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分布式光伏發電系統的特點及其設計要點

來源:中國科技信息 作者:夏鼎
發布于:2021-08-18 共2891字

  作為一種新興的能源開發手段,分布式光伏發電的作用就在于其有效緩解了我國能源短缺的問題,還能節約不可再生資源,對我國經濟收益的提升具有重要意義。分布式光伏發電系統的顯著特點是發電系統和用戶之間有著很近的距離,一般來說,在用戶所處的地區或者與用戶之間較近的距離區域內會建造分布式光伏發電系統,從而能使我國輸電網絡數量得到進一步減少,通過光伏的陣列可以進行轉換能源,建筑表層溫度在很大程度上就能得到降低,最終可以充分結合起發電系統和建筑物這兩個方面。本文概述了分布式光伏發電系統,并且詳細的分析了分布式光伏發電系統實施的可行性,最后著重闡述了分布式光伏發電系統電氣設計的要點。

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  分布式光伏發電系統概述

  1、分布式光伏發電的內涵

  人們越來越重視能源的利用與研發,而且近年來我國在自然可再生資源的利用方面所取得的成效也是有目共睹的,在此發展背景下,分布式光伏發電就此產生,它是一種分布式發電系統。分布式光伏發電在對光伏組件的充分利用下,對太陽能加以轉換,使其被轉換為電能,所以,它是一種有效的能源開發手段。分布式光伏發電可以綜合利用多種能源,其發展空間十分廣闊。通過大量的實踐可以得到結論,分布式光伏發電的應用能促進光伏發電站的發電量得到提升,并在一定程度上還能減少電能的損耗,達到節省能源的目的。

  2、分布式光伏發電的特點

  可將分布式光伏發電的特點概況為以下幾點:發電輸出功率小、污染小、利用的土地資源少、具有較高的環保效益、損耗的電能小、余電上網等。

  分布式光伏發電系統實施的可行性分析

  目前,大氣污染問題和世界能源危機日漸嚴重,隨著不可再生資源的逐漸減少,無疑會給環境造成很大的危害。因此,世界各國都在加強研究可再生資源,使人類獲得能源的方式能得到一些改變,達到可持續發展的目的。在我國,電能損耗已經達到總電能消耗的三分之一左右,可將分布式光伏發電系統安裝在建筑物的屋頂,由此可以促進太陽能的吸收。由于光伏發電無需太多的制作成本,所以,我國未來的發電系統主力軍必將會是分布式光伏發電系統。

  1、優勢

  輸出功率較小是分布式光伏發電系統的一個主要優勢。一個分布式光伏發電系統項目可以達到數千瓦的容量,而且分布式光伏發電系統的大小對發電的效率不會產生影響,無需太多的制作成本。分布式光伏發電系統不污染環境,運行中也沒有大量的噪音產生,將其安置在建筑物樓頂對于人們的正常生活不造成影響,發電時只需太陽光照射即可,不用燃燒,與此同時,在太陽能向電能轉換的過程中,任何有害垃圾均不產生,不影響環境與空氣。通過利用分布式光伏發電系統,使我國用電緊張地區的情況得到了一定緩解。當前我國有風力發電、水力發電以及火力發電這三種傳統的發電方式,而這幾種方式都有較高的環境要求,所以有些地區就受到了限制。但是,任何地區都可以使用分布式光伏發電系統,因為太陽能可以照射到每個地區、每個角落,這就節省了很多成本。

  2、不足

  分布式光伏發電系統的出現有利于部分地區的電力緊張問題得到很大的緩解,但是并未徹底解決該問題。因分布式光伏發電系統較低的能量密度,分布式光伏發電系統1m2的功率是100W,有些地區因樓頂用于安裝分布式光伏發電系統的面積是非常有限的,所以用電緊張問題仍舊不能從根本上得到解決。目前,我國在不斷深入的研究如何利用太陽能,由此也會使分布式光伏發電系統的能量密度得到根本提高,部分地區電力不足的問題也會得到合理解決,從而能推進我國均衡發展。

  分布式光伏發電系統電氣設計的要點

  1、設計光伏的方陣

  在當前的光伏項目中,水泥材質的屋頂與彩鋼化屋頂是兩類主要的建筑載體。其中,水泥材質屋頂所具有的負載能力比較強,在經過調節陣型傾斜角和間距之后,得到的發電量最為豐富。使用水泥材質屋頂的大多數情況下,都需要屋頂的附件種類較多,在實際工作中可利用的面積并沒有彩鋼化屋頂大,因此,使用彩鋼化屋頂時多是要借助于平行的鋪設。在分布型光伏系統組件整體溫度不斷上升的形勢下,開路電壓會逐漸的減小,反之,如果組件出現溫度下降的情況,就會提升開路電壓。為保證在極端的環境中逆變器可以始終保持正常工作,作為設計人員就應該在設計時對當地區域可能出現的極限溫度進行充分的考慮,最終所得到的串聯元件數目和電壓也是最佳的。

  2、設計并網逆變器

  在光伏并網系統中,逆變器的主要作用就在于承擔著系統DC/AC的轉換,而且它還對簡諧波、電壓、振動頻率等指標的轉換進行管理,是連接光伏方陣與系統的一個至關重要的元件。現階段,在我國的電氣市場中,逆變器可以分成三種:一是集中型逆變器,二是集散型逆變器,三是組串型逆變器。集散型逆變器可以達到1000kW的功率,采用了DC-DC-BOOST增壓和DC-AC逆變的量級電子器件轉換,有較大的體積,在室內一般選用的多是立式安裝法。集中型的逆變器一般可達到100kW~630kW之內的功率,有著較大的體積,如果在室內對其進行安裝,則比較適用的方法就是立式安裝法。相比這兩種逆變器來說,組串型逆變器的功率低于80kW,而且體積較小,使用模塊化的設計方案,用壁掛法直接安裝在室外,這樣就能使組串之間不同模塊產生的影響得到避免,使逆變器與最優工作點無法匹配的問題能盡量減少。另外,組串型逆變器有很小的體積,所以在對其進行搬運和安裝時,不會出現人力浪費的情況,能簡化施工步驟,土地占用面積就能得到根本減少。

  3、設計并網方式

  基于設計并網方式的過程中,應該嚴格的按照我國相關行業規定進行,綜合考慮不同類型的電能質量和電壓等級,結合接入光伏發電系統的電壓等級可以將光伏發電站分為三個類型:大、中以及小型的光伏發電站。大型的光伏電站接入的電網等級為66kV或以上;大多數中型的光伏發電站都接入的是10kV~35kV的電網;而小型的光伏發電站則接入的是0.4kV的電網。由此可見,并網電壓等級的確定必須要結合起電網的實際條件,從經濟角度進行合理分析,如果在接入高、低等級的兩種電壓都可以的情況下,那么低電壓接入可作為首選,以便成本投入能夠得到降低。

  4、設計組件

  在現階段,光伏組件有三類:一是非晶體硅的電池元件;二是單晶體硅的電池元件;三是多晶體硅的電池元件。非晶體硅的電池元件并不具備較強的光電轉換能力,還沒有完全的穩定,雖然其他方面與世界先進標準并沒有太大差距,但是仍在某些時候會有轉換能力下降等問題隨之產生,所以使用并不廣泛;在近幾年,晶體硅因其所具有的光電轉換能力較強,而且使用周期長,所以被大面積使用。在晶體硅組件主要有兩種體硅:單晶體硅和多晶體硅,單晶體硅的光電轉換能力更強一些,如果在功率同等的情況下,單晶體硅總使用面積要比多晶體硅小。雖然某些方面有差異存在,但是在一些重要的指標上,兩者基本沒有本質差別,執行規則也基本一致。因此,可以任意的在工程中進行使用。

  結語

  總之,通過以上分析可知,作為一種新興的能源研發手段,分布式光伏發電系統對太陽能資源進行了合理的利用,其應用前景較好。分布式光伏發電系統的電氣射進組件連接電氣設計、并網逆變器選型的優化發展,有效的推進了分布式光伏發電系統的創新與改革。如今,建設分布式光伏發電系統已經成為我國建設的一項重要內容,由此也指明了我國電力企業的發展方向。


作者單位:東華工程科技股份有限公司
原文出處:夏鼎.分布式光伏發電系統電氣設計[J].中國科技信息,2021(16):54-55.
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