郭生全

（國電格爾木第二光伏發(fā)電有限公司，青海 格爾木 816000）

開發(fā)利用新能源是實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑，而我國也為新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的政策支持。在各種新能源中，太陽能不僅具有可再生性，而且清潔無污染，其應(yīng)用技術(shù)也相對比較簡便成熟。近年來我國在光伏發(fā)電方面的技術(shù)設(shè)備得到了較快的發(fā)展，同時(shí)光伏發(fā)電站系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模及項(xiàng)目數(shù)量也在逐步增加，為我國很多地區(qū)提供了電力供應(yīng)，成為電力系統(tǒng)的重要組成部分。但是在光伏發(fā)電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)中還存在一些問題，影響了光伏發(fā)電的效率和經(jīng)濟(jì)收益。因此需要對光伏發(fā)電站的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，并要對多種設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行優(yōu)化分析。在光伏發(fā)電站系統(tǒng)的建設(shè)中科學(xué)地進(jìn)行站址以及設(shè)備的選擇，從而使光伏發(fā)電站系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 優(yōu)化光伏發(fā)電站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 提高太陽能資源計(jì)算分析的準(zhǔn)確性

對太陽能資源進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算分析，是優(yōu)化光伏發(fā)電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本前提。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)首先根據(jù)光伏發(fā)電站系統(tǒng)建設(shè)區(qū)域的太陽輻射的實(shí)際變化情況來對資源條件相關(guān)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和有效性進(jìn)行驗(yàn)證分析，同時(shí)在選擇代表性數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)科學(xué)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)概率的計(jì)算方法。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)全面分析光伏發(fā)電站系統(tǒng)所在區(qū)域的氣象條件和環(huán)境因素，從而對資源損失系數(shù)以及各種影響因素加以明確[1]。此外，在計(jì)算太陽位置參數(shù)時(shí)應(yīng)提高計(jì)算公式選擇的科學(xué)性和合理性，從而提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，對陣列面的輻射量進(jìn)行優(yōu)化，從而有效將由于參數(shù)選擇以及計(jì)算軟件應(yīng)用方面的不同而產(chǎn)生的誤差控制在合理的范圍內(nèi)。此外，在計(jì)算輻射量時(shí)應(yīng)將光伏發(fā)電站系統(tǒng)的實(shí)際陣列面作為基礎(chǔ)，合理選擇計(jì)算模型，提高計(jì)算分析結(jié)果的精度，從而為計(jì)算光伏發(fā)電站系統(tǒng)的間距和發(fā)電量以及發(fā)電站的收益分析提供更加可靠的參考數(shù)據(jù)。

1.2 優(yōu)化光伏組件的連接方式設(shè)計(jì)

光伏發(fā)電站系統(tǒng)所在區(qū)域的太陽輻射以及氣象條件等因素會(huì)直接影響光伏發(fā)電的能力。因此在選擇逆變器以及相關(guān)組件時(shí)應(yīng)根據(jù)氣象數(shù)據(jù)以及測光數(shù)據(jù)等確定其規(guī)格參數(shù)，合理設(shè)計(jì)光伏發(fā)電站系統(tǒng)的串并聯(lián)方式。此外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)綜合考慮太陽輻射的實(shí)際變化以及相鄰電站的發(fā)電情況對光伏發(fā)電站系統(tǒng)的影響，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對串并聯(lián)方式進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。在優(yōu)化光伏組件的串并聯(lián)方式時(shí)，應(yīng)將其輸出電壓控制在逆變器的工作電壓以內(nèi)。

在選擇串聯(lián)組件的數(shù)量時(shí)應(yīng)綜合考慮環(huán)境溫度、輸入電壓的最佳值以及太陽輻射值等因素，準(zhǔn)確掌握各種因素之間的相互關(guān)系，提高串聯(lián)設(shè)計(jì)的合理性。而在光伏發(fā)電站系統(tǒng)組件的串聯(lián)設(shè)計(jì)中，在條件允許時(shí)其輸出電壓可以取最高值，以減少直流所產(chǎn)生的電能損耗[2]。在選擇串聯(lián)組件的數(shù)量時(shí)，應(yīng)在綜合考慮環(huán)境溫度、輸入電壓的最佳值以及太陽輻射值等因素的基礎(chǔ)上，還要考慮直流損耗對輸出功率所產(chǎn)生的影響，合理確定組件的性能參數(shù)，以提高光伏發(fā)電系統(tǒng)對太陽能資源的利用率。

1.3 優(yōu)化光伏陣列的傾角設(shè)計(jì)

以并網(wǎng)集中式光伏發(fā)電站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例，當(dāng)設(shè)計(jì)方案采用的是固定安裝方式時(shí)，光伏陣列的最佳安裝傾角應(yīng)根據(jù)發(fā)電量全年最大值時(shí)的傾角來確定。而當(dāng)設(shè)計(jì)方案采用的是自動(dòng)跟蹤的斜單軸安裝方式時(shí)，在確定支架轉(zhuǎn)動(dòng)軸最佳傾角時(shí)則應(yīng)綜合考慮風(fēng)載對支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響、建設(shè)成本以及全年發(fā)電量等多種因素。因此在設(shè)計(jì)光伏組件的布設(shè)方式時(shí)應(yīng)對多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合性的比較分析，在保證其技術(shù)指標(biāo)符合相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上應(yīng)提高設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的優(yōu)化。

2 優(yōu)化光伏發(fā)電站建設(shè)的有效途徑

2.1 提高光伏發(fā)電站選址的科學(xué)性

建設(shè)光伏發(fā)電站時(shí)，首先應(yīng)對站址進(jìn)行優(yōu)化選擇。建設(shè)單位應(yīng)對所選站址區(qū)域內(nèi)的實(shí)際電網(wǎng)負(fù)荷、地理?xiàng)l件以及環(huán)境特點(diǎn)等因素進(jìn)行綜合的分析。以站址的地理特點(diǎn)為例，如果選擇荒漠等地勢比較平坦的區(qū)域時(shí)，能夠?yàn)楣夥l(fā)電站系統(tǒng)的建設(shè)提供便利條件。而如果受客觀條件限制，需要在濕熱的沿海地區(qū)建設(shè)光伏發(fā)電站系統(tǒng)時(shí)，選址時(shí)應(yīng)選擇抑制防護(hù)PID性能較好的地區(qū)來建設(shè)光伏發(fā)電站系統(tǒng)[3]。在山丘分布廣泛的地區(qū)進(jìn)行光伏發(fā)電站系統(tǒng)的建設(shè)時(shí)，應(yīng)保證建站地區(qū)不會(huì)出現(xiàn)站址遮擋失配等問題。環(huán)境條件也是建設(shè)光伏發(fā)電站系統(tǒng)時(shí)的一個(gè)重要影響因素，如果光伏發(fā)電站系統(tǒng)所在地區(qū)雷電災(zāi)害比較頻繁時(shí)，在光伏發(fā)電站系統(tǒng)的建設(shè)中需要為相關(guān)設(shè)備加設(shè)防雷設(shè)備，以防止光伏設(shè)備受到損壞。另外，如果光伏發(fā)電站系統(tǒng)需要在年降雨量比較豐沛且空氣濕度比較大的區(qū)域進(jìn)行建設(shè)時(shí)，在施工過程中則要對相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)備采取有效的防腐處理措施。

由于光伏發(fā)電站系統(tǒng)存在多種類型，因此在建設(shè)中也要根據(jù)其類型特點(diǎn)來選擇相應(yīng)的光伏發(fā)電站系統(tǒng)站址。以光伏分布式發(fā)電站系統(tǒng)為例，其主要功能是為鄰近地區(qū)提供電力供應(yīng)，因此在建設(shè)選擇中應(yīng)盡量選擇周邊地區(qū)中能夠較好接入中低壓電網(wǎng)的建筑集中區(qū)域或城市。而光伏集中式發(fā)電站由于其能夠達(dá)到5 MW以上的容量，因此應(yīng)進(jìn)行選擇在具有較高太陽能資源以及氣候條件比較有利的荒漠地區(qū)來建設(shè)光伏發(fā)電站系統(tǒng)。

2.2 提高光伏發(fā)電站組件選擇的科學(xué)性

建設(shè)光伏發(fā)電站系統(tǒng)時(shí)，還要對系統(tǒng)設(shè)備的相關(guān)組件進(jìn)行優(yōu)化選擇。在組件的選擇上既要考慮其極化腐蝕效益以及應(yīng)用效率等因素，同時(shí)也要對系統(tǒng)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行充分的考慮。在光伏發(fā)電站系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)踐中，同時(shí)采用多晶硅組件來進(jìn)行大型光伏發(fā)電站系統(tǒng)的建設(shè)，其單款功率達(dá)到了250 W以上，同時(shí)具有較好的經(jīng)濟(jì)性；而薄膜組件則比較適用于一體化光伏發(fā)電站系統(tǒng)的建設(shè)。建設(shè)單位還應(yīng)對設(shè)備衰減問題進(jìn)行深入的研究。造成設(shè)備衰減問題的因素比較復(fù)雜，比較常見的有電勢誘導(dǎo)以及光致衰減等原因。通過總結(jié)光伏發(fā)電站系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，第一年設(shè)備組件的衰減率達(dá)到了2%～3%之間，而后衰減率則基本會(huì)保持在0.8%以內(nèi)。組件衰減問題難以完全克服，因此在建設(shè)光伏發(fā)電站系統(tǒng)時(shí)應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)部加設(shè)具有較強(qiáng)抗過載性能的逆變器設(shè)備或者電池板，以盡可能減少衰減問題發(fā)生的概率。此外。電池組件出現(xiàn)衰減的原因主要是熱斑效益，所以在光伏發(fā)電站系統(tǒng)的建設(shè)中應(yīng)盡量選擇具有較好耐久性的熱板。

3 結(jié)語

為了實(shí)現(xiàn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，新能源的開發(fā)利用已經(jīng)成為發(fā)展的主要方向之一，而光伏發(fā)電站系統(tǒng)對我國的國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的意義和作用。雖然我國目前在光伏發(fā)電站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及建設(shè)中已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，但是還需要不斷對其設(shè)計(jì)方案以及建設(shè)方法進(jìn)行優(yōu)化。光伏發(fā)電站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建設(shè)單位應(yīng)充分結(jié)合光伏發(fā)電站系統(tǒng)的特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高選擇以及建設(shè)設(shè)備選擇的合理性，使光伏發(fā)電站系統(tǒng)能夠更加充分高效的利用太陽能資源，并推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)向低碳環(huán)保方向發(fā)展。