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摘要：电能已经成为维持社会正常运行的重要能源，但是传统的发电方式会对自然环境造成不同程度的污染，严重影响到人们的生存环境。因此，必须加快推动清洁能源的发展，光伏发电就是一种无污染的清洁能源，并且其所利用太阳能是用之不竭的能源。为了对光伏发电进行充分的利用，就需要将光伏发电站所生产的电能有效的并入当地电网中，因此，需要对光伏发电站系统进行深入的分析研究，并结合当地电网的实际情况，进行有针对性的科学合理设计，进而确保光伏发电系统的高效运行，为社会经济的可持续发展提供可靠保障。
0引言
光伏并网发电主要是通过利用太阳能进行发电，而无需借助任何可能造成污染的化石燃料，在整个生产过程中不会排放任何的二氧化碳和污染物质，有助于促进社会经济的可持续发展。通过将光伏发电有效的并入公用电网之中，能够及时将多余的发电量输送至供电公司，进而确保城市电能的充足供应。为了能够确保光伏发电系统顺利接入到公用电网中，就需要其发电站系统进行统筹规划合理安排，提高其设计的科学性，进而不断提高分布式并网光伏发电站的设计水平[1]。
1光伏发电系统特征
1.1光伏发电系统原理及组成
光伏发电是建立在光生伏打效应的基础之上，通过光照引起电动势能的生成，进而生成电能，其基本的特性与二极管类似，借助光伏电池中的PN结将光能有效的转化为电能。当有太阳光照射到PN结上时，就会在PN结的表面生成新的电子-空穴对，电子就会在势能的作用下由P区流入到N区，而空穴对应的就会由N区流入到P区，在联通的状态下，电路中就会形成电流。由光伏发电的原理可知，光伏阵列具有非线性输出的特性，当光照保持不变时，随着周围环境温度的升高，其开路电压和短路电流会呈现出下降的趋势；当温度保持不变时，随着光照强度的增加，其开路电压和短路电流会呈现出上升的趋势。光伏发电系统的构成主要包括：太阳能电池、蓄电池充放电控制器、直交流逆变器、电能测量表以及各种电子监控设备等[2]。
1.2太阳能光伏发电系统的并网要求
电能质量对于光伏发电系统顺利接入到当地电网具有决定性的影响，为了确保光伏系统能够顺利地将电能输送至当地交流负荷之中，其电能的电压偏差、频率、谐波以及功率等参数需要满足一定的条件。一旦光伏发电系统检测到电能参数偏离标准要求后，系统能够及时断开与电网的连接，进而避免给电网带来不利影响。三相电压的允许偏差为额定电压的±7%，单相电压的允许偏差为额定电压的+7%~-10%，电网的额定频率为50Hz[3]。
2光伏发电站系统配置
2.1光伏组件选型
电池组件是光伏发电系统的重要组成部分，也是将光能转换成电能的基本组成单元，当前的光伏电池主要有：多晶体硅电池、单晶硅电池、薄膜电池以及聚光电池等。在光伏电池的选择中要充分考虑到电能转换效率和成本两个方面，不同的光伏电池具有不同的优点，由于单晶硅和多晶硅电池的制造技术相对成熟、产品的性能比较稳定、使用寿命长以及光电转化效率较高等，被广泛的应用于并网光伏发电站中。多晶硅太阳能电池的功率规格较多，由5~300Wp在当前国内具有生产厂商，在工程实际订货中需要综合考虑组件效率、技术成熟性、市场占有率，以及采购订货时的可选择余地[4]。
2.2光伏阵列运行方式选择
光伏系统方阵支架按照其工作方式的不同可以分为固定支架和光角跟踪支架，后者能够根据光照角度的不同进行适应性的调整，进而确保太阳光的入射角始终保持在较小的程度，进而提高阳光的辐射强度，为光伏电池的高效转化提供可靠保障。光角跟踪又可以细分为单轴跟踪和双轴跟踪，对于1MWP的光伏阵列而言，这3种运行方式的对比如表1所示。通过以上对比发现不同的运行方式具有不同的特点，在实际的选用过程中要充分结合当地发电的实际情况，进行有针对性的选择。
2.3逆变器选型
在逆变器的选型过程中，要充分考虑到系统规模、整体效率以及最大发电量等进而进行有针对性的选择。对于功率较小的光伏发电系统而言，当电源电压为200V时，通常选择与光伏组件峰值功率相当的单项逆变器，当电源电压为380V时，则需要选用对应的三相逆变器；对于中等规模大小的光伏系统而言，可优先选用单项接入方式，即单项逆变器，当系统的接入电压较高时，可以设置一定的升压变压器；对于规模较大的光伏系统，则要选用功率较大的集中性并网逆变器，进而降低系统的复杂程度[6]。
2.4箱变的选型
在进行箱变的选择过程中要充分考虑到以下几个方面：（1）优先选用自冷式、低损耗电力变压器；（2）要根据光方阵单元模块的最大输出功率有针对性的选择升压变压器容量；（3）对于沿海和风沙较大的光伏电站而言，布置在户外环境中的箱变元器组件，沿海防护等级不得低于IP65，风沙地区不得低于IP54;（4）就地升压变压器可以采用双绕组变压器或者分裂变压器[7]。
2.5直流汇流系统的选择
（1）汇流箱根据极限高温可以知道太能电池板的最大短路电流为8.79A，当选用16进1出类型的汇流箱时，其最大的输出电流高达140.64A，因此在进行选择时，要确保所选择的汇流箱每路电流不得小于10A，总输出采用160A的断路器。（2）直流柜直流柜的选型要充分参考逆变器的型号，进而确保能够与其进行有效的配合，针对不同功率的逆变器选择相应的直流柜。例如，对于500kW的逆变器而言，其接入的总串数为95，那么接入295Wp极板的数量为1710个，那么接入的汇流箱数量不得少于6个，因此，直流配电柜的配置为6×160A路输入。
2.6光伏方阵设计
对于规模较大的并网光伏发电站而言，当前比较常用的方案主要是分块发电、集中并网形式。在进行太阳能电池阵列子方阵的设计过程中要充分考虑到以下几方面：（1）太阳能电池组件组成的组串，其输出电压的最大值不得超过逆变器的最大额定电压；（2）每个逆变器的直流输入侧所连接的太阳能电池组件总功率不得小于逆变器的额定输入功率，而且不得超过其最大允许输入功率；（3）太阳能电池组件串联后，其最高输出电压不允许超过太阳电池组件自身最高允许系统电压[8]。
2.7光伏子方阵设计
在太阳能电池组串单元中，其电池的排列方式有多种不同的类型，在其设计过程中要充分考虑到接线施工的难易程度、电缆的总用量、占地面积、组件支架耗材量、安全性以及后期的维护成本等。对于1MWp的光伏发电单元而言，需要太阳能电池板的数量为3418，每块295Wp，汇流箱12个，直接防雷配电柜2个，500kW逆变器2个，1250kVA的箱式变压器1个。其中为了便于施工，汇流箱直接设置在电池支架上，并且做好相应的防水、防晒以及防锈处理[9]。
2.8光伏厂区的布置
为了有效避免光伏电池之间的相互影响，就需要设置科学合理的适宜间距，每列光伏电池之间的距离d需要根据下列公式进行精确的计算：
3结束语
总而言之，分布式并网光伏发电站系统设计是一项综合性系统的工作，需要设计者对涉及到的影响因素进行统筹规划合理安排，进而进行有针对性的设计，为光伏发电系统的高效运行提供可靠保障。笔者通过对光伏发电系统特征进行了一定的分析研究，在此基础上，提出具有一定针对性的光伏发电站系统配置，对于从事相关工作的技术人员具有一定的借鉴意义。
作者:马晓伟 单位:中广核太阳能开发有限公司
