科普|光伏发电系统设计全过程

一、引言

作为清洁能源的光伏发电，近几年使用的人越来越多，不仅借助的太阳能是可再生能源，而且可以就地开发、就地使用，减轻了能源输送的负担。

二、光伏发电系统构成

1.光伏组件

光伏组件是整个发电系统里的核心部分，由光伏组件片或由激光切割机机或钢线切割机切割开的不同规格的光伏组件组合在一起构成。由于单片光伏电池片的电流和电压都很小，所以要先串联获得高电压，再并联获得高电流，通过一个二极管（防止电流回输）输出，然后封装在一个不锈钢、铝或其他非金属边框上，安装好上面的玻璃及背面的背板、充入氮气、密封。把光伏组件串联、并联组合起来，就成了光伏组件方阵，也叫光伏阵列。

2.控制器（离网系统使用）

光伏控制器是能自动防止蓄电池过充电和过放电的自动控制设备。采用高速CPU微处理器和高精度A/D模数转换器，是一个微机数据采集和监测控制系统，既可快速实时采集光伏系统当前的工作状态，随时获得PV站的工作信息，又可详细积累PV站的历史数据，为评估PV系统设计的合理性及检验系统部件质量的可靠性提供了准确而充分的依据，还具有串行通信数据传输功能，可将多个光伏系统子站进行集中管理和远距离控制。

3.逆变器

是一种将光伏发电产生的直流电转换为交流电的装置，光伏逆变器是光伏阵列系统中重要的系统平衡之一，可以配合一般交流供电的设备使用。太阳能逆变器有配合光伏阵列的特殊功能，例如最大功率点追踪及孤岛效应保护的机能。 分为独立逆变器、并网逆变器和备用电池逆变器三种类型。

4.蓄电池（并网系统不需要）

蓄电池是光伏发电系统中储存电的设备。目前采用的有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池，胶体蓄电池和碱性镍镉蓄电池四种，广泛使用的有铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池。

三、光伏发电系统设计过程

1.规划

需要先确定光伏系统的规模、发电容量和用电负荷等关键参数。根据需求和条件，确定是建设独立光伏发电系统还是并网发电系统。除此之外，还需要考虑系统的电池储能、逆变器和蓄电池等组成部分。

2.选址

结合日照资源、地形地貌、建筑物遮挡、土地使用等因素选择合适的建设地点。地形起伏大的地区不适合建设大规模光伏电站，而地势开阔、日照充足的地区则更合适搭建光伏发电系统。另外，选址还需要考虑土地使用许可证、环保评估和土地租赁等问题。

3.设计

综合考虑太阳能资源、发电容量、发电效率、组件选型和系统布置等因素。设置人员需要根据实际情况选择合适的光伏组件、逆变器和蓄电池等，并进行合理的布局和参数配置。此外，设计还需要考虑可行性、美观性和经济性等因素。

4.安装

需要进行电缆敷设、组件安装和支架搭建等工作，安装过程中必须保证安全性，并确保各个组件的连接正确可靠。另外，还需要进行接地系统布置和防雷措施的安装，以确保系统的安全性和稳定性。

5.调试

是光伏发电系统建设的最后一步，在调试阶段，需要对系统进行检查和测试，确保光伏组件、逆变器和电池储能等部分的正常工作。通过监测气象条件，调整系统参数，优化发电效率。同时，还需要对接地系统、运行保护和远程监控等功能进行测试。

四、光伏发电的战略地位

1.实现能源结构调整

光伏发电的广泛应用有助于减少对传统化石能源的依赖，推动国家能源结构的优化和调整。发展光伏产业是实现能源转型和碳中和目标的重要手段。

2.促进区域经济发展

光伏产业的发展为地区经济增长提供了新的动力。光伏项目的建设和运营为当地创造了就业机会，推动了产业链的发展，促进了区域经济的繁荣。

3.提高能源自主性

光伏发电的分布式特性使得能源的生产和使用更加贴近用户，提高了能源供应的自主性和可靠性。此外，光伏发电还有助于提高能源系统的韧性，应对突发事件和自然灾害。