摘要：随着我国能源的不断消耗，我国分布式新型发电系统也取得了很大进步。分布式光伏发电是一种在用户场地附近建设，运行方式以用户侧自发自用、多余电量上网，且以配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。太阳能不但清洁、环保，而且总量无限，其次由于太阳的大范围辐射，分布式光伏发电摆脱了地理位置的约束，其可与建筑物有机地结合。另外，分布式光伏发电系统的安装简单且容易操作，不占用建筑物以外的土地面积，且其运行过程对环境几乎无损害。分布式光伏发电的基本原则是产地与用户之间的距离短。这样，不仅可节省成本，还可降低传输损耗，提高能源利用效率。可见，分布式光伏发电系统极具潜力，且有广阔的发展前景。首先介绍了分布式光伏发电及其系统，然后在此基础上，从电气设计和防雷设计两方面介绍了分布式光伏发电系统的设计，最后介绍了如何从不同方面对分布式光伏发电系统的性能进行分析。
关键词：分布式光伏发电；电气设计；分析
引言
随着我国不可再生能源保有量日益减少，发展新能源是解决这一问题最有效方法之一。其中分布式光伏发电系统凭借其电能可就地消化、占地面积小等优势在未来有很好的发展前景。随着国家发展光伏产业逐渐向分布式倾斜，好多企业都投入到分布式光伏电站设计这一行业来。但是，通过对一些企业设计资料的研究中发现，设计中出现了一些关键问题如果不解决，光伏电站的可靠性和安全性会受到严重的影响。下面对比较常见的设计问题进行分析。
1分布式光伏发电系统基本概述
分布式光伏发电指的是在用户附近建立分布式电源，并以环保、高效的自主发电方式将太阳能转换为电能，向本地负荷直接提供电力。早些年，我国的分布式发电只是利用锅炉的余热发电并输送给附近用户，以此提高原系统的能源利用效率；而近些年，分布式发电指利用太阳能、风能等新能源发电，并使发电系统靠近负荷中心。太阳能不但清洁、环保，而且总量无限，又由于太阳的大范围辐射，分布式光伏发电摆脱了地理位置的约束，其可与建筑物、有机地结合。另外，分布式光伏发电系统的安装简单且容易操作，不占用建筑物以外的土地面积，且其运行过程对环境几乎无损害，因此，分布式光伏发电是利用太阳能发电的有效方式。分布式发电系统的发电地距用电地非常近，所以无需建立变电站和配电站，因此可有效降低传输过程中的损耗，节约发电成本，提高生产效率。另外，分布式发电系统的运行方式将电力的生产与利用更加紧密地联系起来，使得用户可以实现电力自行管理。同时，分布式光伏发电系统具有较高的可靠性，其能为公共电网无法覆盖的偏远地区提供电力。因此，分布式光伏发电是一种极具发展潜力的能源转换形式。分布式光伏发电系统具有以下几个特点：①输出功率低，对经济性具有较小的影响，即与大型发电系统相比，其投资收益率相差不大；②分布式光伏发电清洁、环保，对环境的负面影响较小，系统运行过程不仅污染物排放少，对空气和水的污染小，且几乎不产生噪声；③能有效克服局部地区用电紧张的难题；④发电和用电科学、有效地并存。
2分布式光伏发电系统电气设计要点
2.1光伏组件的选择
（1）组件的选型。在针对光伏组件的选型方面，光伏组件主要有以下几种类型：非晶硅电池组件、单晶硅电池组件、多晶硅电池组件等。其中非晶硅电池组件成本价格低，外部环境对组件运行影响不大，存在的问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10％左右，且不够稳定，常有转换效率衰降的现象，所以尚未大量用于作大型太阳能电源；晶硅类电池组件由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，被广泛应用于大型并网光伏电站项目。晶硅类电池又分为单晶硅电池组件和多晶硅电池组件。两种组件最大的差别是单晶硅组件的光电转化效率略高于多晶硅组件，也就是相同功率的电池组件，单晶硅组件的面积小于多晶硅组件的面积。两种电池组件的电性能、寿命等重要指标相差不大，执行的标准也相同，在工程实际应用过程中，无论单晶硅还是多晶硅电池都可以选用。但单晶硅组件的价格比多晶硅组件的价格高10％左右。综合对当前光伏电池组件技术水平，工艺成熟度，以及转换效率等因素的考虑，应当优选选用大功率晶硅电池组件，以确保光伏发电系统的可靠运行。（2）组件设计。在光伏组件的选择上，光伏组件主要有以下几种类型：非晶硅电池组件、单晶硅电池组件、多晶硅电池组件等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中非晶硅电池组件光电转换效率低，达到国际先进水平、但是其不够稳定，经常会出现转换效率下降的现象，所以未被广泛应用；由于制造晶体硅电池组件工艺成熟，产品性能稳定，使用寿命长，光电转换效率相对较高，广泛应用于分布式光伏并网项目。晶体硅电池分为单晶硅电池组件和多晶硅电池组件。两者的最大区别在于单晶硅组件的光电转换效率略高于多晶硅组件（即具有相同功率的电池组件，单晶硅组件产品小于多晶硅组件的面积）。在两个电池组件中重要指标差异不大，执行标准相同，在工程实践中，无论是单晶硅还是多晶硅电池都可以选择，但就目前市场价而言单晶硅组价格比多晶硅组件价格单瓦高3%左右。在分布式光伏并网电站中主要应用的光伏组件是60片电池片封装和72片电池片封装的两种系列，其中60片装组件的市场占有率略高于72片装组件。目前市面上60片装多晶硅组件的主流水平为270Wp-275Wp，60片装单晶硅组件的主流水平为280Wp-290Wp，72片装多晶硅组件的主流水平为320Wp-325Wp，72片装单晶硅组件的主流水平为330Wp-340Wp。
2.2直流汇流箱的电气设计
在有关直流汇流箱的电气设计中，汇流箱的基本功能使将光伏组件所输出多路直流电源进行汇流处理，然后连接至逆变器中。作为直流汇流箱中最关键的电器元件之一，主断路器额定工作电压应当大于或等于回路工作电压最高值，同时额定电流应当大于或等于回路工作电流最高值。一般情况下，直流回路的断路器采用直流断路器。如果在直流回路中使用交流断路器，可以考虑采用二极或三级串联的办法。
2.3并网逆变器设计
在光伏并网的系统之中，逆变控制部分主要承担着整个系统的DC/AC转换，并且还控制转换电压、谐波含量、频率以及相位等重要的指标，同时其还具备最大功率的跟踪功能，是将光伏方阵连接到系统中非常重要的一部分。最大功率跟踪器是一种电子设备，不论是由太阳辐射或者是负载阻抗引起的变化，都是不会影响到光伏方阵工作的输出功率，时刻保持在最佳的状态。目前在国内市场上，逆变器型式主要分三类：集中式逆变器、集散式逆变器和组串式逆变器。集中式逆变器的功率应该在100kW-630kW的范围之内，功率器件则应该使用大电流IGBT，而系统拓扑结构就应该使用DC-AC一级电力电子器件变换全桥逆变，工频隔离变压器的方式，防护等级一般为IP20。其体积比较大，如果在室内安装的话则应该采用立式安装的方式。集散式逆变器的功率为1000kW，功率器件则应该使用大电流IGBT，系统拓扑结构采用DC-DC-BOOST升压和DC-AC全桥逆变两级电力电子器件变换，工频隔离变压器的方式，防护等级一般为IP20。体积较大，室内立式安装。组串式逆变器的功率不大于80kW，而其防护的等级通常都是IP65，并且其体积比较小，能够直接使用室外臂挂的方式进行安装；组串式逆变器主要就是采用模块化设计，每一个光伏串对应着一个逆变器输入的端口，其直流端具备着最大功率的跟踪功能，而交流端并联电网，其最为重要的优点就是不会受到组串间模块的差异以及阴影遮挡的影响，同时减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，极大的增加了发电量；组串式逆变器MPPT电压范围比较宽，通常为250V-850V，其组件配置也是更加的灵活，在阴雨天和雾气多的地区，发电时间比较长；组串式并网逆变器的体积比较小并且重量轻，进而搬运和安装起来都极为的方便，不需要专业工具和设备，也不需要专门的配电室，在各种应用中都能够简化施工，极大的减少了占地。
2.4分布式光伏电站电压等级并网接入设计
（1）全额上网模式下 T 接公用线接入系统。想要对这一方案进行实施，需要于公共电网的母线之上另外上另设置一个网点开关，并且将光伏发电存在的电缆接入并网点的开关处，并网接入完成，在这个过程里要确保单位并网点其装机的容量恒定在 400 kW 到 6 m W 两者之间。（2）自发自用余量上网模式下 T 接公用线接入系统。想要对这一方案进行实施，有一定先决条件，把使用者自有母线上面的另外设置光伏接入柜的辅助设备，并且同时把光伏发电存在的电缆接入光伏接入柜里促使并网接入完成，这个方案的开展一样确保单位并网点其装机的容量恒定在 400 kW 到 6 m W 两者之间。
结语
光伏发电是目前广泛应用的节能减排技术手段之一，可应用清洁可再生的太阳能支持电能需求，在治理环境污染问题，降低GDP能耗等方面均具有非常确切的价值。
参考文献：
[1]陈清，林冲，古涛，等.分布式光伏发电设计及安装［J］.太阳能，2015（11）：45-52.
[2]曹天昊.分布式光伏发电系统电气设计与分析[J].科学与信息化，2017，19（27）.
论文作者:刚立岭
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/14
标签：组件论文; 光伏论文; 分布式论文; 单晶硅论文; 电池论文; 系统论文; 逆变器论文; 《基层建设》2018年第28期论文;