山地光伏电站设计优化探讨

山地光伏电站设计优化探讨

吴萍

中国电建集团四川工程有限公司四川成都610000

摘要：随着社会的持续发展，绿色能源的开发、利用已经成为我国发展的主要理念。对再生资源进行利用能够充分保护环境，达到能源供应的目的。近些年来，光伏发电技术被广泛使用，大量的山地光伏电站被建成并投入使用。但是，山地光伏电站的设计和建设还存在着许多难点。因此，本文概述了山地光伏电站，对山地光伏电站的设计难点进行分析，并探讨了山地光伏电站设计的优化措施，以供大家参考。

关键词：山地光伏电站；设计难点；优化措施

前言

近几年来，我国开始大力支持以光伏、风力为主的新能源发电，在政策和市场背景的驱使下，光伏电站的装机规模呈现出快速发展的趋势。由于光伏电站数量的持续增加，地势平坦、光照好等土地资源在慢慢变少，而湖泊、山地等处，已经成为光伏电站的主要建设场地，特别是山地光伏电站的数量正在不断上升中。

1、山地光伏电站概念

建在山地或丘陵上的光伏电站就是山地光伏电站，由于山地通常是起伏不平的，能够使用的地方较少，相对的设计难度就比较大，导致建设成本较高，后期维护等资金较大。所以，在进行山地光伏电站的设计和建设时，不仅要对系统效率进行考虑，还要考虑到系统实际使用的安全性和经济效益等。怎样克服所有的不利条件，确保电站能够安全、稳定的运行，提高发电量，达到理想的投资收益，降低整体成本，这些都要求着山地光伏电站的设计方案要更加完善。

2、山地光伏电站的设计难点

在建设光伏电站的时候，应做好前期的各项准备工作，应在远离城市和交通干线等处进行位置选择，如果前期的准备工作没有做好，就会严重影响到工程的整体布局，对后期建设带来很多困难。所以，在进行山地光伏电站的建设时，应充分分析建设选址，做好所以准备工作，并制定合理、有效、科学的施工方案。通常而言，在未经开发的山地进行建设时，这些山地的表面通常会被植物覆盖，有较大的地表起伏度和地势差异，且场地很容易形成山风，以往的构造和建设方式肯定会损伤到支架等。而且，山地地势不平、局部地区差异大，施工过程中人员、设备都会有很高的危险，这些都会增加建设的难度。就目前的情况来看，符合光伏电站建设的山地通常都是沙化地带、石漠化地带，这些土地的稳定性较差，在雨季时，会出现山水汇流，出现山体塌方或滑坡等地质灾害[1]。

由于山地的海拔、地势等原因，导致山地光伏电站的基础设施需要很高的强度，在进行施工时，对原材料和施工技术等都有严格要求，再加之山地表面的风化岩等原因，其硬度较大，施工的难度会随着上升。

3、山地光伏电站设计的优化措施

3.1光伏方阵布置

山地光伏电站方阵的布置具有以下特点：(1)由于山地有很大的地形起伏，地势比较复杂，阴影部分是因为山体的阴影所造成的，因此，悬着合理的区域是非常重要的；(2)山地地形自身有着相互遮挡的情况，在设计时，应采取相应措施来解决这一问题；(3)光伏方阵比较分散、分区比较复杂，因此，在设计时应结合当地情况进行考虑。因此，要根据山地光伏电站的这些特点，选择合适的安装区域和安装角度，这些都是光伏电站后期布局设计的重点、难点。

3.2光伏组件安装倾角设计

光伏组件安装倾角是整个布局过程中，应当最先考虑的一个问题，其对以后光伏方阵间距和电站建筑面积等设计都有着非常重要的作用。在并网光伏发电系统中，如果选择了最佳的安装倾角，此区域组件表面全年接受太阳辐射值将会达到最大，光伏阵列将产生最大的发电量。然而，在实际设计阶段，应对山地建设场地的特点和电站整体经济效益等问题进行充分考虑，悬着最合适的安装倾角[2]。

3.3光伏方阵间距设计

在山地、丘陵等地区进行光伏电站建设时，由于其地形、地貌比较复杂，会对光伏方阵的布局造成很大影响。如果要将地势铲平，那么其工程量将会直线上升，对于土建成本、水土保持等将会有很大的困难。最好的解决方案是根据当地时间情况和坡度，进行光伏组件的安装。

在后期的实际安装阶段，如果光伏阵列的间距较小，前后排组件之间将会出现遮挡现象，根据光伏组件的特点，遮挡会造成光伏组件功能输出产生变化，还会导致电流出现差异，使光伏阵列的不匹配度出现上升，严重影响到整体发电效率和运行安全；如果光伏阵列的间距较大，其所占面积将会变大，对场地的使用效率就会降低，在有限的面积下，其装机容量就会变小，会影响到电子的整体经济效益。因此，在进行设计的时候，应根据山地光伏电站的实际地形，合理布置光伏阵列，根据山地方向和坡地等，计算出光伏阵列的间距。

3.4支架结构及基础的选择

选择的光伏支架结构形式，会对施工的难易程度造成直接影响，如果选择的是不合理的支架，将会导致安装工作量增加，致使发电量出现损耗。现今，山地光伏支架在进行安装时，通常会存在以下两个问题：(1)由于地势不平，致使同组光伏支架管的长度存在差异；(2)提议以施工误差造成的螺栓和螺栓孔连接困难，或是无法连接。通常会用U型檩条和插管式立柱来解决上述问题。光伏支架的基础有钢筋混凝土条形基础、微孔灌注桩基础、预制钢筋混凝土桩、岩石植被锚杆基础、螺旋钢铁基础等主要形式。在进行基础选择时，应根据项目的岩土、地貌、坡度、地下水、腐蚀等条件。现今，最常用的就是微孔灌注装基础[3]。

3.5防雷接地设计和优化

大部分的光伏电站修建地址都会是没有被利用过荒坡，其原因是因为处于岩石层中，降阻有很高的难度，施工功能量加大。光伏电站接地系统将直接决定着人们安全、设备安全。对接地方式进行正确合理的选择，还有防护方法和接地装置等也应进行合理选择，能够有效确保光伏电站能够长远、安全、稳定的运行，是山地光伏电站设计阶段的主要问题之一。要想确保光伏电站能够安全、有效、稳定的运行，在进行设计时要对接地网的基底电阻、接地网均压、设备接地、接地网的热稳定、接地网的防腐都能够问题进行充分考虑。

与常规的铝芯线缆相比，铜芯线缆的性能更加优秀，例如电阻率、强度等。但是，随着科技的不断发展，桥架和对应标准的建立，铝合金线缆的在截面积提升至铜导体的1.5倍时，其电气性能和铜导体相同，且抗拉的强度要高于铜导体，而且其重量更轻，所以，铝合金线缆在光伏电站中得到了广泛应用。

3.6山地光伏电站的消防设计

由于山地草木众多，很容易因为人为因素和天气干旱造成严重的火灾，因此，在山地光伏电站的设计过程中，应充分考虑防火措施。例如，在山地光伏电站周边设计围栏，并在围栏外设置隔火带；还应对电站内和电站外的杂草进行定期处理，不能使用化学物品除草，而应用人工除草的方式；还可以在设计监控视频时，增加红外线功能，在电站四周增设感温探头，能够尽早发现火情，对其进行控制并消灭。

3.7逆变器的选择

现今的光伏电站中通常都用的是集中式逆变器和组串式逆变器，而山地光伏电站因为地形复杂，朝向不一致，且无法对场地进行处理，如果还使用大型集中式逆变器，就会导致部分方阵被遮挡，系统的匹配性降低，对系统的安全运行造成严重影响。因此，在进行逆变器选择时，应对地形进行综合考虑，如果光伏方阵的场地朝向和角度都完全相同，且周围没有遮挡物，可以使用集中式逆变器。如果光伏方阵的场地朝向不一致，可以根据方阵的布置情况，将朝向相同的方阵作为子阵，在其中放置相同容量的组串式逆变器。

4、结语

综上所述，山地光伏电站的设计是一项系统工程，应根据实际的情况，在确保电站安全、不破坏原本生态系统的情况下，以提升电站发电效率和整体经济效益为原则，进行合理、科学的设计和施工，尽可能的降低成本，为电站创造最大的经济收益。

参考文献

[1]李天军.山地光伏电站施工难点分析[J].建材与装饰.2016(05)

[2]王世朋.关于山地光伏电站优化设计问题的几点探讨[J].低碳世界.2016(07)

[3]肖康,郑伟,朱洁.探析分布式光伏电站管理需注意的几点问题[J].农村电工.2019(04)