分布式发电布置方案研究

摘要：伏发电是我国重要的战略性新兴产业，大力推进光伏发电应用对优化能源结构、保障能源安全、改善生态环境、转变城乡用能方式具有重大战略意义，本文对分布式光伏发电系统的设备选型、阵列布置、组串设计、倾角选择等方面进行系统分析，为后续研究提供参考。

关键词：分布式光伏、设备选型、阵列布置

分布式光伏发电应用范围广，在城乡建筑、工业、农业、交通、公共设施等领域都有广阔应用前景，利用自身闲置空间资源大力发展光伏产业，有助于促进我省新能源开发，持续增加绿色能源供给量和提升生态汇碳等能力有重要作用，是助力国家和我省“双碳”目标实现的重要工程，是国家和我省能源发展战略的需要。

1分布式发电优势

分布式并网光伏发电优势主要包括[1]：（1）分布式光伏发电不产生污染，属于清洁可再生能源；（2）分布式光伏发电可在用户侧或电网侧直接发电，电能损耗更小；（3）分布式光伏发电支持自发自用、余电上网；（4）分布式光伏发电可根据用户的需求、场地条件进行灵活的设计，适应不同环境。

2分布式光伏部分参数分析

（1）气候条件计算分析

考虑采用Meteonorm气象卫星数据、Solargis数据、NASA数据综合对比分析，得出此区域更具代表性的太阳能综合分析气象数据。

（1）Meteonorm数据库

包含有全球7750个气象站的辐射数据，通过软件可以计算任何地方以及时刻的相关气象数据[2]，它不仅拥有世界各地众多数据库，也有大量的国际研究机构开发的计算模型。

（2）SolarGIS数据库

SolarGIS是由一系列太阳辐射、光伏数据、气象和地理要素构成的数据库，以此数据库为基础，经科学算法计算得出包括GHI、DNI、DIF在内的太阳能或气象要素数值等。

（3）NASA数据库

NASA数据库基础数据为采用卫星遥感、GIS技术和气象站点数据空间内插等的科学算法得到，可获取月平均、年平均的辐射数据，可获取全球相关太阳能资源及气象数据。

（2）光伏组件选择分析

光伏组件的选择应综合考虑目前已商业化的各种光伏组件的运行可靠性、发展趋势等，并结合项目周围的环境、交通运输的状况，选用组件类型。

1.单晶体硅仍是当前太阳能光伏电池的主流[3]。效率最高，可以达到13～22%。多晶硅电池的效率能够达到10～18%，略低于单晶硅电池的水平[4]。和单晶硅电池相比，多晶硅电池虽然效率有所降低，但是成本和效率相对平衡。

2.薄膜光伏电池是在不同衬底上附着非晶态硅晶粒制成的，工艺简单，但受限于较低的效率，逐步被取代。

（3）逆变器选型分析

逆变器将方阵发出的直流电转换为易于升压后进行远距离传输的交流电[5]，并网型逆变器还可根据并网点的电能特性调整逆变器交流输出侧的频率、电压、电流和无功。组串式并网逆变器功率小、分布式控制，可直连接光伏组串，适合用于分散式的屋顶或立体光伏发电系统，配置灵活，各逆变器之间相互独立，不会相互干扰，可靠性高，但成本较高。

（4）运行方式选择

光伏阵列的运行方式主要分为固定安装式和自动跟踪式两大类[6]。其中：固定式又分为固定倾角和可调倾角两种，可调倾角按季节或月份调节角度。自动跟踪系统包括单轴和双轴跟踪系统，单轴跟踪系统以固定的倾角从东往西跟踪太阳轨迹，双轴跟踪系统可以随着太阳轨迹变换而改变方位角和倾角。

目前技术最为成熟、应用最广泛的安装方式仍为固定式安装。通过PVsyst软件计算出获得最大的功率的倾角。固定式投资较低、且支架系统基本免维护，可调倾角式在后期运行时工作量较大，操作要求高。

水平单轴自动调整支架也称水平单轴自动跟踪支架[7]，由于采用了跟踪系统，光伏组件可以时刻对着太阳，位于最佳发电角度上，获得更高的发电量。但是成本较高，抗风性相对较差，且传动和控制系统工作环境相对恶劣，后期维护较多。

（5）光伏阵列方位角分析

方位角就是太阳光线在地平面上投影和地平面上正南方向线之间的夹角[8]。它表示太阳光线的水平投影偏离正南方向的角度，取正南方向为起始点，向西为正，向东为负。一般情况下，朝向正南时，光伏组件发电量是最大的[9]。在偏离正南30°度时，发电量将减少约10％～15％；在偏离正南60°时，减少约20％～30％。

（6）倾角选择

光伏阵列的安装倾角对光伏发电系统的效率影响较大[10]，对于固定式光伏阵列最佳倾角即光伏发电系统全年发电量最大时的倾角。采用所选工程代表年的太阳辐射资料，通过PVsyst软件进行倾斜面上各月日平均太阳辐射量的计算。

3结论

分布式光伏是可再生能源开发项目，符合国家产业政策，环境效益和社会效益显著。通过在工程设计中对充分考虑节能要求，只有对各项参数进行详细细致的分析，才能确保能源和资源利用合理，贯彻节能、环保理念，进一步节约土地资源。

参考文献

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[7]罗晓勇.“双碳”背景下综合能源站在四川高速公路领域的探索[C]//中国公路学会，辽宁省交通建设投资集团有限责任公司.第十六届高速公路服务区管理年会暨服务区35周年纪念会论文集（1）.蜀道交通服务集团有限责任公司;，2023：11.DOI：10.26914/c.cnkihy.2023.063512.

[8]樊伟光.考虑资源与需求匹配的分布式光伏项目选址决策研究[D].华北电力大学（北京），2022.DOI：10.27140/d.cnki.ghbbu.2022.000304.

[9]陈瑞锦.光伏发电在绿色港口建设中的应用[J].港口科技，2016，（05）：33-36+46.

[10]付强，分布式光伏发电系统的研究及其在港口的应用.天津市，天津港联盟国际集装箱码头有限公司，2016-03-25.