大型地面光伏电站总平面布置流程及方案的比较研究

张铭君

摘 要：光伏电站是光伏并网发电的主要载体，只有做好光伏电站总平面布置，优化光伏阵列的布置才能有效地减少光缆的使用量，节约土地资源，缩减相关用地费用，最终保证在提高发电量的基础之上降低投资。就此，该文对大型地面光伏电站总平面布置方案进行了对比分析，并论述了其相应的布置流程，望对光伏电站的总平面设计和布置工作提供帮助。

关键词：大型地面光伏电站 总平面布置流程 方案

中图分类号：S605 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0054-02

光伏并网项目是目前国内重要的光电项目之一，在节能减排理念的指引之下，各相关部门一直致力于研究如何有效的对光伏电站总平面进行合理布置，力求最大程度上减少支架、光缆等工程量，降低投入，缩小线路损耗[1]。基于该发展目标，该文以某光伏电站的设计为例进行了相关研究，现将研究内容论述如下。

1 相关参数简介

255 Wp多晶硅组件是该光伏电站的组件，其具体的参数设计为尺寸外形是640 mm×992 mm×40 mm、最佳电压和电流分别为30.3 V和8.26 A、峰值功率是255 Wp、开路电压的温度系数为-0.33%/℃。整个电站的逆变器为500 kW 逆变器，其输入电压范围在450～850 V之间。

2 光伏电站总平面布置流程概述

光伏电站在进行总平面布置时需要依照一定的布置流程，具体的流程如下：设计组件串并联的数量→优选方位角→对倾角进行正确计算→计算阵列间距→布置总平面。详细的流程设计包括以下几方面：（1）设计组件的串并联的数量。依照《光伏发电站设计规范》中的计算串并联数量的公式进行相关计算，最终结果可得出该次研究的光伏组件的串联数量具体为22。依照串联数量最终显示结果对每一个组件串的额定功率容量进行计算，结果为5.61 kWp。由于该次研究选择的逆变器是500 kW，所以也就说明组件串需要90个以上，在对逆变器1.1倍过载系数、系统损失和效率进行综合考虑之后，确定逆变器所需的光伏组件串数应高于90路，低于98 路。（2）优选方位角。将固定式支架进行合理放置，位置通常设置为朝正南方向。（3）对倾角进行正确计算。目前，国内的光伏电站在进行工程设计时多采用两种软件和一个公式进行计算。其中的一个公式为Klein.S.A和Theilacker.J.C的天空异向模型公式，而两个软件是PVSystem和RETScreen软件。利用这几种方法可以对最佳倾角进行合理计算，依照以往的计算结果和既往倾角选择经验来看，应该靠近最佳倾角来选择倾角，这样就会使倾斜面上的总辐射量相差较少。此外，作为一项工程来说，为了节约资金投入，同时降低土地的占用，应该首先应该选择较小的倾角。最终该次研究通过计算和选择的最佳倾角应为36°。（4）计算阵列间距。依照光伏电站的站区布置规范对光伏阵列间距进行计算，最终的结果应为光伏方阵在全年的9∶00～15∶00 pm之间不得被遮挡，也就是指在冬至时的这个时间里光伏陣列不受遮挡。（5）布置总平面。首先，将一个发电单元布置好，然后依照地形规划路网、综合布置和局部调整。

3 地面光伏电站总平面布置方案对比

为了对比分析总平面布置的实际情况，该文设定了3个方案进行比选，具体的方案如表1所示。

就上表显示可知，如果阵列选择横向布置，有两种方案，一是2 行，二是4 行，这两种方案对比之下可知，第3种方案中的2 行的安装更为方便，但是其占地面积较大，这样就会在一定程度上增加工程所需的钢材、电缆等材料，造成工程量增加，进而增加投资成本，在这种成本增加的基础上未见发电量得到较高的提升，所以第3种方案不可选。而方案1和方案2相比，横排布置的方式较竖排布置方式相比，其单位MW 的占地面积更大，这也就表示工程材料钢材、电缆等也会相对较多，其工程量也会更大，此外，在安装时，横排布置最上面的板安装耗时也比竖排更长，同时也不利于安装之后对组件进行清洁和维护。

经过3种方案对比分析之后，最终发现，横排和竖排布置方案两者相比，后者的方案更佳，更具有使用性，其最主要的优点在于每一1MW发电单元的占地面积较少，这样就可以有效的节约钢材、电缆等工程材料，也有相关研究表明[2]，随着规模的不断增加，竖排布置方式的优越性就会越来越明显。国土资源部于2014年出台的《节约集约利用土地规定》中明确提出对现有的土地利用标准体系需要进行进一步完善，同时对光伏产业、公共服务业等相关产业的用地规范加大监管力度，今后在进行大型地面光伏电站总平面布置时需要将这些其他相关产业的用地也一并纳入到光伏电站总平面布置中。有相关研究显示[3]，若想提高发电量，最好选用横排布置，而光伏电站的发电水平同电站的运行和维护也密切相关，所以，在对地面光伏电站进行总平面布置时也要充分考虑是否便于后期的运行和维护。

4 总结

综上所述，光伏电站是一种绿色电力开发能源项目，若想充分发挥其项目运行作用，必须优化设计光伏电站的总平面布置方案，同时严格依照布置流程进行布置，就目前的光伏电站布置方案来看，仍然没有较为完善的电站运行对比数据，所以，今后笔者将联合相关部门进行深入的研究与分析，力求制定出最佳的总平面布置方案和流程。

参考文献

[1] 张彦昌，石巍，祝玉章.大型光伏电站集电线路研究[J].电工电气，2012（8）：14-17.

[2] 钟建安.光伏发电相关问题研究 基于组串逆变器的智能大型光伏电站解决方案[J].电气制造，2014（9）：28-31.

[3] 陈艳，曹晓宁，兰云鹏，等.大型光伏电站中不同支架方案比较分析[J].电气技术，2013，14（8）：16-19.