摘要：近几年来，世界各国均产生了能源危机，大家对环境的保护意识逐渐变强，让新能源得以迅速发展。光伏发电技术具有体积较小、安装便捷、构造简易、使用年限较长、安全性高等特点，在新能源的的开发过程当中占据关键的位置。文章以大型光伏发电站电缆的改造、光伏阵列优化、逆变设备构造、控制优化以及最大功率点控制优化角度进行研究。
关键词：光伏发电站；光伏阵列；优化管理
近年来全球经济得以迅速发展，然而在全球经济迅速发展的同时，对能源的需求量逐渐增大。原始能源的生产主要依靠煤炭、天然气以及石油石化等为原料，然而这些材料是无法再生能源，根据相关统计发现其的储存量只可以再利用几十年，同时开发过程中可能会出现许多二氧化碳、二氧化硫以及粉尘，导致人们生存的环境与气候越来越恶劣。因此人们进一步的开发出风能太阳能、核能以及潮汐能等可再生、无污染的新型能源。太阳能的采取能够便捷的提供就地供电，同时存在费用不高、构造简易、无污染、投产时间短，及安全性强等优势。伴随着我国对光伏发电技术的进一步分析与发展，我国的光伏发电总装机容量已经达到1100MWp，根据专家预算一直到2020年会达到1800MWp的总装机容量。
1太阳能光伏发电站的改造
1.1温度承受范围大
我国的国土面积较大，南北温度差异特别大，在我国的西部与东北部地区冬季温度较低，最低温度可以会达到-40℃，而我国东部和西部地区夏季地表温度可以超过70℃，同时电缆在接通电源之后将发热，以及在一些房顶、桥架等通风效果不佳、散热性能较差的位置上，如此便可能使得电缆将至少承受90℃以上的高温。
交联聚乙烯、HI-90型聚氯乙烯的最高承受温度是90℃，HI-90型聚氯乙烯的耐冲击脆化温度是-20℃，当电缆的工作温度超过90℃或低于-20℃将不能使用；而光伏专用电缆GF-WDZEER-1250.6/1的护套层和绝缘层使用的是辐照交联聚烯烃，辐照交联聚烯烃的温度承受范围为-40℃～125℃，在我国的大部分地区均能使用。
1.2护套与绝缘层应具有耐老化特性
护套与绝缘层的老化，容易受到气温、空气湿度、日光照射、紫外线强度以及臭氧的干扰，太阳能光伏发电站的电缆敷设环境相对而言特别复杂，比如：第一，新疆维吾尔族自治区的早晚温差相对而言特别大；第二，四川、云南等地区的鱼光互补工程的电缆直接在鱼塘与水面上实施敷设，其湿度相对而言特别大；第三，西藏等高海拔地区的日光照射与紫外线强度相对而言特别强烈；第四，西藏地区的臭氧含量相对而言特别高，臭氧能够提高绝缘层及护套的老化。故而，光伏专用电缆应当做出耐温湿度剧烈变化、抗日光照射、紫外线强度以及抗臭氧等老化实验，光伏专用电缆对老化周期的标准应当超过普通电缆。光伏专用电缆应当经过人工气候老化实验以及耐臭氧实验。
1.3要求耐酸碱、耐腐蚀
我国沿海地区空气中盐雾的浓度相对而言较高，所建电站附近地区土壤的含盐量也很高的，盐碱溶液对导体具有较高的腐蚀作用。在以上地区建设光伏发电站要使用耐盐雾和耐酸碱的光伏专用电缆。这些地区的光伏专用电缆需要使用镀锡铜导体增强其耐盐雾和耐酸碱能力，同时需要经过耐盐雾实验以及耐酸碱实验。普通电缆对耐盐雾与耐酸碱尚未提出条件。
2太阳能光伏发电站的优化
2.1光伏阵列优化
本文对大型光伏发电站的改造及优化管理应当从以下四个角度实施优化，分别是：阵列高度、阵列倾角、阵列间距和选择高效光伏模块。光伏阵列的朝向是干扰太阳辐射吸收的最关键原因，普通大型光伏发电站运用的都是固定式光伏阵列，固定式光伏阵列的朝向均规划成正南角度倾斜安装，可以便于得到最强的太阳辐射吸收率。跟踪式光伏阵列的方向角度与倾斜角度能够跟踪太阳光实施朝向调整，故而跟踪式光伏阵列的发电量更大，然而投入所需费用不低。对固定式光伏阵列倾斜角度实施优化管能够增加太阳辐射运用效率，现如今几乎都采取交互式多角度决策方式与神经网络法实施建模对固定式光伏阵列倾斜角度实施改造管理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆光伏阵列的高度、间距和串并联结构会产生局部阴影对光伏阵列的光利用效率影响巨大，需要建立局部阴影模型对其进行优化计算，常采用的优化方法有博弈论法、粒子群算法和进化算法等。
2.2逆变设备构造和控制优化
逆变设备与控制设备是光伏并网系统的重点阶段，太阳能光伏阵列产生的电流为直流电，若需运用太阳能产生的电电力能源应当把它转化成交流电才可以实施并网与长距离输入与输出。对逆变设备和控制设备构造实施改造与优化能够在很大程度上提升太阳能的运用效率。逆变设备构造常见的有高频链型构造、直流链型构造：
（1）高频链型结构常见的有单晶体管单端反激式DC-DC型、双重晶体管单端反激式DC-DC型、单端反激式DC-DC和升降压式变换电路组合型、隔离型斩波电路和隔离型电位逆变设备；
（2）直流链型结构常见的有带单端反激式DC-DC型变换器的低频逆变设备、带串-并谐振变换器逆变设备、带单端反激式DC-DC变换器的PWN逆变设备和带推挽式变换器的逆变设备等。对逆变设备和控制设备建立损耗模型进行滤波、器件和损耗计算可以发现最优的逆变设备和控制设备结构。
2.3最大功率点控制优化
光伏阵列的输出并不是线性的，其输出受到环境温度、辐照强度和负载情况的影响。太阳能电池板接收到的太阳辐照功率是不断变化的，如果太阳能电池板的电流输出太大则其输出电压会迅速下降，甚至输出电压会接近于零，此时的太阳能电池板输出功率也会接近于零。因此，需要控制太阳能电池板的电流输出使太阳能电池板的输出电压保持最佳值，并对最大功率点进行追踪，控制电流或者电压使光伏阵列的输出功率点与最大功率点尽量保持一致。最大功率点的控制本质为电流、电压和功率的自寻优过程，使光伏系统始终在峰值功率点运行。最大功率点的控制常用的方法有以下两种：
（1）利用粒子群算法即搜索最优值后再在全局进行搜索；
（2）根据局部阴影下光伏阵列特点通过特定算法获得最大功率点。通过对太阳能电池板的最大功率点的控制优化可以使光伏阵列在相同条件下产生更多的电能。
2.4直流汇流箱的优化
为了降低直流侧的接线数目与便于维护正常在逆变设备与光伏组件之间将提高一个直流汇流箱。现如今，光伏发电站装配的直流汇流箱大部分都运用正、负两极替换接入汇流箱的输入接线端子的排线方式，此类接线方法即使具有一定的观赏性，可是依然存在由正、负极距离过小将会带来短路事故产生的现象。经过对大量烧柜事故进行研究看出运用正、负极分别安装的方法能够合理的减少这种事故的出现，所采取的的具体方式为把全部正、负机集中分别安装在汇流箱的左右两侧并使用绝缘板进行隔离安装。
3结束语
太阳能光伏发电技术经过几十年的研究和发展已经相当成熟，随着世界化石燃料的消耗殆尽太阳能光伏发电量将进一步增加。在敷设光伏发电站的电缆时需要注意使用光伏专用电缆，因为普通的电缆存在耐温范围窄、不耐酸碱、不耐腐蚀、不耐老化的缺点。在建设太阳能发电站的过程中需要对光伏阵列、逆变设备与控制设备、最大功率点控制和直流汇流箱进行优化以便增加发电设备的稳定性、安全性和获得最大的发电量，可以给企业带来显著的经济效益。
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论文作者:李金涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/17
标签：光伏论文; 阵列论文; 发电站论文; 太阳能论文; 电缆论文; 逆变论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第18期论文;