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摘要：光伏发电不同于传统的配电系统，电力系统升压和高压侧开关设备的选型存在一定的争议。我们应首先了解屋顶分布式光伏发电系统的组成，然后对升压和高压侧开关设备的选型进行了分析。
关键词：分布式光伏发电系统；升压变；高压侧开关设备
前言
现阶段，分布式的光伏发电项目已经被广泛的应用到了工业产业园区屋顶，工业厂房屋顶，办公楼屋顶等面积较大的大型房屋建筑工程中。这样一来，不仅可以有效的降低这些企业单位应用电力能源的成本，形成节能性的电网系统，还可以有效的提升相关行业产业的经济收益与投资回报率。由于光伏发电方式在未来拥有十分广阔的发展前景，而相关企业单位要想促进此类发电项目的顺利发现，对其设计形式和技术方案等进行细致的研究势在必行。
1光伏发电系统的基本构成
分布式光伏发电主要指的是通过应用电力用户周边的屋顶、院落和建筑体等具有可建设性质空间，建设一些容量较小的光伏发电系统，该系统主要分为并网式和离网式两种。其中，离网式发电系统主要是由直流箱、太阳能电池组成的方阵、逆变器和能源储蓄装置等设备组成。并网式发电系统主要是由交流配电箱、逆变器、直流配电箱和电池方阵等其他并网设备装置构成。
2光伏发电方案基本内容
对发电系统建设现场所处的海拔、经纬度、风流动速度、太阳辐射程度、气温和地震强度等资料进行细致调查；明确建设场地中各类型建筑实际接地情况和雷暴发生频率与具体时间；在设计技术方案时，拟定出建筑现场实际可适用的建设面积、建筑物屋顶实际坡度以及单位荷载力等，确保技术方案中各项数据的合理性；掌握建设区域内电力用户设备参数、电网构成、设备建设地点布置以及电源接入点实际位置等信息；在建设并网式的光伏发电系统时，技术人员还需要对接入电压具体等级、短路线路电力流通情况等信息有所了解和掌握。
3屋顶分布式光伏发电技术应用方案
3.1发电系统类型的选择
屋顶分布式光伏发电系统设计，要合理选择发电系统。对于城市住宅区域，使用并网发电系统，能够有效的减少电能浪费情况，提高建设土地利用率，减少建设成本投入。对于光伏电池的选择，要从经济性与发电效率等方面，进行综合分析。
3.2设计光伏电池支架
屋顶分布式光伏发电系统中的光伏电池支架分为跟踪式、固定式2种，按照屋顶分布式光伏发电系统的实际情况，选择可用的光伏电池支架。本文主要以跟踪式为例，分析光伏电池支架的设计和应用。跟踪式光伏电池支架按照阳光循迹分成双轴循迹、水平单轴循迹、竖直单轴循迹、倾斜单轴循迹4种，此类跟踪式的光伏电池支架比固定式支架的效率高，太阳能资源的输出量明显增加。
3.3并网设计
在进行屋顶分布式光伏并网发电系统时，设计人员要严格按照相关政策与规范，来制定技术方案。若适合发展此项目，则可以提供相应的服务，比如业务提供并网检测与接入发电系统技术方案制定等的免费服务。业主方可以邀请本地区分布式光伏发电研究单位派遣专业的技术人员，来协助设计屋顶分布式光伏发电系统的技术方案。
3.4设计组件角度
屋顶分布式光伏发电设计中的系统组件，应该准确设计好组件的角度，调整好光伏电池的安装角度，促使分布式光伏发电系统可以获得最佳状态的发电量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电池组件角度有方位角和倾斜角2种，按照屋顶分布式光伏发电设计的实况，分析方位角与倾斜角的设计。方位角是指太阳产生峰值的方位，太阳在不同的季节中方位角不同，夏季与冬季的太阳方位角有明显的不同，再加上屋顶方位角的影响，因此就要准确地设计屋顶分布式光伏电池组件的方位角，组件方位角的负荷最大值，要与光伏电池的出力峰值相同，具体的计算方法是：
θ＝（T－12）×15（φ－116）.（1）
式（1）中：θ为光伏电池板组件的方位角；T为指日负荷峰值时间；φ为经度。由此可直接计算出可用的组件方位角。倾斜角是指屋顶分布式光伏发电系统一年总发电量最大时的角度数据，其计算公式是：
Rβ＝S×[sin（α＋β）/sinα]＋D.（2）
式（2）中：Rβ为屋顶分布式光伏发电系统中光伏阵列面上的太阳能辐射总量；S为水平面状态下太阳能的直接辐射量；α为正午太阳的高度角；β为光伏阵列倾角；D为散射辐射量。
3.5合理选择材料
在进行设计时，设计人员可按照汇流箱进线回路数，来设计太阳能电池的阵列规模。在设计时，要结合现场情况，合理布置电池阵列，减少电能损失。按照直流电压与电池功率输出等条件，来选择逆变器与其它设备，以确保使用的设备能够达到并网发电的要求。按照电压实际等级以及需要输出的电能容量，来选择线路电缆。除此之外，还需要合理设计各组件角度，确保屋顶分布式光伏发电系统中各个组件倾斜角和太阳能电池出力峰值角度相同。
3.6升压变高压侧开关设备
3.6.1故障在升压变高压侧的情况
既然组合电器和断路器都可以在系统发生故障时切断回路，隔离故障点，那么在升压变高压侧电缆发生故障时情况会是怎样？从系统的潮流来看，升压变两端都是电源。低压侧有光伏发电系统作为电源，高压侧有用户原来的配电网来的电源。因此，当故障点在升压变高压侧电缆时，由光伏发电系统提供的短路电流将首先流过升压变低压侧的低压短路器，由低压短路器开断将光伏系统与故障点隔离；而用户原配电网提供的短路电流将经过开关站的出线断路器、进线断路器等断路器，促使其跳闸隔离故障点。也就是说在升压变高压侧出线故障点时，升压变高低压侧的断路器就已经可以隔断故障点从而保护系统，因此故障时在升压变高压侧配置的断路器一般不会动作，由组合电器作为设备检修的开断点即可。若升压变低压侧断路器拒动，则组合电器的熔断器则会熔断作为后备保护隔离故障点；若开关站进线断路器拒动，则开关站出线断路器应该保护动作，将整个光伏系统连同故障点一并隔离。因此在升压变高压侧配置组合电器即可满足系统运行和保护的要求。
3.6.2开关设备的保护整定
如果升压变高压侧配置断路器，由于断路器保护功能齐全，要求整定的保护定值较多、计算较复杂，需要根据不同的保护与上下级的断路器进行保护极差配合。而由2.3.2的分析可以知道，升压变高压侧的断路器在系统故障情况下作用不大，没必要为此复杂化保护整定。而组合电器只需要整定功能单一的熔断器即可，也能满足系统运行和保护的需要，所以采用组合电器即可。
结束语
我国电网工程的发展过程中，积极引入了太阳能发电技术，太阳能发电中的屋顶分布式光伏发电设计取得了一定程度的成效，缓解了传统电能资源的应用压力，充分发挥屋顶分布式光伏发电系统的作用，完善电网工程的发展。屋顶分布式光伏发电系统设计中，应积极落实相关的技术，优化建筑日常用电的过程。
参考文献：
［1］孙新鑫，刘仁瀚，孙宏录.分布式光伏发电的概述与构建［J］.电子技术与软件工程，2016（24）：231.
［2］龙慧.屋顶分布式光伏发电支架结构设计浅析［J］.科技创新导报，2015，12（34）：6，8.
论文作者:王玉珑
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第20期
论文发表时间:2018/10/10
标签：光伏论文; 分布式论文; 系统论文; 屋顶论文; 方位角论文; 断路器论文; 高压论文; 《建筑模拟》2018年第20期论文;