分布式光伏电站设计研究

进入到新世纪后，我国在能源领域上一直强调的是可持续发展，通过可再生能源来实现绿色电能的转换，因此，光伏发电系统逐渐被推广和应用。光伏发电主要原理就是通过半导体进行光电转换，将光能转变为电能的一种技术。光伏发电的主要优点是可以实现能源的可再生，不必担心能源的枯竭问题，而且安全可靠、不受地域的限制。从理论上来说，光伏电站可以建设在有电能需求的任何地方，但是对于光伏电站来说，由于光照条件差异和组件效率的影响，组件安装需要占用一定的面积，为了节约土地资源，有关部门希望通过分布式光伏电站来解决光伏电站大面积用地问题。

1 分布式光伏电站的特点

分布式光伏电站通常都是指装机规模比较小的光伏电站。它的应用是非常广泛的，可以建设在城市建筑的屋顶上，为附近用户供电，通过与电网之间的有效连接，来保证用电过程的可靠性和稳定性。对于分布式光伏电站来说，它的主要特点是安装场地比较机动，可以根据具体的场地来对光伏系统的容量进行不同的调整，虽然输出功率较小，可是安装方便、灵活和调整机动。其次，分布式光伏电站还具有一定的环保效益，在发电过程中，不会产生任何的噪声，也不会对周围的环境、空气以及水资源造成污染，这种分布式的光伏电站还可以通过与城市建筑中的有效协调来提高城市的视觉感官，实现清洁能源的有效利用。另外，分布式光伏电站必须接入公共电网，依托公共电网一起为周边供电，如果没有电网支撑，分布式光伏系统将无法保障用电可靠性、稳定性及用电质量。

        2 分布式光伏电站的系统设计

          2.1光伏组件的设计 分布式光伏电站中，光伏组件是系统的主要组成部分，光伏组件的选型和设计直接影响到整个系统质量。分布式光伏电站选用的屋面主要为水泥平屋面和彩钢瓦屋顶。首先，应该根据安装场所环境和装机规模选用不同规格、效率和样式的光伏组件，如水泥平屋面现在多选用双面光伏电池组件，由于双面增发提高了整体发电量。其次，组件的安装倾角是影响发电量的重要因素，如水泥平屋面通常选用15-20度倾角安装，彩钢瓦屋面一般按照屋面的倾角方式平铺按照。因此，做好组件的选型和设计工作，是保障系统效率和提高发电量的重要一环。

          2.2逆变器的设计 在分布式光伏电站的系统设计过程中，并网逆变器的选择和设计对于光电转换来说是非常重要的。逆变器就是指能够把组件产生的直流电逆变为交流电的一种主要工具，有着不同的工作效率和使用范围。并网逆变器通常分为组串式逆变器和集中式逆变器，组串式逆变器具备规格多样化、多路MPPT及故障影响范围小等特点，因此，分布式光伏系统多选用组串式逆变器。集中式逆变器通常用于大规模的集中式光伏电站，通常具有单路MPPT、单机规模较大及故障影响范围较大的特点。

          2.3并网设计 分布式光伏发电系统经过逆变器将直流转换为交流后，通过并网柜将光伏系统与市电网或用户配电系统实现可靠和稳定性的连接。并网点应设置安装易操作、具有明显开断指示、具备开断故障电流能力的断路器。断路器应具备短路瞬时、长延时保护功能和分离脱扣功能，按实际需要配置失压跳闸及低压闭锁合闸功能，同时应配置剩余电流保护装置。同时在并网点安装电能表计量装置和电能量信息采集装置，关口计量点电能表准确度等级不应低于有功0.5S级，无功2.0级，电压互感器的准确度应为0.2级，电流互感器准确度不应低于0.5S级。

        2.4电缆设计 在分布式光伏电站设计过程中，依据送出的容量、电压等级及防火要求选用电缆的规格、型号及导线截面。电缆的敷设过程应尽量沿用原建筑物的电缆井和厂区内部的电缆沟。合理的电缆选型和敷设不仅可以降低系统造价，还能提高系统效率和收益。

        3 分布式光伏电站的具体设计应用 

        3.1在水泥混凝土屋顶的设计应用 对于分布式光伏电站来说，它在不同的环境下有着不同的设计方式，通常来说，水泥混凝土的屋顶承重一般在150千克左右，非常适用于分布式光伏电站的设计和安装，并且不会对其造成一定的荷载影响，可以额外预留出其他物体的承重。在水泥屋顶的设计过程口中，需要注意的是可以将分布式光伏电站与屋顶进行混凝土的统一浇筑，与屋面结合成一体，即可以减少水泥的用量，又能保证在安装过程中的稳定性。另一方面来说，有关人员在设计的过程中需要注意的是做好屋顶的环境勘察工作，包括风速以及不同季节的环境气候变化，通过各种参数的范围从而计算好分布式光伏电站的安装位置，做好设计前的准备工作。但是需要明确的是，这种设计和安装方式容易破坏水泥屋顶的防水层，需要采取进一步的加固措施。

        3.2在瓦斜屋面的设计应用 通常来说，分布式光伏电站在瓦斜屋面的设计过程中，可以揭开瓦片，并且在屋顶上安装弯钩类型的转接件，控制好上下膨胀螺丝的位置，做好分布式光伏电站的固定工作，注意在这个过程中的混凝土控制，避免对屋顶的结构进行破坏，设计完成后，将瓦片盖回去，做好后续的保护工作。

        3.3在彩钢瓦结构的设计应用 一般情况下，分布式光伏电站适用于一些钢结构的工厂建设中，由于分布式光伏电站具有体积小等特点，在标准化厂房的建设过程中，一般都会将分布式光伏电站固定到屋顶，并且进行相应的电池组件的铺设活动，在目前我国的发展中是非常常见的一种现象。彩钢瓦是由薄金属板包括泡沫制成的一种结构，通过传统的方法并没有办法将分布式光伏电站中的固定电池组件安装在其中，需要借助专门的工具来完成设计工作，避免对厂房整体结构上的破坏。另外一方面来说，对于彩钢瓦的承重能力，在分布式光伏电站的设计过程中，应该注意角度的选择，并且可以在一定程度上增加屋顶的重量，并且从不同的方向上对设计过程进行优化。

实际上，在分布式光伏电站的设计过程中有关人员应该注意对落实项目安装条件的具体探测，保证设计工作过程中的有效性，加强在进度上的安排，对分布式光伏电站的设计以及应用进行具体的分析，明确它的可行性，加强在不同环境下的设计组织方案，可以在一定程度上寻求政府有关部门的支持。

       4 结语 

          总而言之，分布式光伏电站是光伏电站的一种表现形式，具有规模小、实用性高等特点，在具体的设计过程中，应该从光伏组件、逆变器、并网及电缆等方面进行设计和选择，从而保证分布式光伏电站应用的可靠性。

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