基于光資源的廣泛分布和光伏發(fā)電的應(yīng)用靈活性特點(diǎn)，我國(guó)光伏發(fā)電應(yīng)用模式的越來(lái)越多樣化，光伏與不同行業(yè)相結(jié)合的跨界融合趨勢(shì)愈發(fā)凸顯。

       在全球能源轉(zhuǎn)型大趨勢(shì)下，光伏產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)“高光時(shí)刻”。過(guò)去十年間，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)凸顯：主要制造環(huán)節(jié)產(chǎn)量在全球占比均超過(guò)2/3，新增裝機(jī)量連續(xù)9年位居全球首位，累計(jì)裝機(jī)量連續(xù)7年位居全球首位……

       為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，光伏產(chǎn)業(yè)無(wú)疑成為了我國(guó)大規(guī)模發(fā)展可再生能源的重要渠道。同時(shí)，作為我國(guó)為數(shù)不多的取得全球競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)端到端安全可控，有望率先成為高質(zhì)量發(fā)展典范的新興產(chǎn)業(yè)。
  光伏設(shè)計(jì)需要注意方面有：
  一、光伏電站設(shè)計(jì)原則

       建設(shè)工程設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的活動(dòng)，涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境等多個(gè)方面。設(shè)計(jì)需要遵循：成熟先進(jìn)、安全可靠、造價(jià)合理、節(jié)能環(huán)保的原則。設(shè)計(jì)是建設(shè)項(xiàng)目整體規(guī)劃和實(shí)施的重要過(guò)程，通過(guò)綜合分析和論證，編制建設(shè)工程設(shè)計(jì)文件，體現(xiàn)具體實(shí)施意圖。設(shè)計(jì)是科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的紐帶，也是處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)關(guān)系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)也是確定和控制工程造價(jià)的重要階段。
  二、太陽(yáng)能陣列的設(shè)計(jì)

       太陽(yáng)能陣列的設(shè)計(jì)是為了充分利用太陽(yáng)能的輻射能量并將其轉(zhuǎn)化為電能。在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能陣列時(shí)，確保考慮到電力需求、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)可行性，從而獲得最佳的能源利用效果。
  三、太陽(yáng)能陣列的設(shè)計(jì)

       光伏組件支撐部分可以提供一個(gè)可靠的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)安裝和支撐光伏組件，以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的有效利用和發(fā)電。
 
1、支架基礎(chǔ)的選擇

       當(dāng)設(shè)計(jì)光伏組件的支撐部分時(shí)，主要考慮以下幾個(gè)因素：1. 地基承載力：支撐結(jié)構(gòu)需要滿足地基承載力的計(jì)算要求，以確保光伏組件能夠穩(wěn)定地安裝在地面上。2. 基礎(chǔ)抗傾覆：支撐結(jié)構(gòu)需要具備足夠的抗傾覆能力，以防止在風(fēng)力或其他外力作用下發(fā)生傾斜或翻倒。3. 抗拔：支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)具備抗拔能力，以應(yīng)對(duì)土壤的抗拔力和可能出現(xiàn)的地震等自然災(zāi)害。4. 抗滑移：支撐結(jié)構(gòu)需要具備足夠的抗滑移性能，以確保光伏組件在強(qiáng)風(fēng)或其他外力作用下不會(huì)發(fā)生滑移。

       在國(guó)內(nèi)，常用的光伏組件支撐部分設(shè)計(jì)包括鋼筋混泥土獨(dú)立基礎(chǔ)、鋼筋混泥土條形基礎(chǔ)和預(yù)應(yīng)力水泥管樁基礎(chǔ)等。選擇適合地理和地質(zhì)條件的基礎(chǔ)類型能夠確保整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。鋼筋混泥土基礎(chǔ)適用于地勢(shì)相對(duì)較好的地方，施工難度較小，具有較好的抗傾覆和抗滑移性能。但施工工期較長(zhǎng)，對(duì)地面破壞較大。預(yù)應(yīng)力水泥管樁基礎(chǔ)適用于地質(zhì)條件較惡劣的地方，施工速度快，對(duì)地面破壞較小。然而，該類型基礎(chǔ)對(duì)施工人員技術(shù)要求較高，施工難度相對(duì)較大。在選擇基礎(chǔ)類型時(shí)，還需考慮地下水對(duì)鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)的腐蝕程度。根據(jù)地下水的腐蝕程度，可以采取防腐蝕涂層、抗硫酸鹽材料、鋼筋阻銹劑等措施來(lái)保護(hù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

       因此，光伏組件支撐部分的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，旨在保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性和長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

2、支架系統(tǒng)的選擇

       對(duì)于光伏電站的支架系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)主要采用最佳傾角固定式、水平單軸跟蹤式、斜單軸跟蹤式和雙軸跟蹤式等類型。

       固定式支架系統(tǒng)具有低成本、簡(jiǎn)單制造工藝、短生產(chǎn)周期和易安裝等優(yōu)點(diǎn)，并且基本不需要維護(hù)。它占地面積相對(duì)較小，并且不需要太多維護(hù)工作。自動(dòng)跟蹤式支架系統(tǒng)則具有較高的成本，制造工藝較復(fù)雜，跟蹤電機(jī)易損壞，運(yùn)行不穩(wěn)定，尤其在濕度較大的環(huán)境中需要更多維護(hù)和維修工作。為了避免陣列之間的遮擋，跟蹤式支架系統(tǒng)需要較大的間距，導(dǎo)致占地面積增加約50%，從而增加了投資成本。然而，與最佳傾角固定式相比，它能夠顯著提高發(fā)電量，理論計(jì)算約為20%~30%左右。目前，某些地方已經(jīng)投入運(yùn)行的跟蹤式支架系統(tǒng)具有更簡(jiǎn)單、更可靠的邏輯運(yùn)行，這是值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

       在選擇合適的支架系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該綜合考慮地形條件、占地面積、運(yùn)行可靠性、設(shè)備價(jià)格、建成后維護(hù)費(fèi)用、故障率以及發(fā)電效益等因素。對(duì)于濕度較大的地方，例如"漁光互補(bǔ)"、沿海灘涂等地，不建議采用自動(dòng)跟蹤式系統(tǒng)，因?yàn)樗褂玫闹Ъ芑A(chǔ)主要是鋼筋混泥土條形基礎(chǔ)，在魚(yú)塘、蓮花池、沙灘等濕度大、施工困難的地方很不方便，而且電機(jī)容易受潮燒毀，維修也不方便。
四、匯流箱設(shè)計(jì)及安裝

       匯流箱是光伏電站中的重要組件之一，主要用于收集和匯集光伏組件產(chǎn)生的電能，然后將其輸送至逆變器進(jìn)行轉(zhuǎn)換和交流輸出。

       大，中型光伏電站通常根據(jù)陣列排布選擇12進(jìn)1出和16進(jìn)1出的匯流箱規(guī)格，也可以混合使用兩種規(guī)格。設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先選用回路更多的規(guī)格。匯流箱應(yīng)具備切除故障電流的功能，進(jìn)線側(cè)采用光伏專用直流熔斷器進(jìn)行保護(hù)，而出線側(cè)一般采用直流低壓塑殼開(kāi)關(guān)，不推薦使用熔斷器進(jìn)行保護(hù)。此外，匯流箱應(yīng)配備光伏專用浪涌保護(hù)器，并具備防雷功能的正負(fù)極。在匯流箱內(nèi)部應(yīng)安裝監(jiān)測(cè)裝置，并具備通信接口，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和上傳各進(jìn)線分支的直流電流、輸出總電流、母線電壓、總輸出功率、各分支熔斷器與直流低壓塑殼開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，以及各進(jìn)線分支的異常報(bào)警燈。

       為了便于固定安裝，匯流箱一般采用掛式安裝于系統(tǒng)支架上，并確保箱底安裝高度滿足各限制條件的要求。匯流箱的進(jìn)出線安裝位置與箱體底部應(yīng)留有足夠的安裝空間，以方便施工并保證安裝質(zhì)量。

       考慮到運(yùn)行安全系數(shù)，匯流箱的各分支進(jìn)線回路可以安裝防反二極管，但這會(huì)導(dǎo)致一定的發(fā)電損失。設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮電站建設(shè)環(huán)境、方式等因素，是否安裝防反二極管。在濕度大、腐蝕性強(qiáng)的地方，或者直流電纜直埋敷設(shè)時(shí)，建議安裝以確保安全運(yùn)行；而在電站建設(shè)環(huán)境良好、直流電纜沿橋架敷設(shè)時(shí)，為追求更高的發(fā)電量，建議不安裝。需要注意的是，安裝防反二極管會(huì)增加其自身的故障風(fēng)險(xiǎn)，不適宜在環(huán)境溫度較高的地方進(jìn)行安裝。

       根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，匯流箱在電站各個(gè)位置的防護(hù)等級(jí)應(yīng)進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，以確保其適應(yīng)環(huán)境。舉例來(lái)說(shuō)，在濕度較大的地方（如漁光互補(bǔ)項(xiàng)目），需要提高防潮等級(jí)，以防止潮氣對(duì)匯流箱的損害；在溫度較高的地方（如農(nóng)光互補(bǔ)、農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)），需要加強(qiáng)散熱功能，以保持匯流箱的正常工作溫度；而在腐蝕性強(qiáng)的地方（例如沿海灘涂），匯流箱的外殼應(yīng)采用不銹鋼或合金等耐腐蝕材料，以增強(qiáng)其抵御腐蝕的能力。

       因此，在設(shè)計(jì)匯流箱時(shí)，要考慮到當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，并根據(jù)具體情況選擇適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)等級(jí)和材料，以保證匯流箱在各種環(huán)境下的可靠運(yùn)行和長(zhǎng)期耐用性。
  五、逆變器設(shè)計(jì)選型及安裝

       逆變器在光伏電站中負(fù)責(zé)將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能。逆變器的選擇對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能和效率有著重要影響。大，中型并網(wǎng)光伏電站通常會(huì)選擇大容量的集中式并網(wǎng)逆變器，因?yàn)閱闻_(tái)逆變器的容量越大，制造成本相對(duì)較低，轉(zhuǎn)換效率也更高。這不僅可以降低投資成本，還可以增加系統(tǒng)的可靠性。

       但是，除了容量外，轉(zhuǎn)換效率也是選型時(shí)需要考慮的因素。逆變器的轉(zhuǎn)換效率越高，光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體效率就越高，從而減小系統(tǒng)總發(fā)電量的損失。因此，在相同容量的情況下，選擇轉(zhuǎn)換效率高的逆變器是明智的選擇。

       逆變器運(yùn)行有一些要求和功能，包括寬范圍的直流輸入、抗干擾能力、環(huán)境適應(yīng)力和瞬時(shí)過(guò)載能力。在太陽(yáng)輻射較低的早晨和傍晚，逆變器需要具備一定的抗干擾能力，以保證正常運(yùn)行。在一定程度的過(guò)電壓情況下，逆變器也應(yīng)能正常工作，并能自動(dòng)與主電網(wǎng)斷開(kāi)連接，以解除故障狀態(tài)。在系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)后，逆變器需要等待電網(wǎng)電壓和頻率恢復(fù)正常之前，不允許與電網(wǎng)連接，并能自動(dòng)重新連接一段延時(shí)后。根據(jù)電網(wǎng)對(duì)光伏電站的要求，逆變器還應(yīng)具備交流過(guò)壓和欠壓保護(hù)、超頻和欠頻保護(hù)、防止孤島效應(yīng)的保護(hù)、交流和直流過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)以及高溫保護(hù)等功能。此外，逆變器還應(yīng)具備多種通信接口，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳送給控制室。

       集中型并網(wǎng)逆變器的布置通常會(huì)考慮降低直流電纜使用量和減少直流損耗的因素，因此盡量放置在各個(gè)子方陣的中間位置是較為理想的。然而，對(duì)于“漁光互補(bǔ)”型光伏電站來(lái)說(shuō)，子陣的建設(shè)通常在魚(yú)塘或者藕塘中進(jìn)行，這就導(dǎo)致逆變器的安裝和運(yùn)行維護(hù)非常不便。因此，在這種情況下，逆變器應(yīng)當(dāng)安裝在站內(nèi)道路的兩側(cè)，同時(shí)盡量靠近各個(gè)子陣。即便如此，仍然應(yīng)該考慮到道路、逆變器和匯流箱的有機(jī)結(jié)合，在電站整體布局之前就要進(jìn)行考慮。至于屋頂式光伏電站的逆變器，一般設(shè)計(jì)為地面安裝，或者直接安裝在建筑物的地下空間內(nèi)。

       對(duì)于采用自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的大型光伏陣列來(lái)說(shuō)，由于占地面積較大且支架系統(tǒng)之間的距離較遠(yuǎn)，如果使用集中式逆變器，會(huì)導(dǎo)致直流電纜用量和直流損耗較大。因此，可以考慮選擇組串式小容量逆變器。另外，逆變器的進(jìn)出線安裝位置與箱體底部應(yīng)該有足夠的安裝空間。目前國(guó)內(nèi)很多逆變器的進(jìn)出線安裝相當(dāng)不方便，給安裝帶來(lái)了很大的困難，也存在一定的安全和質(zhì)量隱患。一般規(guī)定進(jìn)出線安裝位置與箱體底部應(yīng)預(yù)留約250毫米的安裝空間。

六、升壓變壓器設(shè)計(jì)選型

       針對(duì)大、中型并網(wǎng)光伏電站，通常會(huì)選擇2*500kW的集中式逆變器，并配備1000kVA低壓雙分裂式變壓器。為了方便安裝、減少維護(hù)成本等考慮，常采用具有戶外式、體積小、安裝方便、少維護(hù)等特點(diǎn)的箱式變電站。在箱變的選擇上，常見(jiàn)的有美式油變和歐式干變。美式油變具有緊湊的結(jié)構(gòu)、小體積、相對(duì)較低的成本和強(qiáng)大的過(guò)載能力，安裝也比較方便。然而，其主要缺點(diǎn)是變壓器本身、負(fù)荷開(kāi)關(guān)等封閉在箱體內(nèi)部，一旦發(fā)生故障，更換起來(lái)不太方便，同時(shí)也容易出現(xiàn)滲漏油的問(wèn)題，因此需要建設(shè)事故油池。歐式干變?cè)诮Y(jié)構(gòu)上與美式油變有所不同，一般采用干式絕緣材料，不需要填充絕緣油。它不會(huì)發(fā)生滲漏油問(wèn)題，更換和維修較為方便，但相對(duì)來(lái)說(shuō)成本較高。選擇箱變時(shí)需要綜合考慮實(shí)際情況，根據(jù)成本、維護(hù)便捷性以及安全要求等因素進(jìn)行權(quán)衡。

       對(duì)于油變箱式變電站，確實(shí)存在熔斷器與油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量通病。在熔斷器熔斷后缺少三相聯(lián)跳裝置的情況下，可能導(dǎo)致缺相運(yùn)行的問(wèn)題。此外，油變的重瓦斯跳閘只能切斷本回路的低壓側(cè)，無(wú)法隔離高壓進(jìn)線電源。相比之下，歐式干變箱式變電站的優(yōu)勢(shì)在于空間相對(duì)較大，安裝更方便，便于維修。高低壓部分獨(dú)立隔斷，操作安全系數(shù)較高，并且可以根據(jù)用戶的配置需求選擇不同柜型。然而，歐式干變的缺點(diǎn)是占地面積較大、成本相對(duì)較高、過(guò)載能力一般，并且在濕度較大的環(huán)境下，絕緣支撐件和分接開(kāi)關(guān)位置容易出現(xiàn)閃落和爬電問(wèn)題，如果不及時(shí)處理可能會(huì)導(dǎo)致故障的擴(kuò)大。在箱變內(nèi)部一般會(huì)安裝變壓器綜合保護(hù)裝置，并配備多種通信接口用于數(shù)據(jù)采集并發(fā)送至控制室。這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的全面監(jiān)測(cè)和保護(hù)操作。

七、高壓開(kāi)關(guān)的選擇

       光伏電站通常使用金屬鎧裝中置開(kāi)關(guān)柜，并配置斷路器和繼電保護(hù)裝置。這些標(biāo)準(zhǔn)成套設(shè)備已經(jīng)技術(shù)成熟，選型時(shí)主要考慮品牌和造價(jià)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電站的綜合保護(hù)，綜合保護(hù)裝置應(yīng)具備多種通信接口，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制室。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電站運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制，提高管理效率。

       至于升壓變壓器的布置，一般緊靠集中式逆變器安裝，并設(shè)計(jì)在一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)上。這樣的布置有利于減少電網(wǎng)連接輸電線路的長(zhǎng)度，降低輸電損耗，并提高光伏電站的發(fā)電效率。嗯，選購(gòu)高壓開(kāi)關(guān)時(shí)的意義很重要。選擇合適的高壓開(kāi)關(guān)對(duì)于電站的運(yùn)行安全和運(yùn)行效率都有著重要的影響。首先，高壓開(kāi)關(guān)在光伏電站中起著斷開(kāi)和閉合電路的作用，對(duì)電流的控制和保護(hù)起著關(guān)鍵作用。選用適當(dāng)?shù)母邏洪_(kāi)關(guān)能夠確保電站運(yùn)行時(shí)的安全可靠。其次，高壓開(kāi)關(guān)需要與其他設(shè)備進(jìn)行配合使用，如斷路器、繼電保護(hù)等。選用合適的高壓開(kāi)關(guān)能夠確保與其他設(shè)備的兼容性，使整個(gè)系統(tǒng)能夠協(xié)同工作，提高電站的運(yùn)行效率。

       此外，品牌和造價(jià)也是選型過(guò)程中需要考慮的因素。選擇知名品牌的高壓開(kāi)關(guān)能夠獲得更好的質(zhì)量保證和售后服務(wù)。而在考慮成本時(shí)，需要綜合考慮設(shè)備的性能和價(jià)格，找到性價(jià)比最高的選項(xiàng)。另外，綜合保護(hù)裝置應(yīng)該具備多種通信接口，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制室。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電站運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制，提高管理效率。對(duì)于升壓變壓器的布置，一般會(huì)將其緊靠集中式逆變器安裝，并設(shè)計(jì)在一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)上。這樣可以減少電網(wǎng)連接輸電線路的長(zhǎng)度，降低輸電損耗，提高光伏電站的發(fā)電效率。

八、防雷接地工程

       對(duì)于光伏電站的接地材料選擇，確保選擇合適的材料非常重要。鍍鋅扁鋼是首選材料，可以有效防止腐蝕。熱鍍鋅扁鋼的年平均腐蝕率較低，約為0.1mm/年，但需要注意鋼材存在點(diǎn)蝕現(xiàn)象，點(diǎn)蝕速度比年平均腐蝕率高幾倍，因此實(shí)際壽命僅約為15~20年。然而，如果光伏電站建設(shè)地處于強(qiáng)腐蝕地區(qū)，就需要選擇鋼鍍銅材料。鋼鍍銅材料不存在點(diǎn)蝕問(wèn)題，屬于緩慢的均勻腐蝕。銅在土壤中的腐蝕速度與鋼相當(dāng)，銅的年腐蝕率為0.02mm/年。純銅接地裝置的壽命可達(dá)50年，而鋼鍍銅接地裝置的實(shí)際壽命可達(dá)25-30年。

       由于光伏電站占地面積較大，一般不配置避雷針。相反，主要通過(guò)組件支架與場(chǎng)區(qū)接地網(wǎng)連接來(lái)提供接地保護(hù)，并且在總體投資中所占比例相對(duì)較小。在綜合利用的光伏電站中，全封閉式管理往往無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此接地保護(hù)尤為重要，不能馬虎對(duì)待。良好的接地網(wǎng)是保障設(shè)備和人身安全的重要保證。
  九、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

       光伏電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是指利用先進(jìn)的信息技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，對(duì)光伏電站的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行集成和協(xié)調(diào)管理的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能包括監(jiān)控、控制、數(shù)據(jù)采集、故障診斷、能源管理等。光伏電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分包括以下幾個(gè)方面：
 
       光伏電站的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以提高光伏電站的運(yùn)行效率、降低運(yùn)維成本，同時(shí)提供靈活性和可靠性，確保光伏電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

       綜上所述，光伏電站建址選擇太陽(yáng)能資源豐富、地址條件優(yōu)越的區(qū)域。確保能夠順利通過(guò)各部門的評(píng)審。總體布局要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，方便檢修，并盡量避免大規(guī)模重新規(guī)劃。選擇效率高、功率大、性能穩(wěn)定的光伏組件，并合理選擇組件排列方式。根據(jù)工程特點(diǎn)選擇適合的支架系統(tǒng)和基礎(chǔ)類型。匯流箱和逆變器的防護(hù)等級(jí)要與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適應(yīng)。盡量減少集電線路的用量，通過(guò)電纜長(zhǎng)度和容量計(jì)算選擇合適的電纜截面，降低線路損耗。確保全站接地系統(tǒng)可靠，配備完備的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。所有參數(shù)要滿足設(shè)計(jì)運(yùn)行年限的要求，通常為25年。