關于光伏發電站系統優化設計的研究

大唐海南能源開發有限公司 梁宇航

當前，由于我國更加關注環境保護，由此對新能源產業有了更多的支持，并頒發了相應的支持政策，在這種情況下光伏產業實現了較好的成長。然而在現今進行光伏發電技術運用時，通常都會表現在電網相關的供電、配電、發電等方面，這樣光伏發電站項目隨之增加。然而一部分光伏發電站系統依舊有著很多的缺陷，這便會使得導致經濟效益隨之減弱，在這種情況下必須要借助對系統的優化而使得其應用效果得以增強。鑒于光伏發電的眾多優勢，應加大對于光伏發電站設計建設的優化工作，展開相應的工作時應該結合光伏發電站的具體類型展開科學選址，如若是地形相對特殊，則應借助行之有效的措施對系統設備組件展開合理選擇，保證其經濟性、高效性。

以現今光伏發電技術的具體情況來看，通常集中在和電網相關的供電、配發電等方面，然而以光伏發電站系統看依舊有著很多不足，所以須對系統展開相應的優化，以促使整體的效益得到增加。本文基于此展開分析。

1 緒論

借助新能源的利用能夠對可持續發展起到極大的助力作用，而在政府層面為新能源產業帶來了較多的政策。以新能源來看，太陽能因為存在著可再生性且沒有污染，所以該項技術受到了相當程度的關注，在對應的應用技術上表現的相對成熟。

圖1 光伏系統的并網結構

在這些年，由于光伏發電技術得到了持續性的進步，由此使得光伏發電站的數量出現了增加，并給很多區域進行了電力供應，也成為了電力系統里的重要組成，然而以光伏發電站的具體情況來看，在設計及建設時依舊有著一些不足，這對光伏發電的整體效益而言是極為不利的，所以必須要對光伏發電站的設計展開優化，促使設計的科學性得到增強，同時還要對不同設計方案的經濟性展開優化。進行光伏發電站建設時，必須要對站址和設施等要點予以足夠的重視，這樣能夠使得光伏發電站發揮出最大的社會經濟效益[1]。

2 光伏發電站系統設計現存問題

2.1 光伏發電站選址方面

發電站尚未建設前，相應的工作人員必須展開選址查勘工作，要選擇地形條件、施工用水、接入電網條件、太陽能資源水平等符合要求的地點。還要對所獲取的信息展開全方位的分析論證，并且和相關部門展開資料的對接，這樣能夠保障所選取的位置最為科學，然而在具體的光伏發電站系統設計經過里往往會存在選址不當的情況，首先太陽能資源量偏差較大，由于國內太陽輻射數據依舊沒有完備，在這種情況下工作人員展開相應的評定工作時沒有結合標準進行，只是把側重點放在衛星遙感數據方面，這樣就使得數據有著極大的差異。還有部分工作人員為了可以達成財務指標，通常都會對資源進行刻意的放大，而這對于發電收益而言會產生極大的影響[2]。

其次，在本地負荷消納方面的研判有著一定的缺失，因為現今部分光伏發電站周邊的電網負荷消納能力相對缺失，所以整個電站在限負荷方面也有著很大的不足，部分裝機未投入生產。在這種情況下，工作人員展開選址作業時，必須要對所在區域的電網負荷消納能力展開全方位的研判，由此保障項目能夠更加精準科學。例如某±800kV 特高壓直流輸電工程，工作人員通過對周邊電網分析后，選擇利用跨區送電的方式實現了對能源的充分消納。

再次，在對地形位置方面未實現有全方位的考量。現今很多光伏發電站被洪水等要素所影響，這就是由于在展開選址時沒有從具體的情況出發，由此導致位置考量欠缺，假如有洪水涌入的話，那么便會急速匯聚，所以展開選址作業時必須要對本地的水流量等展開有效的評判，借助對應的疏導措施防止這一問題的出現。

2.2 系統設備組件選擇不當

以光伏電站系統來看，通常由大量的設備組件所組成，所以在設備組件工作上也極為重要，這部分的工作會對光伏電站質量產生非常大的作用。現今，展開系統設備組件選擇作業時，往往未能夠對功率衰減予以足夠的重視。展開發電量計算作業時，此環節的數據并沒有被統計在內，工作人員更多的會使用更為理想的衰減系數，而以組件功率衰減的具體情況來看，和國家標準有著一定的不同，這必然會對最終的計算結果造成影響。

舉例來講，億晶250多晶，其所存在好的并網時長是3.6個月，而在標稱功率方面則是250，通過具體的檢測其對應的功率是242.62，這樣便表明出現了功率衰減，對應的值為7.38，而整體的衰減率則是達到2.95%。而在晶科255多晶方面，其存在的并網時長是3.6個月，對應的標稱功率255，通過具體的檢測對應的功率達到了247.94，由此能夠看出功率衰減達到了7.03，整體的衰減率是2.76%。

在這種情況下，便對工作人員有了相應的要求，展開設備組件選擇的經過里，必須要保障組件能夠處于穩定的狀態之下，同時還應該關注電量計算工作，特別是要對其中的衰減系數進行相應的修正，這樣便會給電站的建設帶來有效的支撐。展開設備組件選擇作業時應重視逆變器的工作，會存在和組件匹配不良等問題，而這則是意味著即使在支出方面有了一定的節省，然而建設風險則是會提升[3]。

3 優化光伏發電站系統的設計

3.1 提高太陽能資源計算分析的準確性

對太陽能資源展開精準的研究，此為達成系統設計優化的基礎，所以在設計人員方面必須結合發電站的具體位置從而對太陽輻射的具體情況展開全方位的分析，由此實現對數據的有效驗證。而在進行代表性數據選擇時，要借助統計概率等措施展開計算，并且設計人員要對發電站周邊的整體環境展開全方位的研判，由此能夠對資源損耗系數等不同因素進行有效的確定。

展開太陽位置參數計算時，必須要對所使用的計算公式予以有效的明確，確保科學合理性，這樣所得到的結果便會更為精準，由此實現對陣列面輻射量的優化，這樣所獲取的結果便會更為科學精準，能夠很好的防止由于參數及軟件方面所造成的誤差；展開對輻射量計算時，必須要把具體陣列面當成是基礎，再科學的選取計算模型，使得獲得的結果精度能夠更為準確，這對于間距及發電量等工作會起到極大的參考價值[4]。

3.2 優化光伏組件的連接方式

以光伏發電站來看，其所對應的發電能力通常都會被太陽輻射和氣象條件等因素所影響，所以展開逆變器等組建選取作業時，必須要結合氣象數據和測光數據等對相應的規格參數進行明確，應該對串并聯方式予以科學的設計。在設計人員方面必須全方位的考量太陽輻射的具體情況，同時還要對相鄰電站的發電能力有著較好的掌握，且要結合計算的結果，從而對串聯方式展開深層次的優化。而在對光伏組件串并聯方式上，展開優化作業時，要把它的輸出電壓控制在逆變器的工作電壓區間以內，選取串聯組件數量少，必須要對環境溫度等因素予以全方位的考量，還要對這些因素有著較好的掌握，由此使得串聯設計的科學性能夠得到極大的增強。

在進行串聯設計作業時，假如條件允許的話，則是能夠在輸出電壓方面取最高值，由此降低直流所造成的電能損耗，而在決定串流組件具體數量時必須要對環境溫度等予以全方位的考量，同時還要分析太陽輻射值等要素，同時還要考慮直流損耗所造成的影響，最終科學的明確組件的性能參數，促使太陽能資源能夠得到最大化的利用[5]。

3.3 優化光伏陣列的傾角設計

以并網集中式光伏發電站系統的設計為例，如果設計方案為固定安裝的話，那么在光伏列陣方面，其所對應的最佳安裝傾角則是要結合全年最大發電量值展開明確。如若設計方案使用的為自動跟蹤的斜單軸安裝方式時，在確定支架轉動軸最佳傾角時則應綜合考慮風載對支架結構穩定性的影響、建設成本以及全年發電量等多種因素。因此在設計光伏組件的布設方式時應對多種設計方案進行綜合性的比較分析，在保證其技術指標符合相關的設計規范的基礎上應提高設計的經濟性，對設計方案進行合理的優化。

3.4 提高光伏發電站選址的科學性

進行光伏發電站建設時，必須要對站址展開有效的選擇。在建設單位方面，應該從所選站址的具體情況出發，要把側重點放在電網負荷、地理環境等要素上，由此展開全方位的整體分析。在進行站址選擇時還要對地理特點予以足夠的重視，假若是選取的相對平坦的地方，這可以給光伏發電站系統建設帶來極大的便利。在客觀條件方面受到限制的話，比方說在濕熱的沿海地區進行發電站建設，那么展開選址時，必須要選取抑制防護PID 性能較好的區域。如果所選取的地區為山丘分布區域，則是要確保建站地區不會存在站址遮擋失配等情況。

在展開光伏發電站建設時還要對環境條件予以重視，假如所選取的區域有著較為頻繁的雷電災害，那么在進行具體建設時必須要注重防雷設施工作，這樣能夠避免光伏設施被破壞。假若所選取的區域呈現出年降雨量相對較大，整體的空氣濕度較重的情況，施工經過里應該借助有效的防腐措施從而對設備展開處理，因為光伏發電站有著眾多的類型，所以在建設時必須要結合具體的特征，從而取對應的站址。如若是光伏分布式發電站，其對應的功能為給周邊地區提供電力供應，所以在建設選擇時，應該盡可能的選取周邊地區可以較好接入中低壓電網的建筑或城市。而光伏集中式發電站由于其能夠達到5MW 以上的容量，因此應進行選擇在具有較高太陽能資源，以及氣候條件比較有利的地區來建設光伏發電站系統。

3.5 提高光伏發電站組件選擇的科學性

開展光伏發電站建設時，還必須要對系統設備的組件展開有效的選擇，在組件選擇層面必須要對極化腐蝕效應予以重視，同時還要考量應用效率等要素，并且還應該對設備的經濟性展開全方位的分析。在建設方方面必須要對設備衰減問題予以深層次的分析，這是由于導致設備衰減的因素相對眾多，通常有電勢誘導，還有光致衰減等，借助對光伏發電站建設經驗的有效整理能夠看出，在第一年所對應的組件衰減率通常都處于2.5%左右，而之后對應的數值則是會小于0.8%，由于組件衰減通常很難完全解決，所以在進行光伏發電站建設時，必須要對系統內部的工作有予以重視，能夠借助加設電池板等措施實現，這樣可以使得衰減問題出現的概率大大降低。造成電池組件存在衰減的因素通常為熱斑效應，因此展開相應的工作時應該盡可能的選取耐久性較強的熱板。

4 結語

光伏發電站在展開具體的設計作業時，通常都會存在選址不當等現實問題，這些要素的出現會使得發電站的支出隨之增加，而整體的應用效果則會大大減弱，所以必須要從光伏發電站的具體情況出發，對相應的設計建設予以優化，且要結合發電站的具體情況，由此對系統設備組件進行科學的選取，最終保障發電站能夠帶來更多的社會經濟效益，助力于國民經濟的長遠健康發展。