池（PERC）、n型單晶硅泡沫反射電池（N-PERT）。一家國內部件制造商最近宣布其PERC60雙面組件的正向轉換效率為22.38%，打破了世界記錄。不斷提高各種光伏逆變器交直流側的自主額定功率、轉換效率和額定電壓，以減少電能損耗，提高電能產量。此外，越來越多的電力設備一體化，例如，發電廠配備了預先安裝的設備可以有效地減少安裝設備的成本和時間。

2 新能源光伏發電站項目建設的重要性

光伏發電是一種利用半導體接口的光伏效應直接將光能轉換為太陽能的技術。這種技術可以減少發電過程中不必要的太陽能損失，電能轉換率超過80%。太陽能作為一種重要的可再生能源，可以改善目前世界能源短缺的狀況，避免各國之間因爭奪資源而發動價格戰爭。光伏發電不需要發電設施的熱冷卻，不受地理條件限制，可以在人口稀少的地區進行，大大節約了土地資源;與傳統的發電廠相比，光伏發電工藝和生產線更加簡單，許多復雜步驟被忽略，節省了人力、物力和財力，機器和設備的維護費用大大降低。在太陽能轉化為電能的過程中，晶體硅作為電能存儲設備發揮著關鍵作用。晶體硅結構簡單，運輸過程中不需要過多的保護措施，從而大大節省運輸成本;超長的使用壽命和長達30a的可用性，大大節省了材料成本。

3 光伏電站機電設備安裝管理的影響要素

3.1 光伏陣列的遮擋因素

妨礙光伏陣列也是光伏電站機電設備管理和安裝質量的一個重要原因。在缺乏合理設計和規劃的情況下，光伏系統在安裝時受到來自建筑物的陽光照射，這對整個光伏系統的運行產生了一定影響。熱斑效應是光伏發電系統的遮擋效應引起的熱斑效應，導致系統中的電網脫離。熱斑效應后，會影響光伏發電系統，降低太陽能輸出功率和光伏發電系統的發電能力，在一定程度上也會對光伏發電系統的組成部分產生質的影響，從而此外，局部遮擋還可能影響光伏并網的P-V特性，從而導致最大功率跟蹤失敗。

3.2 故障檢測不到位

隨著近年來大型光伏電站設備的更新換代十分頻繁，許多新設備投入使用，形成了提高大型光伏電站運行效率的完善工作體系，但故障檢測問題逐漸出現在由于現代電氣設備日益復雜，整個工作系統變得非常復雜，復蓋面廣，導致復蓋面大幅度擴大，因此缺乏故障檢測是目前管理光伏電站設備維護和保養的主要問題之一。為了保證整體運行的穩定，需要根據電氣設備的差異進行多種檢測，采用不同的檢測方法，保證檢測結果的全面科學。對于電氣設備的運行、故障設備的準確定位和故障原因以及有針對性地維護，可以大大提高運行效率和運行維護質量，但對于中國目前的維護系統，檢測方法非常簡單，故障時檢測并不十分精準。

4 集中式光伏發電站設備選型策略

4.1 就地升壓變壓器選型要點

大型光伏電站變換器交流側的低壓電力應由現場升壓變壓器接入10 kV或35 kV電壓等級，然后通過采集線連接到升壓站（開關站）。現場升壓變壓器類型原則上建議使用箱式變壓器（以下簡稱箱式變壓器），常用的箱式變壓器類型有美式箱式變壓器、歐式箱式變壓器和中式箱式變壓器，其范圍和優缺點如下。

（1）美國箱體結構緊湊、體積小、安裝方便，箱體具有熱性能好、適用性好、維護簡單、價格低廉等優點，適用于地面大型電站、山區電站等大部分類型的光伏電站。

（2）歐洲式箱體改造采用獨立于每個單元的結構，易于安裝，性能可靠，保護能力強。發生故障時，驅動器易于更換，并可使用高壓負載開關遠程操作。這是3個項目中價格最高的項目，適用于所有類型的光伏發電設施，特別是防火和環保要求高的發電設施，如補充型魚和配電。

（3）中國式箱體改造結合了美國式和歐洲式箱體改造的優點。機身小巧、易于安裝、可靠、高效，箱體散熱性能良好。高壓充電開關可以遠程操作。價格是在美國式的箱體變化和歐洲式的箱體變化之間，適用于大多數類型的光伏電站，例如大型地面電站和山區電站。

4.2 光伏電池方裝安裝方法和選擇

光伏電池方陣安裝方法主要是固定傾斜安裝方法、平面單軸跟蹤安裝方法、斜單軸跟蹤安裝方法、雙軸跟蹤安裝方法。雖然后兩種安裝方法可以提供更多電力，但初始投資較高，維護成本較高，因此不包括在內。將最佳傾角固定安裝方法與單軸跟蹤安裝方法進行比較：第一種高傾角固定安裝方法總體成本較低，地面面積較小，抗風性較好，運行維護工作量較低，發電量相對較低;后者發電量高，成本效益高，適合在平坦、開闊的土地上安裝。單軸安裝的效率估計較高。由于本項目的施工現場既有平坦地形，又有斜坡地形，并考慮到本項目可以提高效率和發電效率，因此平整區域的光伏組件采用平面單軸跟蹤支架安裝，傾斜區域的光伏組件采用固定最佳傾角安裝。

4.3 加強其他設備巡檢力度

此外，還需要建立科學合理的視察模式，可利用定期視察和抽查來確保設備的工作質量。電氣電池板是整個電氣系統的重要原件，是運行維護工作系統的重要組成部分，因此，在維護過程中要把重點放在日常檢查工作上，在檢查過程中要對電池板部件進行良好的檢查重點應放在驗證正確的連接、連接過程規范上，避免出現不穩定的連接問題，具體取決于國家有關部門制定的規范和原則。電池主板組件的運行性能不能完全實現，應根據電池主板組件的狀態及時清理，以避免積聚大量灰塵或灰塵，并降低自身的質量。此外，在檢查過程中，應檢查所有電氣設備鏈的連接問題。日常工作容易引起振動，可能導致連接部位分離的情況。一般來說，每6個月需要定期檢查連接部分，以確保連接正常。

4.4 做好預防遮陰工作

做好遮光工作可以有效確保光伏發電系統及相關設備的安全穩定。為了防止著色，設備安裝人員可以通過應用最大功率算法的全局搜索功能來解決和處理該問題。電力公司必須對光伏系統的網絡結構進行科學研究和分析，并根據分析結果采取措施加以處理，以改進光伏電站太陽能網絡結構的布局。在這一階段，電力公司研究了一種新型的并行發電結構，該結構相互獨立，并有自己的獨立MPPT控制器，能夠全面控制組件模塊的最大功率，減少電力損失問題，確保光伏設備性能的穩定性。

4.5 各逆變器類型分析及選型要點

目前常見的光伏并網發電系統，根據其系統功能可以分為兩類：為不含蓄電池的“不可調度式光伏并網發電系統”和為系統包括蓄電池組作為儲能環節的“可調度式光伏并網發電系統”。2018年在中國所占份額分別為34.6%、5.0%、60.4%，單價約為0.130、0.180、0.200元/W，高度、地震強度、污濁和鹽霧是決定其部件布局和所選設備類型的關鍵因素。以地勢低平的西北地區某發電廠設備選型為例，多最大功率點串聯變換器（MPPT）可以大大避免串聯斷裂造成的發電損失，但其價格劣勢將擴大，更為可取價格優勢較大的集中式逆變器。

5 結束語

有鑒于此，隨著中國社會經濟的快速發展，電力的重要性逐漸凸顯出來。為了保證電力工業的穩定發展，光伏電站已成為發展的主導趨勢。因此，有必要保持社會經濟的穩定發展，首先是改革設備跟蹤系統，審查維護系統，確保光伏發電設備的穩定運行，確保其穩定供電，滿足社會需求。

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