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[摘 要]近年来，太阳能光伏发电系统在变电站工程中的应用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了太阳能光伏发电系统。在探讨本工程太阳能电池及运行方式选择的基础上，结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就其方案设计问题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
[关键词]太阳能；光伏发电系统；变电站工程；应用
中图分类号：TK511 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0393-01
1 前言
作为变电站工程实践中的一项重要方面，太阳能光伏发电系统的应用占据着极为关键的地位。该项课题的研究，将会更好地提升对太阳能光伏发电系统的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化变电站工程工作的最终整体效果。
2 太阳能光伏发电系统
光伏发电系统主要由太阳能组件（电池板）、控制器和逆变器三大部分组成。①太阳能电池。光伏发电技术的关键元件是太阳能电池，在同等条件下晶体硅电池与薄膜电池发电量约为3：1.1。②安装方式。晶体硅电池组成的太阳能组件，可安装在屋顶；也可垂直安装于墙面或替换窗户玻璃，但垂直安装不是最佳角度，发电效率仅为选择最佳角度时的40%，若作为窗户玻璃会对室内采光造成影响。③运行方式。从运行方式上来讲，目前的太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，不带蓄电池的光伏并网发电系统及带蓄电池的光伏并网发电系统。
离网光伏蓄电系统是一种常见的太阳能应用方式，在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。但因为该系统的蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。
不带蓄电池的光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。
而带蓄电池的光伏并网发电系统是前面两者的混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略，停电时可保证用户不断电等。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。
3 本工程太阳能电池及运行方式的选择
3.1 太阳能电池的选择
本工程所处地区，年平均日照2533小时，属于太阳能资源最丰富的区域，适合发展光伏发电。现以本地区日照情况，采用晶本工程中建议采用晶体硅安装在屋顶的方式。
3.2 运行方式的选择
由于本站光伏发电系统的发电功率不会太大，且太阳能输出为渐变而不是突变，因此对电网的造成电压波动能够满足国家规定。而只要选择合格的光伏发电产品，谐波含量满足国家规定≤3%，谐波不会对电网造成影响。因此，本工程具备并网运行的条件。
4 方案设计
4.1 工程环境和条件
系统所在地区：北纬35°39'东经119°53'；系统安装场所：110kV变电站楼顶；电池板朝向及安装角度：朝南41.65度倾角安装于楼顶；气候资源：日照暖温带半湿润季风区大陆性气候，四季分明，冬无严寒，夏无酷暑，非常潮湿，台风登陆频繁，平均风速3.4m/s，极端风速27m/s。年均气温12.6℃，年均湿度72%，无霜期223天，年平均日照2533小时，年均降水量870毫米。
4.2 光伏系统建设规模及系统组成
该110kV变电站综合配电楼楼顶可供安装面积约为：392.7m2，考虑上午9：00至下午3：00太阳能方阵不应被遮挡，通过计算日照地區最佳安装倾角为41.65度，方阵间距应大于4.6m。
通过布置和计算，总装机容量为18.72kWp，采用多晶硅组件。
系统组成：本工程太阳能发电系统方阵由78块单块容量为240Wp的太阳能电池板组成，电池组件总功率共为78×240=18.72Wp，安装倾斜角为41.65度，面向正南方排布。
4.3 工程技术要求
（1）电性能要求。①正常运行时，光伏系统和电网接口处三相电压的允许偏差为额定电压±7%。②光伏系统与电网同步运行，输出频率允许偏差为额定频率±0.5Hz。③并网逆变器额定输出时，电流总谐波畸变限值小于逆变器额定输出的4%。④光伏系统的输出大于其额定输出的50%时，平均功率因数应不小于1.0。⑤光伏系统并网运行时，电网接口处的电压不平衡度允许值为2%，短时不得超过4%。⑥光伏系统并网运行时，逆变器向电网馈送的直流电流分量不应超过其交流额定值的1%。
（2）监控系统技术要求。监控系统包括硬件部分和软件部分，包括自动控制系统和监控通信系统。采用通用的通信方式与控制台计算机通信，并且将相关信息传输到液晶显示器上显示出来。系统配置1套监控装置，利用监控软件实时掌控光伏并网逆变器的工作状态和运行参数，以及光伏阵列现场的环境参数。
硬件部分完成信号的采集，传输等功用。软件部分包括数据库，相关的控制算法，人机界面，与硬件部分一起完成对整个光伏系统的监控。
（3）电缆及桥架敷设要求。对各电气部分所需线缆截面积、数量进行核算，对线缆及相关部件进行深化设计选型。
直流侧电缆要以减少线损及减少电磁干扰的原则选型，选用双绝缘防紫外线阻燃铜芯电缆，电缆性能符合GB/T18950-2003的要求；
配线线槽的布置应美观，与建筑结构协调一致，布线应隐蔽。配电线槽采用热镀锌钢板材料并作等电位接地；太阳能电池组件与线槽部分防雷需与整个建筑防雷接地结合考虑。
（4）防雷系统技术要求。为了保证系统在雷雨等恶劣天气情况下能安全运行，要对这套系统采取防雷措施。主要有这几个方面：①本站太阳能光伏发电系统的接地引下线直接接入变电站主地网。②太阳能电池板支架可靠接地。③并网逆变器内设计防雷器。④并网逆变器交流输出设计防雷器。（5）光伏组件安装及技术要求。系统的光伏组件安装采用平板固定式。
5 结束语
綜上所述，加强对太阳能光伏发电系统在变电站工程中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的太阳能光伏发电系统应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
[1] 于雪梅.谈太阳能光伏发电系统的原理与应用[J].工程建设与设计.2016（08）：102-105.
[2] 卢洪宝，席晓军.论太阳能光伏发电系统原理[J].企业家天地.2016（10）：60-62.
[关键词]太阳能；光伏发电系统；变电站工程；应用
中图分类号：TK511 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0393-01
1 前言
作为变电站工程实践中的一项重要方面，太阳能光伏发电系统的应用占据着极为关键的地位。该项课题的研究，将会更好地提升对太阳能光伏发电系统的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化变电站工程工作的最终整体效果。
2 太阳能光伏发电系统
光伏发电系统主要由太阳能组件（电池板）、控制器和逆变器三大部分组成。①太阳能电池。光伏发电技术的关键元件是太阳能电池，在同等条件下晶体硅电池与薄膜电池发电量约为3：1.1。②安装方式。晶体硅电池组成的太阳能组件，可安装在屋顶；也可垂直安装于墙面或替换窗户玻璃，但垂直安装不是最佳角度，发电效率仅为选择最佳角度时的40%，若作为窗户玻璃会对室内采光造成影响。③运行方式。从运行方式上来讲，目前的太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，不带蓄电池的光伏并网发电系统及带蓄电池的光伏并网发电系统。
离网光伏蓄电系统是一种常见的太阳能应用方式，在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。但因为该系统的蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。
不带蓄电池的光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。
而带蓄电池的光伏并网发电系统是前面两者的混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略，停电时可保证用户不断电等。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。
3 本工程太阳能电池及运行方式的选择
3.1 太阳能电池的选择
本工程所处地区，年平均日照2533小时，属于太阳能资源最丰富的区域，适合发展光伏发电。现以本地区日照情况，采用晶本工程中建议采用晶体硅安装在屋顶的方式。
3.2 运行方式的选择
由于本站光伏发电系统的发电功率不会太大，且太阳能输出为渐变而不是突变，因此对电网的造成电压波动能够满足国家规定。而只要选择合格的光伏发电产品，谐波含量满足国家规定≤3%，谐波不会对电网造成影响。因此，本工程具备并网运行的条件。
4 方案设计
4.1 工程环境和条件
系统所在地区：北纬35°39'东经119°53'；系统安装场所：110kV变电站楼顶；电池板朝向及安装角度：朝南41.65度倾角安装于楼顶；气候资源：日照暖温带半湿润季风区大陆性气候，四季分明，冬无严寒，夏无酷暑，非常潮湿，台风登陆频繁，平均风速3.4m/s，极端风速27m/s。年均气温12.6℃，年均湿度72%，无霜期223天，年平均日照2533小时，年均降水量870毫米。
4.2 光伏系统建设规模及系统组成
该110kV变电站综合配电楼楼顶可供安装面积约为：392.7m2，考虑上午9：00至下午3：00太阳能方阵不应被遮挡，通过计算日照地區最佳安装倾角为41.65度，方阵间距应大于4.6m。
通过布置和计算，总装机容量为18.72kWp，采用多晶硅组件。
系统组成：本工程太阳能发电系统方阵由78块单块容量为240Wp的太阳能电池板组成，电池组件总功率共为78×240=18.72Wp，安装倾斜角为41.65度，面向正南方排布。
4.3 工程技术要求
（1）电性能要求。①正常运行时，光伏系统和电网接口处三相电压的允许偏差为额定电压±7%。②光伏系统与电网同步运行，输出频率允许偏差为额定频率±0.5Hz。③并网逆变器额定输出时，电流总谐波畸变限值小于逆变器额定输出的4%。④光伏系统的输出大于其额定输出的50%时，平均功率因数应不小于1.0。⑤光伏系统并网运行时，电网接口处的电压不平衡度允许值为2%，短时不得超过4%。⑥光伏系统并网运行时，逆变器向电网馈送的直流电流分量不应超过其交流额定值的1%。
（2）监控系统技术要求。监控系统包括硬件部分和软件部分，包括自动控制系统和监控通信系统。采用通用的通信方式与控制台计算机通信，并且将相关信息传输到液晶显示器上显示出来。系统配置1套监控装置，利用监控软件实时掌控光伏并网逆变器的工作状态和运行参数，以及光伏阵列现场的环境参数。
硬件部分完成信号的采集，传输等功用。软件部分包括数据库，相关的控制算法，人机界面，与硬件部分一起完成对整个光伏系统的监控。
（3）电缆及桥架敷设要求。对各电气部分所需线缆截面积、数量进行核算，对线缆及相关部件进行深化设计选型。
直流侧电缆要以减少线损及减少电磁干扰的原则选型，选用双绝缘防紫外线阻燃铜芯电缆，电缆性能符合GB/T18950-2003的要求；
配线线槽的布置应美观，与建筑结构协调一致，布线应隐蔽。配电线槽采用热镀锌钢板材料并作等电位接地；太阳能电池组件与线槽部分防雷需与整个建筑防雷接地结合考虑。
（4）防雷系统技术要求。为了保证系统在雷雨等恶劣天气情况下能安全运行，要对这套系统采取防雷措施。主要有这几个方面：①本站太阳能光伏发电系统的接地引下线直接接入变电站主地网。②太阳能电池板支架可靠接地。③并网逆变器内设计防雷器。④并网逆变器交流输出设计防雷器。（5）光伏组件安装及技术要求。系统的光伏组件安装采用平板固定式。
5 结束语
綜上所述，加强对太阳能光伏发电系统在变电站工程中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的太阳能光伏发电系统应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献
[1] 于雪梅.谈太阳能光伏发电系统的原理与应用[J].工程建设与设计.2016（08）：102-105.
[2] 卢洪宝，席晓军.论太阳能光伏发电系统原理[J].企业家天地.2016（10）：60-62.