分布式光伏发电系统的设计与性能分析

分布式光伏发电系统的设计与性能分析

赵明英

（身份证号码：51390119871007xxxx）

摘要:国内对于小型分布式光伏电站的开发研究还不成熟，为此提出了一种针对小型分布式光伏发电系统的设计方法。介绍了充放电控制器、逆变器的选择依据及储能电池的设计公式，根据光伏组件的电气特性阐述了其串并联设计公式、光伏电缆选型方法，根据光伏组件的不同布置情况推导出了光伏阵列间距计算公式，确定了光伏组件前后排的布置间距。通过上述方法辅以具体设备参数，实现了整个发电系统的参数化设计。

关键词:分布式发电;光伏发电;家用小型分布式发电;储能电池

随着如今国际规模内动力供应的益发严重，使得散布式新动力的发展成为了国际规模内各个国家侧重研讨的一项动力处理方法。关于国内来说，作为一个动力耗费大国，发展新动力工业，是必经之路。而发展光伏工业，为国民经济供给牢靠的清洗可再生动力，无疑有着非常高的经济效益和社会效益。就现在来看，国内虽然在光伏工业方面具有较大的规划，可是在产品消费方面依靠出口的状况仍是较为严重，并在这些年因为欧美商场金融危机的呈现使得国内的光伏工业面对着较大的窘境。对此，就需求国内可以活跃的改变这种严重依靠国外消费商场的状况，并经过散布式光伏发电并网资金与效益的良好剖析为今后发电站运行维护管理工作的发展作出保障。

1.分布式光伏发电特点

现在运用最为广泛的分布式光伏发电体系，是建在城市建筑物房顶的光伏发电项目。该类项目有必要接入公共电网，与公共电网同时为邻近的用户供电。假如没有公共电网支撑，分布式体系就无法确保用户的用电牢靠性和用电质量。

一是输出功率相对较小。传统的集中式电站动辄几十万千瓦，乃至几百万千瓦，规划化的运用提高了其经济性。光伏发电的模块化规划，决议了其规划可大可小，可根据场所的要求调整光伏体系的容量。通常来说，一个分布式光伏发电项目的容量在数千千瓦以内。与集中式电站不一样，光伏电站的巨细对发电效率的影响很小，因而对其经济性的影响也很小，小型光伏体系的投资收益率并不会比大型的低。

二是污染小，环保效益杰出。分布式光伏发电项目在发电过程中，没有噪声，也不会对空气和水造成污染。可是，需求注重分布式光伏与周边城市环境的协调发展，在运用清洗动力的时候，思考民众对城市环境美感的关心。

三是可以在必定程度上减轻局地的用电严重状况。分布式光伏发电在白日出力最高，正好在这个时段大家对电力的需求最大。可是，分布式光伏发电的能量密度相对较低，每平方米分布式光伏发电体系的功率仅约100瓦，再加上合适装置光伏组件的建筑房顶面积的约束，因而分布式光伏发电不能从根本上处理用电严重问题。

2.分布式光伏发电系统设计

分布式光伏发电系统设计需考虑以下3个方面，即光伏方阵、光伏组件和光伏发电系统。设计师在设计光伏方阵时，不仅需考虑建筑效果，还需考虑光伏方阵的受光条件，即在追求板块颜色和大小搭配的同时还要设计合理的方阵朝向及角度。针对光伏组件设计，设计师需注意2个方面，即电池片型号的选择和布局。对于光伏发电系统设计，设计师则必须从系统的每个组成部分入手，全面考虑控制器、电池等各个因素，同时应重视布线、防雷、安装等环节。除此之外，分布式光伏发电系统的设计还必须考虑建筑设计。

2.1分布式光伏发电系统设计应考虑因素

2.1.1时间季节

在理想情况下，分布式光伏发电系统的产能随着太阳辐射的增强而逐渐提高，正午时达到最高，随后随着太阳辐射的减弱产能便逐渐下降。另外，对于国内而言，夏季的太阳辐射明显强于冬季，因此分布式光伏发电系统夏天的产能同样高于冬季。

2.1.2天气状况

天气状况也是影响分布式光伏发电系统的一大因素，每当阴天或下雨时，太阳辐射显著降低，分布式光伏发电系统的产能自然下降。因此，天气情况给分布式光伏发电系统造成了不确定性。

2.1.3系统效率

系统效率是影响分布式光伏发电系统产能的关键因素。太阳能电池组件、逆变器、变压器等组成部分的效率直接影响系统的发电效率，因此设计系统时，必须全面考虑可能影响系统效率的所有因素，以便设计出高效率的分布式光伏发电系统。

2.2防雷接地设计

因为分布式光伏发电体系的首要有些都是露天放置，占地面积较大，所以存在着受直接雷击和间接雷击的危害。所以应当选用滚球法复核房顶原有的和周围建筑物的防雷体系能否对光伏发电体系进行直击雷进行维护。假如维护不当，应当加装避雷设备。为了减小感应雷对光伏发电体系中开关、电缆、汇流设备等电气元件的危害，可以将光伏发电体系的组件外框、组件支架等金属材料进行等电位衔接后，再与建筑物房顶原有的防雷接地体系进行牢靠衔接。

2.3逆变器选型

根据分布式光伏发电体系的装机容量来挑选与输出功率较接近的逆变器。此外，挑选逆变器还需求思考最大直流电压、MPPT电压规模、MPPT数量、直流输入接线端口数量、额外输出电压和功率因数等技术参数。如根据分布式发电体系内光伏组件不一样朝历来挑选MPPT数量；根据最大直流电压和MPPT电压规模来挑选组件组串数量；根据组串并联路数来挑选直流输入接线端口数量等等。

3.分析光伏发电站的性能

3.1光伏电站逆变器的性能

作为光伏电站中重要电气设备的光伏并网逆变器，它能实现并网控制，能够根据阳光的强弱自行投入并网或者退出电网，满足电网要求将光伏方阵发出来的直流电能转换成交流电能，但它转换的效率高低直接会影响都整个电站发电效率和投资收益。此电站的逆变器是不带工频隔离变压器的三相逆变器，其交流电源输出为三相AC480V/50Hz，实现了按日照强度自动开关机完善保护的功能。其系统运行在2014年4月某日曾达到最高转换效率98.6%，且转换率维持在97%-98%时输入功率达一般在20kW以上。可见，逆变器效率的情况直接影响整个光伏系统的效率情况，为了提供光伏系统整体效率，我们应尽量选用发电转换效率高、性能稳定的逆变器产品。

3.2分布式光伏发电系统性能分析

工作人员可利用电站监测系统完成监测数据、收集数据及储存数据工作。在此基础上，利用收集到的数据便可计算产量、损耗、电气系统效率及转换率等性能参数，从而分析发电系统性能。逆变器在光伏发电系统中具有非常重要的作用，其完成直流电向交流电的转换，因此该转换效率直接影响发电系统的效率及收益。由此可见，逆变器性能的好坏至关重要，工作人员可计算输入功率或太阳光辐射强度一定时逆变器的转换效率，由此判断逆变器的性能。PV方阵的安装朝向和角度会对分布式光伏发电系统性能产生直接影响。因此，工作人员应注重PV方阵的安装朝向及角度设置，可通过绘制PV方阵效率值、日照强度、时间三者关系的曲线图，从中了解并计算太阳垂直照射PV方阵时的输出功率和转换效率，然后根据计算结果掌握PV方阵性能。

结论

分布式光伏发电是有效利用太阳能发电的可再生能源的主要方式之一，具有可就地取材无污染无噪声的优点，符合我国当前推行的环保政策，因此被国家大力推广使用，而本文通过分布式光伏发电的定义及重要性，以100kW分布式光伏发电站为例，分析了分布式发电系统的设计和性能，对分布式光伏电站设计与优化有积极意义。

参考文献

[1]王长贵，王斯成．太阳能光伏发电实用技术[M]．北京:化学工业出版社，2009:1-30．

[2]孙李平，李琼慧，黄碧斌．分布式光伏发电现状及走势[J]．中国电力教育，2013(6):90-91．

[3]孙燕．分布式光伏并网系统在国内的应用[J]．太阳能，2012(5):23-26．