分布式光伏发电系统优化设计探讨

光伏发电项目的设计质量与项目可靠性、投资回报密切相关,本文针对分布式光伏发电项目的特点,以提升电站性能指标为目标,对光伏组件选型及布置方式、布置间距、串联接线、直流汇流箱及逆变方案的选型提出优化设计的建议。     

光伏组件横向和竖向布置技术经济对比分析

为分析光伏组件在横向和竖向布置条件下的技术经济差异,文章以1 MWp光伏发电单元为研究对象,结合内蒙古苏尼特右旗光伏一期10 MWp发电项目的光伏组件设备参数和水文地质条件,分别建立了光伏组件横向和竖向布置发电模型与支撑结构模型,并分析了两种布置方式在总体经济指标上的差异。结果表明,对于平坦地区光伏电站,光伏组件采用竖向布置在经济性上略优于横向布置,但二者相差无几。然而,对于山地、屋顶、分布式光伏电站,因光伏阵列间距较小引起遮挡严重时光伏组件的布置,则需要专题分析。     

并网光伏电站阵列细化设计

介绍了我国光伏发电发展现状,论述了光伏电站阵列设计中辐照量最大倾角与发电量最大倾角,光伏组件横向排布与竖向排布,光伏组串"C"形接线方式与"一"形接线方式。在此基础上,基于Pvsyst6软件进行建模和仿真,分别对阵列倾角、组件排布及接线形式等主要阵列参数方案进行对比和分析,提出相对更优方案,分析不同方案引起的发电量与系统效率差异原理。     

兆瓦级并网光伏发电系统及其在大型商业建筑中的应用

介绍并网型太阳能光伏发电技术的基本原理、太阳能光伏阵列、逆变器、控制检测系统、配电系统及系统运行方式,结合在大型商业建筑中的实际应用,阐述建筑物与光伏集成并网发电系统的方案设计、光伏组件总体布置方案、系统运行方案及运行效果。实践表明,虽然现阶段光伏发电的实际应用存在转换效率偏低,且受气象条件、时间周期及地理位置限制,并且项目的投入产出不明显等特点,但随着矿物能源的日益减少及能源价格的不断上涨,传统发电成本将会不断上升,光伏发电成本将得到大幅度降低。可以预见,在不久的将来,光伏建筑一体化太阳能将成为功效最佳、价格最低廉的替代能源而得到广泛应用。     

双面光伏组件背面无遮挡时的发电量研究

针对以常规方式安装双面光伏组件时组件背面存在一定遮挡会影响其发电量这一情况,通过对双面光伏组件分别安装于固定式光伏支架、平单轴跟踪光伏支架时组件背面有、无遮挡,以及背景反射率不同时双面光伏组件的发电量情况进行分析,结果发现,在双面光伏组件背面无遮挡的前提下,当采用平单轴跟踪光伏支架且地面背景为白色时,双面光伏组件的发电...     

串并联太阳能电池弧形光伏组件的发电性能研究

将弧形光伏组件安装在建筑和汽车上获取电能,已受到人们越来越多的关注。为获得更高的输出功率,有必要研究由互连太阳能电池组成的、电流不匹配的弧形光伏组件的特性。研究重点关注由串并联太阳能电池组成的弧形光伏组件的发电性能,设计了不同曲率的非平面微型光伏模块,并通过测量获取光伏模块的参数。与平面光伏模块相比,弧形光伏模块的发电量较小。此外,利用二极管模型分析了光伏模块的特性,说明并联比串联功率高的原因。最后研究了实际应用中太阳能电池的互连问题。结果表明,在理想模型下并联能获取更多电能,但大尺寸的光伏模块会产生更大电流,可能会在实际运行中产生额外损耗。因此,在实际应用中设计弧形光伏组件时也应考虑太阳能电池的互连。     

山地光伏电站光伏组件阴影遮挡技改方案的经济性分析

针对山地光伏电站光伏组件阴影遮挡问题,提出了重接线、调整光伏支架立柱高度或光伏组件安装倾角、以大换小、拆除重装4种方案,并针对每种方案进行经济性分析,给出不同新增投资下,投资回收期为5年时,需要提升的等效利用小时数。分析结果显示：当上网电价为1.0元/kWh时,在严格控制成本的情况下,老旧山地光伏电站采用重接线、调整光伏支架立柱高度或光伏组件安装倾角这两种方案可能在5年内回收成本;而对于“以大换小”方案,若容配比为1.3:1.0,单瓦静态投资从0.9元/W增至1.3元/W(扣除了光伏组件回收资金)时,年等效利用小时数需提升约235.8～369.2 h,发电量提升16.8%～26.4%,才能实现投资回收期5年的目标;拆除重建方案在经济性上基本不可行。该研究旨在为有技改需求的电站提供数据参考。     

山地光伏电站的近场阴影模拟研究

结合复杂山地地形条件下光伏组件的布置方案，基于PVsyst软件和Helios 3D软件建立了山地光伏电站三维近场阴影仿真模型，以模拟计算近场阴影遮挡损失修正系数；另外根据项目建设区域内实际的光伏组件倾角和光伏方阵方位角，结合光伏电站朝向替代计算，得到近场阴影遮挡损失修正系数；最后对3种计算方案得到的近场阴影遮挡损失修正系数与该项目实际值进行对比。研究结果表明：由于山地光伏电站项目建设区域地形中的坡度、坡向变化对光伏组件倾角、光伏方阵方位角存在影响，导致山地场景下的近场阴影遮挡损失修正系数比平地场景下的更大。提出的Helios 3D模拟计算方案和公式计算方案同样适用于其他山地光伏电站，可以对特定地形条件下光伏发电系统的阴影情况进行模拟，以评估光伏组件倾角、光伏方阵方位角对近场阴影遮挡损失修正系数的影响，可为精细化评估山地光伏电站中光伏组件布置方案对近场阴影遮挡损失修正系数的影响程度提供合理的分析、研究方案。     

双面光伏组件在多类型光伏电站中的发电特性研究

针对双面光伏组件在水面、农光互补、平单轴、彩钢瓦等不同背景和不同支架类型光伏电站中的发电特性进行了分析与实证,结果表明:在水上光伏电站,双面光伏组件较单面光伏组件的年均发电量增益为5.39%;在农光互补光伏电站,双面光伏组件较单面光伏组件的年均发电量增益达11.96%;采用平单轴跟踪支架的双面光伏组件较采用固定支架的单面光伏组件的年均发电量增益达20.17%;以10°倾角铺设时,白色彩钢瓦上的双面光伏组件较蓝色彩钢瓦上的单面光伏组件的年均发电量增益可达9.11%。利用PVsyst软件对上述电站进行发电量模拟,结果显示:采用平单轴跟踪支架的双面光伏组件的模拟结果与实际数据基本一致;彩钢瓦屋顶电站的模拟值与实际值趋势一致,但实际值比模拟值偏低;水上光伏电站的模拟值和实际值在夏季的趋势相同,但在冬季时相差较大;农光互补光伏电站受地面植被的影响,其模拟值和实际值有较大差别。     

四川省某光伏发电项目的光伏支架选型设计

以2021年建设的四川省某光伏发电项目为例,针对其光伏支架选型设计,利用平准化度电成本(LCOE)对该项目分别采用固定倾角式、固定可调式、平单轴和带倾角的平单轴4种光伏支架进行定量分析,从而得到LCOE最低时的光伏支架方案。结果显示：本项目在地势平坦区域推荐安装采用2P方案(2块光伏组件竖排)的平单轴光伏支架,其他区域推荐安装固定倾角式光伏支架。     

资源集约化条件下水面漂浮式光伏发电系统的研究及应用

中国光伏产业蓬勃发展，巨大的光伏市场促进了光伏发电系统效率提升、系统成本下降，给技术改造创造了空间。利用泰和20 MW渔光互补光伏电站原有鱼塘水面已布置光伏组件后剩余的空间进行技术改造，增补了400 kW水面漂浮式光伏发电系统。从光伏组件布置、系统结构设计、建设成本分析等3个方面，对新增光伏发电系统分别采用水面漂浮式光伏发电系统和传统渔光互补光伏发电系统这两种方案的建设结果进行对比分析。结果表明：采用水面漂浮式光伏发电系统可减少建设成本，增加土地利用率。研究结果可为今后相似工程设计提供参考。     

基于太阳电池Ⅰ-Ⅴ特性的光伏组件最大串联数的计算方法研究

为了进一步降低光伏发电系统的成本,提高光伏电站的经济性,针对目前光伏电站设计中采用的光伏组件串联数的计算方式和计算时存在的问题进行了阐述.基于太阳电池I-V特性方程建立了数学模型,并结合相关环境影响因素进行了光伏组件开路电压的修正;给出了光伏组件串联数最大值的优化算法,并结合实际算例,对采用优化算法的光伏发电系统的系统...     

双面光伏组件安装特点的模拟研究

针对影响双面光伏组件背面接收的太阳辐射量的因素进行了研究,应用PVsyst软件,以采用前后排光伏组件固定间距、固定式光伏支架安装的光伏发电系统为例,以草地作为代表地表特征,模拟分析了双面光伏组件在不同安装高度和不同安装倾角条件下其背面接收的太阳辐射量的变化情况.研究结果表明,当双面光伏组件的安装倾角一定时,其安装高度与...     

光伏组件对阴影敏感度的测试及分析应用

针对光伏电站组件的布置方式,给出光伏组件防反二极管连接方式的测试方法,并应用于平整度不同的场地及不同布置类型的组件。利用专业测试设备,对组件上不同方位阴影遮挡的敏感度进行了现场试验及分析。分析结果表明,防反二极管连接方式是影响光伏组件对阴影敏感度的决定性因素。当防反二极管为竖向布置的情况下,场地南北高差为主要影响时,建议组件横向放置;当场地东西高差为主要影响时,建议组件竖向放置。     

灰尘对光伏发电的影响及组件清洗研究

在大型光伏电站运行发电过程中,灰尘对其发电量的影响不容忽视。本文从灰尘的来源、种类及特性出发进行分析,结合国内外光伏电站组件清洗相关实测数据,研究灰尘对光伏发电的影响;并在此基础上,总结、对比目前已有的光伏电站组件清洗方式,分析各种清洗方式的选择方法和清洗周期的判断,旨在探索研究光伏组件清洗的最佳方案。     

光伏支架系统中檩条的优化设计分析

以光伏支架系统中的檩条为研究对象，根据其受力特征及连接方式，采用连续檩条计算模型，通过理论计算并结合光伏支架结构三维设计软件进行数值模拟，对光伏支架系统中的连续檩条进行优化设计分析，并对所提出优化设计方案的可行性及实用性进行了论述及验证。研究结果表明：当连续檩条首跨(或尾跨)与中间跨的跨度比约为0.82时，能够使整个光伏支架系统中连续檩条支座处的弯矩基本处于同一水平。因此在工程应用中，建议光伏支架系统(设计方案跨度不小于4000 mm)中连续檩条采用不等跨度布置方案，且连续檩条首跨(或尾跨)与中间跨的跨度比在0.80～0.85之间，能够有效减小连续檩条中的最大弯矩，并相应降低檩条的用钢量，从而可有效降低光伏发电项目的建设成本。     

“整县推进”模式下屋顶分布式光伏发电项目的典型设计方案和设计要点探讨

“整县推进”屋顶分布式光伏开发模式下,屋顶分布式光伏发电设计方案中的光伏组件、逆变器的选择及布置形式,接入电网模式的选择是关键。首先介绍了“整县推进”模式下屋顶分布式光伏发电的4种典型应用场景,并详细阐述了建设场址选择原则、主要设备的选型原则、发电量分析原则、接入电网设计原则,以及智慧光伏运维方案;然后结合实际工程中的设计实践,总结了屋顶分布式光伏发电项目设计要点,给出了整套设计方案,以期助力屋顶分布式光伏发电的大力发展。     

高海拔荒漠地区光伏组件衰减机理分析

光伏组件是光伏发电系统的核心部件,其光电转换效率主要受到环境温度、太阳辐照度和蒙尘特性等影响,但目前对于高海拔地区光伏组件光电转换效率衰减的机理尚不明确。文章以光伏电池板为研究对象,采用I-V曲线测试仪获得光伏组件的各项参数,重新定义光伏组件实际工作温度,建立光电转换效率与温度差之间关系的数学模型,并应用MATLAB软件进行仿真计算。仿真结果表明,当温度差超过75℃时,光伏组件光电转换效率的降低程度比较明显。同时,通过实际发电数据对模型进行验证,分析了光伏组件发电效率衰减的原因。     

光伏柔性支架用钢丝绳数值计算方法的研究

太阳能光伏发电系统是将太阳光辐射能通过一系列电气设备,如光伏组件、逆变器等,转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种运行方式。经过近几年大规模光伏电站的建设与运行,我国的光伏行业得到了长足的发展与创新。柔性光伏支架以其较低的材料用量,应运而生。柔性光伏支架(简称柔性支架),是以柔性索(光伏项目一般采用钢丝绳)为主要受力体,承载光伏组件阵列传递的竖向荷载以及风荷载等,索体需施加预应力,并在端部设置刚性结构构件用以约束柔性索。通过数值算例的方式,分别采用规范公式计算和数值模拟的方法,进行柔性索受力计算分析,并对比2种计算结果,最终得出利用有限元软件ABAQUS进行光伏柔性索受力分析的结果是可以满足工程精度要求的。目前,光伏行业的柔性支架大同小异。结合数值计算,提出一种新型柔性支架形式——无钢架单索柔性支架,即利用桩基直接对索体通过锚具进行拉锚,无刚性支架部分。     

基于详细工程模型的光伏发电系统失配效应研究

针对已有的光伏发电系统建模方法在系统失配效应方面所存在局限性,以传统光伏组件工程模型为基础,考虑实际阵列中单一组件的特有参数、组件间电压和电流约束条件以及光伏发电系统并网用变换器的电气特性,建立适用于全方面分析系统失配效应的光伏发电系统详细工程仿真模型。在Matlab/Simulink中建立光伏发电系统仿真模型,对系统的失配效应进行全面仿真和分析,以充分反映实际系统的失配效应,为最大程度地减小光伏电站失配损失及提高系统运行效率奠定理论基础。