光伏电站效率提升策略研究

赵书卫

中国电建集团成都电力金具有限公司 四川 成都 610100

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，光伏电站建设越来越多。当前新能源成为油田公司三大主业之一,全力实现清洁电力追赶超越是实现油田高质量发展的重要举措。本文首先分析光伏电站并网的基本原理，其次探讨光伏电站提升发电效率的措施，为后期大规模分布式光伏电站可靠接入及运维提供参考。

关键词：光伏发电；发展趋势；发电效率

引言

光伏电站是在我国新能源战略下衍生出的一种能源系统，在保证基础能源供应的前提下，实现了太阳能资源的合理开发，为我国生态环保水平的不断提高奠定了坚实基础。但是，随着我国新能源战略的不断深入，对于光伏电站的设计也提出了更高的要求。要对大型集中式光伏电站并网的设计要点进行分析，只有这样，才能在我国电网系统快速发展的前提下，快速挖掘光伏发电的价值。

1光伏电站并网的基本原理

电能作为最主要的基础能源，是支撑国民经济发展的重要条件。但是，在传统发电过程中，通常使用火力发电及水力发电的方式，会对自然环境造成严重破坏。光伏发电、核能发电等新型的发电模式逐渐被人们所关注。光伏发电是以太阳能电池阵列为基础，将自然环境中的太阳能转化为直流电的系统。但是，直流电不能直接进入电网，必须通过逆变器将直流电转变为交流电，才符合电网的并网需求，这也是光伏电站的并网原理。

2光伏电站提升发电效率的措施

2.1使用红外成像仪查找故障

不同工作状态下的光伏板间存在明显温差,因此可以使用红外成像仪对光伏板发热异常进行查找。对于分布式光伏发电站,其光伏组件数量较少,可以使用手持红外成像仪进行检测。对于集中式光伏电站,使用手持红外成像仪进行检测的效率会很低,因此可以选择使用无人机携带红外成像摄像头进行自主检测并上传数据到后台进行AI分析。首先对处于故障状态和正常状态下的电池板的温差进行分析计算和温差测试,得出光伏组件在空载时温度最高,发生短路故障时温度次之,额定状态运行时温度最低的结论。当正常工作温度为30℃时,故障组件和正常组件的温差约为6.5~11℃。以每块电池板的平均温度与整个光伏阵列的平均温度的差值作为判断是否发生故障的依据。

2.2调度自动化

信息化时代背景下，各行各业都已经朝着自动化的方向发展。电网系统在运行中，自动化水平也不断提高，越来越多的自动化设备及系统得以充分应用，为我国电网的高质量运行提供了重要的基础条件。在这样的背景下，大型集中式光伏电站并网的过程中，也要对调度自动化进行重点设计，只有这样，才能不断提高接入水平，为光伏电站的发展提供重要支持。调度自动化的设计主要包含自动监控系统、二次系统安全防护设备、调度数据网络接入设备等。以光伏电站调度管辖设备供电电源为例，在实际设计的过程中，为了不断提高调度自动化水平，可以采用不间断电源装置，以提高设备的工作效率。

2.3排水设施的修建

(1)砌筑挡土墙或混凝土挡土墙。在一些高边坡地带利用砌筑挡土墙或现浇混凝土挡土墙降低雨水冲刷边坡强度以及减少水土流失。一般这类挡土墙应用在光伏场区道路或边坡较高的地方。(2)埋设混凝土管涵或现浇盖板涵。在排水主沟过公路等位置,埋设混凝土管涵或现浇盖板涵,将水顺利引至场区外。(3)构筑简易砂浆排水沟。将简易砂浆排水沟构筑在光伏电池组件雨水汇入地表后对地表造成冲刷的部位,主要防止地表土壤被雨水冲刷后形成沟槽,阻止沟槽扩大化对地质造成破坏。

2.4BIM+GIS引擎应用

BIM+GIS引擎是该项目平台展示的核心功能,也是BIM平台应用落地的关键技术。该项目采用慧航云BIM+GIS图形引擎,支持GIS卫星地图、无人机倾斜摄影模型、BIM模型等多源数据的加载集成显示。引擎通过自动读取BIM模型中的构件编码,生成光伏电站模型结构树,,实现对模型构件按厂区、箱变、逆变器、组串、光伏组件进行分级管理。引擎支持模型测量、剖切、隐藏、漫游等基本操作,并通过模型能够查询到精准的构件属性信息,包括构件编号、名称、设计图样、几何信息、施工进度等,这要求模型属性信息字段预留完整,以便设备的信息存储。

2.5成本管理及资金风险管理

分布式光伏发电系统简单，工程造价构成清晰。EPC方是经验丰富的承包方，对分布式光伏电站有一定的了解，可规避施工中的风险。EPC合同宜采用固定每瓦单价合同，项目不因工程量增加（除实际装机容量变化外）、物价上涨、政策变化等不可预见因素增加费用。投资方应严格控制施工成本并把控投资风险，具体为：聘请第三方招标代理机构进行EPC方招标工作，保证工程团队的专业性；对屋顶荷载承重、铺设容量及并网方式在项目初期做好资料收集及政策咨询工作，深化设计，尽可能避免后期设计变更及工程量变更；与EPC方细化付款节点，严格按工程实际进度支付工程款项，做好每一笔投资金额支出的内部审核，严格把控资金风险。

2.6谐波干扰

谐波干扰主要是指在光伏发电站的运行过程中，谐波会伴随光伏发电站内部的作用过程同步产生。在电站运行的过程中，逆变器给光伏电网注入的谐波在总量和影响程度上最大。谐波干扰的具体影响主要包括以下4个方面：（1）谐波对电机的不良影响。在电机高速运转的状态下，谐波会导致振动现象，电机的附加部件会由于振动加剧损耗，并产生噪声。这时，电压指标水平的稳定性会出现不足，导致异常现象的出现，进一步引发整个运行系统的稳定性和安全保障效果方面的问题。（2）谐波对变压器设备的不良影响。谐波对变压器设备的不良影响主要是引起高压电力变压器内部能耗增加，使绕组内部和外部的材料出现损耗或局部高压发热的问题。若温度过高，还会导致变压器本身受到损害。（3）谐波对换流装置的不良影响。谐波对换流装置的不良影响主要是指换流器运行过程中，电路系统的连接和正常运行状态会受到影响，原系统的交流换向驱动控制效果也容易出现问题。（4）谐波对并联补偿电容器的不良影响。谐波会与电容发生耦合的现象。这时，电磁感应及其他导致谐波的影响波及整个通信线路，对整个通信线路产生一定的信号干扰，其中触发预警电话铃声是比较典型的一种现象。这一系列的动作会影响到电网系统的正常运行状态，严重时还会威胁工作环境的安全性。

2.7电能计量

光伏电站作为一种新型的发电模式，对于我国电力系统能源结构调整有着重要的影响，也是实现可持续发展的重要基础条件之一。在对电力系统二次部分进行设计的过程中，电能计量也是主要的设计内容之一。常规情况下，大型集中式光伏电站并网之后，会在产权交界处设计电能计量点，对光伏电站送入电网的电量信息进行计量，这也是对大型集中式光伏电站发电能力和工作效率进行评估的一项重要基础条件，对于我国国民经济的发展有着重要的影响。在电力系统二次部分设计中，要提高对电能计量的重视程度。

结语

总之，光伏电站并网的基本原理是通过逆变器，将直流电转变为交流电。在对电力系统一次部分进行设计的过程中，接入电压等级、接入点、送出线路、导线截面及系统运行要求都是重要的设计内容。在电力系统二次部分设计中，继电保护、调度自动化、电能计量及通信设计是最为主要的设计内容。只有不断提高设计水平，才能为大型集中式光伏电站顺利并网提供技术支持。应鼓励科研单位与农业科研院所创新光伏技术和农业种植养殖技术，推动光伏产业往标准化、规范化、规模化方向发展。

参考文献

[1]梁昌盛.大型光伏电站中集中式逆变器与组串式逆变器的选择探究.通信电源技术,2020(37):283-285.

[2]傅质馨，王婧佳，朱俊澎，等.分布式光伏接入对配电网凹陷域预估结果影响［J］.电源技术，2020，44（10）：1518-1521，1548.

[3]梁昌盛.大型光伏电站中集中式逆变器与组串式逆变器的选择探究.通信电源技术,2020(37):283-285.