集中式光伏发电站设备选型要点

张国旗

[摘    要 ]世界能源发展正处于一个前所未有的大变革时代。自工业革命以来，化石能源的大规模开发极大地促进了人类文明的进步，但也带来了资源短缺、环境污染、气候变化、健康贫困等问题。推进世界能源转型是实现全人类可持续发展的必由之路。从能源行业的发展趋势来看，中国终端能源的用电比例将继续增加，清洁低碳是能源发展的主要趋势。在此基础上，对集中式光伏电站的设备选型要点进行了研究，仅供参考。

[关键词]集中式;光伏发电站;设备选型

[中图分类号]TM615 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）06–0–02

[Abstract]The world"s energy development is in an unprecedented era of great changes. Since the industrial revolution， the large-scale development of fossil energy has greatly promoted the progress of human civilization， but it has also brought about problems such as resource shortage， environmental pollution， climate change， and health poverty. Promoting the world"s energy transition is the only way to realize the sustainable development of all mankind. From the perspective of the development trend of the energy industry， the proportion of electricity consumption in China"s final energy will continue to increase， and clean and low-carbon energy is the main trend in energy development. On this basis， the main points of equipment selection for centralized photovoltaic power plants have been studied for reference only.

[Keywords]centralized; photovoltaic power station; equipment selection

作为一个工业和人口大国，我国的能源需求不断增长。为了确保工业的正常运转，满足人们的生活需要，新的光伏能源应运而生。光伏发电不仅补充了电力工业的建设，而且减少了能源供应紧张，防止了污染和破坏生态环境，大大促进了新能源的开发和利用。

1 光伏发电行业的发展概况

太阳能光伏产业始于20世纪80年代，在第6个五年计划和第7个五年计划期间，中央和地方政府将光伏产业与支助基金结合起来，使小型太阳能电池生产企业得以初步发展，并启动了早期的光伏发电准备工作过去10a来，光伏发电行业发展尤为突出，光明项目、金太阳示范项目、领先计划和网上招标等政策和计划促进了光伏技术产品的应用和产业升级。由于政府的支持和国内外市场的广泛需求，中国的光伏组件、vps等设备在技术和市场份额方面处于世界领先地位。世界各国都在不断更新光伏组件转换的效率。近年来，单晶硅组件中出现了不同类型的电池，包括半片、黑硅、双面、多主栅格（MBB）、发射电极和后钝化电池（PERC）、n型单晶硅泡沫反射电池（N-PERT）。一家國内部件制造商最近宣布其PERC60双面组件的正向转换效率为22.38%，打破了世界记录。不断提高各种光伏逆变器交直流侧的自主额定功率、转换效率和额定电压，以减少电能损耗，提高电能产量。此外，越来越多的电力设备一体化，例如，发电厂配备了预先安装的设备可以有效地减少安装设备的成本和时间。

2 新能源光伏发电站项目建设的重要性

光伏发电是一种利用半导体接口的光伏效应直接将光能转换为太阳能的技术。这种技术可以减少发电过程中不必要的太阳能损失，电能转换率超过80%。太阳能作为一种重要的可再生能源，可以改善目前世界能源短缺的状况，避免各国之间因争夺资源而发动价格战争。光伏发电不需要发电设施的热冷却，不受地理条件限制，可以在人口稀少的地区进行，大大节约了土地资源;与传统的发电厂相比，光伏发电工艺和生产线更加简单，许多复杂步骤被忽略，节省了人力、物力和财力，机器和设备的维护费用大大降低。在太阳能转化为电能的过程中，晶体硅作为电能存储设备发挥着关键作用。晶体硅结构简单，运输过程中不需要过多的保护措施，从而大大节省运输成本;超长的使用寿命和长达30a的可用性，大大节省了材料成本。

3 光伏电站机电设备安装管理的影响要素

3.1 光伏阵列的遮挡因素

妨碍光伏阵列也是光伏电站机电设备管理和安装质量的一个重要原因。在缺乏合理设计和规划的情况下，光伏系统在安装时受到来自建筑物的阳光照射，这对整个光伏系统的运行产生了一定影响。热斑效应是光伏发电系统的遮挡效应引起的热斑效应，导致系统中的电网脱离。热斑效应后，会影响光伏发电系统，降低太阳能输出功率和光伏发电系统的发电能力，在一定程度上也会对光伏发电系统的组成部分产生质的影响，从而此外，局部遮挡还可能影响光伏并网的P-V特性，从而导致最大功率跟踪失败。

3.2 故障检测不到位

随着近年来大型光伏电站设备的更新换代十分频繁，许多新设备投入使用，形成了提高大型光伏电站运行效率的完善工作体系，但故障检测问题逐渐出现在由于现代电气设备日益复杂，整个工作系统变得非常复杂，复盖面广，导致复盖面大幅度扩大，因此缺乏故障检测是目前管理光伏电站设备维护和保养的主要问题之一。为了保证整体运行的稳定，需要根据电气设备的差异进行多种检测，采用不同的检测方法，保证检测结果的全面科学。对于电气设备的运行、故障设备的准确定位和故障原因以及有针对性地维护，可以大大提高运行效率和运行维护质量，但对于中国目前的维护系统，检测方法非常简单，故障时检测并不十分精准。

4 集中式光伏发电站设备选型策略

4.1 就地升压变压器选型要点

大型光伏电站变换器交流侧的低压电力应由现场升压变压器接入10 kV或35 kV电压等级，然后通过采集线连接到升压站（开关站）。现场升压变压器类型原则上建议使用箱式变压器（以下简称箱式变压器），常用的箱式变压器类型有美式箱式变压器、欧式箱式变压器和中式箱式变压器，其范围和优缺点如下。

（1）美国箱体结构紧凑、体积小、安装方便，箱体具有热性能好、适用性好、维护简单、价格低廉等优点，适用于地面大型电站、山区电站等大部分类型的光伏电站。

（2）欧洲式箱体改造采用独立于每个单元的结构，易于安装，性能可靠，保护能力强。发生故障时，驱动器易于更换，并可使用高压负载开关远程操作。这是3个项目中价格最高的项目，适用于所有类型的光伏发电设施，特别是防火和环保要求高的发电设施，如补充型鱼和配电。

（3）中国式箱体改造结合了美国式和欧洲式箱体改造的优点。机身小巧、易于安装、可靠、高效，箱体散热性能良好。高压充电开关可以远程操作。价格是在美国式的箱体变化和欧洲式的箱体变化之间，适用于大多数类型的光伏电站，例如大型地面电站和山区电站。

4.2 光伏电池方装安装方法和选择

光伏电池方阵安装方法主要是固定倾斜安装方法、平面单轴跟踪安装方法、斜单轴跟踪安装方法、双轴跟踪安装方法。虽然后两种安装方法可以提供更多电力，但初始投资较高，维护成本较高，因此不包括在内。将最佳倾角固定安装方法与单轴跟踪安装方法进行比较：第一种高倾角固定安装方法总体成本较低，地面面积较小，抗风性较好，运行维护工作量较低，发电量相对较低;后者发电量高，成本效益高，适合在平坦、开阔的土地上安装。单轴安装的效率估计较高。由于本项目的施工现场既有平坦地形，又有斜坡地形，并考虑到本项目可以提高效率和发电效率，因此平整区域的光伏组件采用平面单轴跟踪支架安装，倾斜区域的光伏组件采用固定最佳倾角安装。

4.3 加强其他设备巡检力度

此外，还需要建立科学合理的视察模式，可利用定期视察和抽查来确保设备的工作质量。电气电池板是整个电气系统的重要原件，是运行维护工作系统的重要组成部分，因此，在维护过程中要把重点放在日常检查工作上，在检查过程中要对电池板部件进行良好的检查重点应放在验证正确的连接、连接过程规范上，避免出现不稳定的连接问题，具体取决于国家有关部门制定的规范和原则。电池主板组件的运行性能不能完全實现，应根据电池主板组件的状态及时清理，以避免积聚大量灰尘或灰尘，并降低自身的质量。此外，在检查过程中，应检查所有电气设备链的连接问题。日常工作容易引起振动，可能导致连接部位分离的情况。一般来说，每6个月需要定期检查连接部分，以确保连接正常。

4.4 做好预防遮阴工作

做好遮光工作可以有效确保光伏发电系统及相关设备的安全稳定。为了防止着色，设备安装人员可以通过应用最大功率算法的全局搜索功能来解决和处理该问题。电力公司必须对光伏系统的网络结构进行科学研究和分析，并根据分析结果采取措施加以处理，以改进光伏电站太阳能网络结构的布局。在这一阶段，电力公司研究了一种新型的并行发电结构，该结构相互独立，并有自己的独立MPPT控制器，能够全面控制组件模块的最大功率，减少电力损失问题，确保光伏设备性能的稳定性。

4.5 各逆变器类型分析及选型要点

目前常见的光伏并网发电系统，根据其系统功能可以分为两类：为不含蓄电池的“不可调度式光伏并网发电系统”和为系统包括蓄电池组作为储能环节的“可调度式光伏并网发电系统”。2018年在中国所占份额分别为34.6%、5.0%、60.4%，单价约为0.130、0.180、0.200元/W，高度、地震强度、污浊和盐雾是决定其部件布局和所选设备类型的关键因素。以地势低平的西北地区某发电厂设备选型为例，多最大功率点串联变换器（MPPT）可以大大避免串联断裂造成的发电损失，但其价格劣势将扩大，更为可取价格优势较大的集中式逆变器。

5 结束语

有鉴于此，随着中国社会经济的快速发展，电力的重要性逐渐凸显出来。为了保证电力工业的稳定发展，光伏电站已成为发展的主导趋势。因此，有必要保持社会经济的稳定发展，首先是改革设备跟踪系统，审查维护系统，确保光伏发电设备的稳定运行，确保其稳定供电，满足社会需求。

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