山地光伏电站优化设计方法

1、山地光伏电站优化设计方法摘要：近年来，社会进步迅速，我国社会对于环保事业给予了极大的关注，而 光伏发电由于可以提升能源行业的清洁性、降低能源消耗，已经成为发电行业的 重要发展方向，在我国的一些平原地区已经率先推广了光伏发电技术，但在山坡 丘陵地带，由于修建光伏电站受到很多环境限制，且维护成本较高，推行起来较 为困难，我们必须对山地光伏电站的设计难点进行深入分析，探寻山地光伏电站 的设计方案优化策略，只有这样我们才能找到提升山地光伏电站建设效率的有效 途径。关键词：山地光伏电站；固定式组件；优化方法；平面布置引言近年来，因为经济的发展及生产、生活的需要，我国电能消耗越来越大，这要求发电行 业要不

2、断提升原有的发电产量，并试图开拓新型的电能制造方法，而依托太阳能资源的光伏 电站，恰好是在电能资源紧张背景下良好的解决出路。1山地光伏电站设计的难点分析1.1光伏设备设计难点（1）阴影遮挡对光伏电站的发电效率有着严重影响，如何在保持山地地表原貌的情况 下，根据现场实际地形情况，进行合理布置，保证子方阵与地形有较高的匹配性，在尽可能 减少遮挡的前提下使土地资源得到最大化利用；（2）山地光伏电站随坡就势修建，光伏阵列分散，分区复杂，如何优化子方阵布局， 提高设备利用率，减少直流损耗，降低施工难度，提高系统效率；（3）如何根据地质条件和自然环境，设计电站的场内道路、土建、消防、给排水等， 保证电站具

3、有较高的安全性，降低投资和减少对地表的扰动；（4）如何制定电站运行维护管理方案，提高电站运行维护效率和降低运行维护成本。1.2山地光伏电站建设难点在进行光伏电站建设时，难点较多，为了能够达到电站布局效益的最大化，在进行电站 选址时就要考虑电站与市区和交通主干道的位置，距离市区较近或交通繁忙地区的光伏电站 较易受到干扰，同时如果光伏电站设计选址阶段选择了未开发的山地，那么由于这些山地多 有植被覆盖，且地表坡度不统一，电站如果海拔较高还易受到山风侵扰，这就使得光伏支架 容易损坏，且山地地形复杂，施工安装的难度更大，安全管理面临重重问题，因此在进行山 地光伏电站构建设计中选址是难点之一。一般来讲，一

4、些地势平缓、植被较少的山地又容易 发生地质沙化等情况，土壤缺乏稳定性，如遇到山地接连降雨的情况，就极易导致山体滑坡 和泥石流等自然灾害，给光伏电站带来巨大的损失，因此对光伏电站的地基进行处理是电站 建构的另一个难点。2山地光伏电站光伏阵列设计2.1光伏组件安装倾角设计光伏组件安装倾角是在布置过程中首先需要考虑的问题，这对后期的设计光伏方阵间距 及电站占地面积都起到了极为关键的作用。在并网光伏发电系统中，一旦选择了最佳的安装 倾角，该区域组件表面全年内所接收到的太阳辐射也会达到一个最大值，光伏阵列所发电量 也将最大。但是在实际设计的过程中，需考虑山地建设场地的特性及电站整体经济效益等实 际问题，

5、选择一个适中的安装倾角。2.2组件排布间距设计光伏电站中影响发电量最主要的因素就是遮挡，在不断变化的起伏地形中，凸显出来的 遮挡现象就越发明显。为了更好地避免出现遮挡以及减少遮挡现象的出现，就需要按照实际 的地形状况来排布好组件之间的间距，这样能够更加有效地进行设计。设计的合理化能够更 加有效地进行有限土地面积的应用，还可以将发生遮挡的状况减少，甚至是避免，这样更加 有助于确保一定的发电量。方阵的占地面积及布置方式与电站所处地理位置的纬度、是否采用跟踪装置密不可分。 按照经验，电池组件间的间距要满足以下条件：如果在太阳高度角最低的冬至那一天，从当 地时间午前9时至午后3时之间，其电池板组件的影

6、子互相不影响，则对阵列的电池板阵输 出没有影响。固定式电池板阵列前后间距示意如下图所示：式中：光伏组件的开路电压温度系数；光伏组件的工作电压温度系数；N光伏组件的串联数（取整）；t光伏组件工作条件下的极限低温（C）；光伏组件工作条件下的极限高温（C）；逆变器允许的最大直流输入电压（V）；逆变器MPPT的电压最大值（V）；逆变器MPPT的电压最小值（V）；光伏组件的开路电压（V）；光伏组件的工作电压（V）3逆变器及汇流箱布局设计和箱变布局设计组串式逆变器具有轻巧灵活的优势，其这样的优势能够更加适应山地电站子阵中不规则 以及大小不一的特点。箱变的布局设计、汇流箱以及逆变器会对施工的工程量造成直接性

7、的 影响，同时还会直接地影响到线缆功率损耗以及线缆量放入损耗。另外，布局设计的良好会 直接地影响到现场的运维，尤其是好的布局设计会有效地促进现场的运维，将运维的总工作 量减少，这样要可以将运维工作的难度降低，将运维的成本减少。4防雷接地设计及优化多数光伏电站选用地为未利用的荒坡等地，主要是因为地处岩石层，具有降阻难度高、 施工难度大等特点。光伏电站接地系统的好坏直接影响到人身安全和设备的安全，正确、合 理地选择接地方法、防护方法和接地装置，可以保证光伏电站电力系统长期安全、稳定地运 行，是山地光伏电站设计中的一项重要内容。为了保证光伏电站的安全、稳定、可靠运行， 设计时需重点考虑接地网的接地电

8、阻问题、接地网均压问题、设备接地问题、接地线的热稳 定问题、接地网的防腐问题等。铜包钢线是以钢线为芯体，在其表面覆盖一层铜的复合线材， 铜包钢线兼具钢的高强度、耐高温软化的机械性能和铜的导电率高、接触电阻小的性能，因 而具有传导效率高、材料成本低、抗拉断力大、质量轻、耐磨损的特点，适用于一般环境和 潮湿、盐碱、酸性土壤及产生化学腐蚀介质的特殊环境等高要求的工作接地、保护接地、防 雷接地、防静电接地的水平接地体。综合考虑电站接地网的使用年限、地网材料、接地电阻、 地质情况、湿度温度等因素的影响，山地光伏电站接地中，铜包钢线接地体是较好的选择。5.支架结构和基础的选择光伏支架选择合理的结构形式将会

9、直接影响到施工的难易程度，不合理的支架安装会增 加安装的工作量并导致发电量的损耗。目前，山地光伏支架在安装过程中主要有下面2个问 题：地势不平，导致同一组光伏支架立管的长度出现差异；因施工误差引起的螺栓与 螺栓孔连接困难或连接不上。目前，在设计过程中多采用U型檩条和插管式立柱解决以上问 题。目前，光伏支架基础主要有以下几种形式：钢筋混凝土条形基础、微孔灌柱桩基础、预 制钢筋混凝土桩、岩石植筋锚杆基础、螺旋钢桩基础。采用何种基础，需根据项目的岩土、 地形、坡度、地下水、腐蚀性等条件选择。目前，较为常用的基础是微孔灌柱桩基础。结语总之，在山地进行光伏电站的建设虽然存在诸多难点，但如果我们根据当地的

10、具体情况， 因地制宜地进行光伏发电组件的设计和布局就可以提高发电效率，提升光伏发电单位的经济 效益，同时在进行光伏电站建设时也要照顾当地的生态环境，降低对环境的损害。对于山地 光伏电站而言，在前期踏勘、测绘、设计和施工等阶段，任何一个环节的失误，都会给光伏 电站造成不可挽回的后果。因此，在项目前期规划、设计和施工阶段应采取多项措施，提高 电站的整体性能水平。参考文献1栾石林，李光明，廖华，等.太阳能山地光伏电站优化设计研究J.云南师范大学学报 （自然科学版），2014，（05）： 25-31.2张栋.山地光伏电站设计中环境因素的影响分析J.中国水能及电气化，2015，（12）： 58-60.张栋.山地光伏电站设计中环境因素的影响分析J.水电与新能源，2016，（01）： 7374，78.曹利敏.山地光伏电站优化方案研究应用与建议J.太阳能，201