光伏发电电气系统设计优化管理刘可

光伏发电电气系统设计优化管理刘可

刘可

上海汉能薄膜发电有限公司南京210000

摘要：随着中国建筑业的飞速发展，光伏发电技术作为减低能耗的重要措施，得到了国家的大力支持，这使得光伏技术在近些年也有了极大的发展。但是从目前的情况来看，光伏发电技术还有一些急需要解决的问题，尤其是在光伏发电的电气系统上，在设计过程中电气系统不仅受到地理、环境等外部因素的制约，还要考虑与原来电气系统相匹配的问题。针对光伏发电的电气系统设计进行优化，保证光伏发电系统的平稳运行具有重要的现实意义。本文在对光伏发电电气系统的设计内容、系统优化的未来发展方向进行简单的探讨。

关键词：光伏发电；电气系统；优化管理

一、光伏发电系统概述

光伏发电电气系统的可以实现将太阳能转化成电能，其原理是利用太阳照射在太阳能电池板上，太阳能电池板是由不均匀导体或者半导体组成，在与金属的相接触部位由于照射会产生电位差，从而产生电能。

太阳能电池板在阳光下吸收热辐射，然后利用接触点的电位差将吸收的辐射热能转化为电能，产生的电能可以给设备使用也可以展示存储在蓄电池中；太阳能控制器是光伏发电系统的重要组成部分，负责调控太阳能电池板产生的电量以及电量的使用，光伏发电系统能够正常运行离不开太阳能控制器，同时太阳能控制器对蓄电池起到一定的保护作用，在昼夜温度差异比较大的地区，依靠特定型号的太阳能控制器还可以实现温度补偿功能；太阳能电池板产生的是直流电，现有电网采用的交流电输送和使用，通常直流电需要通过比较多的步骤实现，所以采用实际应用中一般使用逆变器将直流电转化成交流电，从而满足当前电气系统的要求。

二、光伏发电系统设计优化内容

在实际建筑工程中，在降低能耗方面，光伏发电电气系统的表现受到设计者的一致好评。目前新农村建设逐步推广，在一些偏远农村以及高原沙漠等交通不方便的地区，光伏发电电气系统非常适用。而且太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源，不需要考虑会造成环境污染的问题，可以说是最理想的电能来源。按照《建筑工程设计文件编制深度规定》的相关要求；光伏发电的电气系统应该包括光伏电气的系统图、设备安装布置图、光伏电池设计说明的排列及连接图等。在实际民用建筑光伏系统的设计过程中，还要考虑到供电类型的问题。

（一）系统的整体设计优化

光伏发电电气系统设计时应该考虑到气候条件、地理位置等实际情况，要与建筑原有的电气系统相匹配，避免出现矛盾和相互干扰。因此保持电气系统设计管理符合原有建筑的电气设计要求是贯穿于设计始终的，在此基础上对电气设备进行优化和改造。除此之外，光伏发电本身具有一定的局限性，光伏发电系统在不同的气候条件下发挥的发电性能有很大差异。在设计的前期，当地的天文信息、地理信息、气候信息必须要派专人进行详细认真的了解，再根据这些信息，选择合适的光伏方阵朝向、间距、布置方式等。

（二）逆变器的设计优化

逆变器的设计的基础和前提是当地的地理、太阳能资源、气候因素。当光伏方阵的一部分被阴影遮挡或者朝向和间距有一定差异的时候，一般采用分散的逆变方式；在产想和间距一致的光伏发电系统中，逆变器可以集中安放。两种安放方式各有优缺点，采用集中逆变方式的设计过程中，设计、安装、后期维护抖比较方便，但是对故障的预防能力不足，在出现问题的时候，整个系统都会出现崩溃，维修有很大的麻烦；分散逆变具有良好的节能性，电能输送过程中损失比较少，当一部分逆变器发生故障的时候，其余逆变器还可以正常工作，但是分散逆变器的初始成本比较高。

（三）光伏方阵设计优化

光伏发电电气系统的自身发电特点具有一定的局限性。当地的气候条件、太阳能资源都会影响光伏发电系统的实际使用情况，需要在设计过程中时刻考虑。根据阳光量的不同合理的布置太阳能电池板的朝向和角度，在方阵设计时，偏离正南方向20度是光伏组件的最佳倾角，如果方向不是正南，太阳能电池板应该水平安装。当角度小于10度的时候还要考虑太阳能电池板上的积灰和冬天积雪的问题，确保光伏发电系统可以正常运行。

（四）光伏发电的保护设计优化

在光伏系统的保护上，首先要考虑的问题就是如何防止雷电对光伏的影响。对于直雷击，可以通过安装避雷带或者避雷针解决；如果有被感应雷电击中的可能性，必须安装防雷器。在实际的光伏发电系统设计过程中，不仅要考虑心新装的光伏设备，还要将原有的电气系统纳入到防护范围。此外，光伏发电系统自重不能超过建筑实际使用允许重量，不能破坏元建筑的防水，如果屋面承重不满足条件，可以采用将支架与屋面结构连接的方式。

（五）光伏系统的交直流线缆的设计优化

光伏发电的安装位置特殊，需要较高性能的线缆。在光伏发电系统的实际使用中，线缆可能会有一些特殊要求，如：线缆具有防鼠咬的能力；在日照条件下线缆的高点性能、使用寿命符合要求等。在线缆的敷设放入设计过程中，应尽量与原有建筑的电气系统线缆分隔开来，直流电的线缆可以在室外敷设，这样做不仅节省成本，同时液可以减少能量的损耗。

三、光伏发电产业发展方向

电网有两大发展方向：智能电网和微电网，光伏发电系统未来发展之路同样也是智能电网和微点网。在对目前现有技术的更新换代的基础上，也应该在国家政策上给予光伏发电产业支持。

（一）智能电网

近些年，人工智能的水平不断提高，人工智能已经初步具有自我学习的能力，光伏发电的未来必然会有智能电网的影子。在光伏发电电气系统中引入人工智能的作用，在日常的实际运行中，利用人工智能的模糊推理功能和神经网络系统，可以实现对光伏发电电气系统的设备和工艺参数进行实时监控和调整，可以做到及时发现、处理问题，从而使设备的使用寿命大大增长。同时，光伏发电系统的智能化，还可以做到根据实际发电和用电情况，实现能源的自动调节，降低能源的浪费率，减低设备的损耗。

（二）微电网

微电网具有高操作性和高独立性。如果个人光伏电站逐渐实现平民化，将每个个人光伏电站并到主网，不论是能量的利用率还是使用效率都会得到极大的提高。尤其是光伏发电的日间发电量大，但使用量小，就可以通过主网，将电能提供给附近用电设备使用，提高资源的利用效率。

在相关部门的工作指示中可以看出，光伏发电的未来拥有无限的可能，是理想的化石能源的替代品，但是光伏发电电气系统气候、地理条件适应性还不强，在实际应用中受到很多限制。因此，光伏发电系统的设计过程中，智能电网和微电网方式以其特有的优势可以减少光伏发系统的局限性，更好的发挥光伏发电产业的的优势。同时，国家需积极鼓励光伏发电产业的发展，例如：支持个人光伏电站的建立，并将其并入主网，这样做一方面可以降低个人光伏电站的运行成本，另一方面，对推进绿色能源的使用和推广有着积极的意义。

结束语：目前光伏发电电气系统在应用逐渐增多，光伏产业也开始蓬勃发展，系统的设计液逐渐完善，但是不论在产业的发展，还是在具体光伏发电系统的设计上与外国的差距还是很大的。随着我国在光伏产业上的不断投入和支持，智能电网和微电网必然在光伏发电电气系统中得到大量的应用。因此政府更需要大力支持，加大研发力度，产生更多的先进研究成果，同时降低个人光伏发电站的运营门槛，让更多的人加入到光伏产业中来。在光伏发电产业的发展过程中，必须坚持科学发展的理念，最终实现绿色节能目标。

参考文献：

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[2]王祥群.光伏发电系统分析及典型系统设计[J].价值工程,2013,32(4):17-18.

[3]曲平超.光伏发电电气系统设计优化管理分析[J].中国科技纵横,2016,(17):147-147.