优化设计光伏发电站降低度电成本

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1、优化设计光伏发电站，降低度电成本【摘要】随着科技的进步及传统能源的枯竭，新能源迎来一次良好的发展 契机。在我国，政府对新能源给予了一定的政策支持，进一步刺激了太阳能光伏 产业的发展。而大型光伏并网电站项目的出现预示着光伏产业进一步市场化，不 断出现在与电网相关的发、供、配电等应用领域。【关键词】优化设计；光伏发电站；降低；度电成本本文主要从发挥设备潜能、采用高功率密度逆变升压设备、增强组串的匹配 性设计、优化板阵直流集电线路、选用最经济的发电单元出线方式、利用先进的 仿真计算软件来对光伏发电站进行优化设计，最终实现降低度电成本的目的。为了降低度电成本，对光伏发电站进行优化设计的方式：1. 优化

2、关键设备，充分挖掘设备潜能，降低弱光对光伏发电站效率的影响通过调查比对我们发现：在阴雨多云天气或一天的早晚，逆变器输出谐波含 量超标，这是因为在弱光条件下纹波电流占总输出电流的比重增加，不仅使得逆 变器效率大幅下降，还会加剧滤波器的损耗，继而增加度电成本。在软件算法和 硬件电路这两方面进行优化，能有效地解决上述问题，使得光伏并网逆变器的输 出谐波即使是在弱光条件下也能回归正常值，保持生产效率，缓解滤波器损耗。2. 采用高功率密度逆变升压设备，减少设备及材料用量从实际的生产经验来看，随着逆变器功率的增大和效率的提高，度电成本能 不停地下降，最高能下降3%5%,这是因为更高效的大功率逆变器的引入会

3、引 起关联设备材料配置的变化。比如，在逆变器的前端，无论提升输入电压还是增 大输入电流，都会降低电缆和汇流设备的电量；在逆变器后端，随着变压器功率 密度的增大，土建工程量、高压开关设备用量、发电单元站房数量、监控点数、 高压电缆的用量都或多或少地减少，继而降低度电成本。尤其是一些知名的逆变 器，在实际的生产中其优势更加明显。随着国内外厂商对更加安全可靠的大功率 并网逆变器的开发，高功率密度逆变升压设备的应用将成为未来的发展趋势。3. 增强组串的匹配性设计，保证组件发电功率的最大化在实际的工作中，我们发现：每块光伏组件封装完成后，其工作电流、峰值 功率、工作电压总会出现一些差别，这表明单片光伏电

4、池功率的实际值具有离散 性，也就是说在同一组串中有这样的一块组件，其峰值功率最低或电流最小1。光伏组件的离散性严重影响着组件功率的提高，离散性越大，造成组件功率的浪 费就越严重，由于在同一个组串中所有光伏组件的电流或功率被最小值的组件所 限制，导致光伏电站组件实际的发电功率达不到预期的效果。而为了保证发电量, 不得不增加光伏组件的数量，继而增加度电成本。针对上述问题，可以采用筛选光伏组件进行分组的方案，对单片光伏电池相 关的实际数据进行测试，并对其进行优化组合，制定出最佳的组合方案，尽可能 地提高系统的发电功率，4. 利用科学技术对板阵直流集电线路进行优化，减少线缆用量和线路损耗光伏组件是光伏

5、发电系统中发电单元的核心组件，光伏发电站发电功能是通 过一定量的光伏组件来实现的，这些光伏组件根据不同的设计要求采用或串联或 并联的排列方式，随着新兴建的光伏电站的规模不断增大，电池组串的数量也不 断地增加，也需要更多的支架来安置这些电池组串。而为了使不同板阵上的电池 组串与汇流箱连接到一起，需要使用一定量的导线，而组串引出方式和汇流箱安 装位置将决定所要使用导线的长短。线缆越断线损越少，度电成本越低。但是， 从实际的工作经验来看，线缆最短的组串引出方式可能并不适合整体的汇流方 案，也就是说实际所需要线缆可能更长，因为发电单元中逆变升压设备的安装位 置同样会对线缆长度造成影响，并且汇流的支路也

6、不宜过多，受多方面因素的影 响，很难通过简单的判断和计算来确定最佳的方案。汇流支路也不宜过多，并且还要综合考虑发电单元中逆变升压设备的安装位 置，所以说很难通过简单的判断和计算来确定最佳的方案。所以为了得到最合理的规划布局方案，我们可以采用计算机仿真设计技术， 根据设定的汇流方案和出线规则，利用计算机对各方案所需要的电缆长度和损耗 进行模拟计算，方案的种类要尽可能多，这样有利于选择出最合理的全站直流集 电汇流线路物理布局。仿真设计技术的应用，不仅降低人工设计可能出现的偏差, 同时也节省了一笔设计工程支出，最重要的是能减少电缆不必要的浪费，并降低 线损2。5. 充分考虑厂站整体规划分析功率分布，

7、不断地优化发电单元的出线方式一点数量的发电单元构建了光伏并网电站的发电系统，而由于单台逆变器容 量的限制，发电单元乂分为一定数量的发电子单元，而这些容量相同、规格相同 的逆变器与1台升压变压器相连。发电单元至主站交流母线的出线方式主要有三 种：星形辐射出线方式、分组并联出线方式、分段母线串联出线方式。星形辐射出线方式:经一路高压电缆，发电单元出线由进线柜接入交流母线。 这种出线方式需要大量的电缆和开关柜，尤其是在35kV系统中，就算采用 50nmi2规格高压电缆，其对线缆的利用效率也非常低。分组并联出线方式；根据系统电压和发电单元的功率，把两个及以上相邻近 的发电单元并联在一起，并通过一路电缆

8、与主站的进线柜相连。相对于星形辐射 出线方式，这种出线方式能减少高压电缆的用量和进线柜的数量。分段母线串联出线方式：以分区为单位，采用一段母线送出到主站的进线柜 的形式，把全部发电单元送出，在选用母线时要充分考虑所要承载电流的需要。 这种出线方式不仅能减少高压电缆用量，还能降低控制设备的配置数量。6. 利用先进的仿真计算软件对板阵支承结构进行优化设计由于太阳电池板阵的特殊性，需要配备大量的高质量的板阵支架，不过盲目 地追求板阵支架的质量，提高了度电成本。就目前而言，我国对光伏电站的支架 设计研充还比较少，作为最主要的太阳板室外载荷实施，支架质量严重过剩。雪 荷载、风荷载、地震荷载、组件自重是支

9、架所承担的主要荷载，而在大型的并网 电站结构系统中，风荷载的作用力是最大的系统荷载。通常情况下，规则阵列是 光伏电站板阵排布的主要形式，由于风荷载分布不均，具有一定的衰减特性。于呈规则阵列分布的光伏组件，工程算法还不能准确地算出风荷载，更不要 说处在复杂地形中的光伏组件。不过，倘若使用计算流体动力学(CFD)对电池板 阵的支承结构进行设计，能取得良好的设计效果。由于太阳电池板阵价格昂贵， 在设计的过程中，支架系统都是按照能承载当地最大风速的要求进行设计的，导 致设计质量过剩。不过应用计算流体动力学(CFD)对支架系统进行优化设计，能 使得支架系统的设计成本降低10%15%3。结束语：只要在实际的工作中，全行业共同努力，依靠科技的进步不断对光伏发电站 进行优化设计，才能不断地提升效率。除了加深对终端应用环节光伏系统集成技 术的研充，还要不断地提升建设管理水平和工程设计能力，全方位地降低度电成 本。参考文献：1 丁慈鑫涨庆中，丁树东，大型光伏发电站的改造与优化J,2012(11):15-22.