·20kW太阳能光伏并网发电系统设计及施工研究

· 20kW太阳能光伏并网发电系统设计及施工研究

肖运

广东重仪机械工程服务有限公司

摘要：太阳能光伏并网发电技术，作为当下电力系统运行必不可缺的构成，有效缓解电力能源的危机，彰显出显著的技术优势。光伏发电并借着环保、绿色等优势，在社会发电系统中得到广泛的应用。基于未来发展对可再生能源的需求，太阳能光伏发电还需要科学设计，保证其系统能够科学的服务于社会发展。本文基于20kW对光伏并网发电系统进行设计，结合当下社会发展需求，意在推动发电技术，起到促进作用，推动我国行业的新能源实现可持续发展。

关键词：20kW太阳能；光伏并网；发电系统；设计；施工

引言：面对当下经济快速发展的背景下，社会对于电能的需求量持续性提升。传统能源发电方式对生态环境造成影响，不符合国家提出的可持续发展理念。随着清洁能源步入人们视野，逐渐成为电力系统的核心动力。当下太阳能光伏发电技术趋向成熟，能够保证经济目标更快实现，也能推动城市经济发展。同时，如何提升光伏并网发电技术水平是行业研究的重点，对其进行科学设计，并利用先进技术开展施工，为电力行业需求提供技术支撑。

一、光伏发电系统的整体概况

光伏发电控制系统依据的是太阳能产生的能量，由于太阳能的可再生性，通过伏特反应将电池板中的能量转换为电力系统需要的电能。经过一系列的转换、存储等环节，能够有效提供稳定的发电形式，保障系统运行。光伏发电将电池板的太阳能转换为直流电能，直接完成这一过程的转换，成为全新的发电系统。当前，光伏发电系统包含转换器、控制器等元件构成。此外，通过并网的形式，能够更有效的将系统与光伏发电结合在一起，形成完整的电力转换系统，能够获取标准的交流电。利用光伏发电系统进行并网连接，科学获取电量，结合电力调峰保障系统运行^[1]。从系统结构来看，并网光伏发电系统，是符合国家发展，提高电网运行稳定性的有效手段，有助于推动太阳能能源利用，对于电力系统而言，能够有效的推动其发展。

二、太阳能光伏并网发电系统的优势

结合太阳能光伏并网发电系统当前的使用情况来看，其具备的优势可以总结为如下几点：太阳能属于清洁能源，在实际应用过程中，不会对生态环境产生过多的影响，能够很好的保护环境。并且基于可持续发展，也能有效的缓解能源紧张问题，这也是当前国内应用太阳能发电的技术体现；将系统电能应用在电网中，通过储蓄能源、转换能源节约了电池用量，并利用并网发电，大量解决建设资源，避免了蓄电池的二次污染，保障电力系统稳定运行；分布式的安装方式，能够更灵活的结合电力系统的实际情况，对系统进行处理，降低线路的损耗，为社会发展创造可靠的用电环境；此外，太阳能光伏并网能够根据系统需求，对电力进行调峰操作，保证了系统运行的稳定性，从长远的发展角度来看，太阳能光伏发电系统有着极为广阔的前景。

图一 光伏系统构成原理

三、20KW太阳能并网发电系统设计与施工

（一）设计

20KW太阳能发电系统设计，需要做好前期调查。根据现场实际情况选择安装位置，并对太阳能电池阵列的设计进行选择，制定科学的光伏阵列参数，选择适宜的设备，保证20KW太阳能并网发电系统设计的有效性。

设计过程需要了解当地的经纬度，系统能够承受的最大功率，明确输出电压的直流和交流方式，并在此基础上，制定相对应的方案。保证列阵设计与建筑的完美结合，保证安装质量。同时结合安装与使用过程中，系统的可靠性。选择的组件通常为晶硅太阳能电池板，由于系统设计的容量在20KW，通过电池阵列直接将太阳能转换为直流电能，按照设计需求明确光伏电池的并联方式。并网逆变器在安装过程中，需要根据实际情况，检查规格型号与设计需求是否相符合，防止设备损坏。通过串联和集中式两种安装方式，保障安装质量。

安装后需要在现场对施工质量进行检查，做好相关的调试工作。保证太阳能并联系统的元件、仪表等符合配套安装的要求，能够根据实际需求对安装后的设备等进行检查。对设备进行参数调节，保证系统调试符合技术手册规定的要求，达标后进行验收。

（二）施工要点

根据设计需求对发电系统各环节进行安装，保证并网能够有效运行。具体的施工过程，需要准备好图纸和资料，并且保证技术充分。技术是决定工程质量的重点，需要实地考察后科学进行支架设计，并组织人员对施工涉及到的各项内容进行记录，按照相关说明维护好现场设备和组件。并结合具体的施工安装工作，采用对应的关键技术。

1.施工关键技术应用

（1）最大功率点跟踪技术

利用该技术能够明确光伏并网发电系统所处环境，并依据该技术对周遭的环境和温度等因素进行合理分析。结合实际情况绘制曲线变化图，通过对光伏发电功率跟踪，能够有效提升系统的运行效率。该方法应用分为两种模式，一种是通过扰动对光伏并网进行观察，根据前后并网运行的实际情况，获取最大功率点的位置。利用扰动方式能够更有效的对输出电压进行控制，完成有效的功率状态跟踪。另一种是通过电导增量法，根据电导数据的变化，对光伏列阵曲线进行分析，掌握最大发电值。

（2）并网逆变器控制技术

并网逆变器能够保证电网系统运作更加灵活，满足系统多样化的需求。确保太阳能在转换过程中，处于稳定的状态。此外，逆变器能够对系统工作模式进行全面操控，保证为电力系统提供更加稳定的电流源。随着技术发展，控制技术增强，极大提高了控制效果，能够有效的通过并网逆变器，对电流进行动态跟踪，掌握电流的实时情况，对于稳定电流有重要意义^[2]。

利用该技术进行控制需要保证技术质量，首先数字控制技术是一种热电技术，也是保障逆变器运行的基础技术。其次，PID控制技术能够保障并网运行质量，采取增量的方式维系系统稳定运行。再者，重复+PI混合控制技术，是通过复合方式对设备进行控制，更好的展现复合性特征，提高运行的稳定性。

（3）接入方案分析

在配电网运行过程中，使用DER并联技术进行连接。需要从专业的角度对技术容量，以及配电网之间的适配度进行综合考虑。根据并网技术容量参数，保证电网与技术相吻合，科学的设计接入方案。通常接入方式较多，通过不同的连接方法产生的效果并不相同。想要保证接入效果，需要重视并网保护栓塞剂，采用孤岛保护装置对系统进行有效保护。当逆变器出现危险信号，能通过保护系统有效的切断发电保护措施，保障系统运行的安全性。

2.施工技术要求

结合以往太阳能光伏并网发电技术，在实际施工过程中，想要保证施工效果符合预期要求。需要技术人员事先做好相关准备，保证各环节的工作规范性实施。并在实际工作中，按照电网运行需求，对组件和装备进行调试。其中作业开始前，需要对操作台进行处理，之后对设备进行科学布局。工作人员之间做好技术交底，保证施工参与者能够准确的参与到施工环节中来，严格的按照施工图纸规划的内容进行作业，为后期工序奠定基础；施工作业环节中，需要借助指南针进行放线操作，确定中心轴线。为了保证轴线操作的准确性，需要根据并网发电支架的实际组合情况，选择最为适用的焊接方式。选择抗腐蚀材料，保证支架质量不受到腐蚀。另外，合理选择电池板对于安装质量也产生影响。需要科学的选择电池板组件，并保证搬运的规范性，避免对电池板产生影响。在进行组装的过程中，需要对电池板进行全面检查，确保组件结构完整的基础上进行安装^[3]。

组装过程中，采取协作的方式，科学的进行安装和固定作业，避免出现螺母松动的问题，采用自上而下的安装方式，为螺母涂刷耐腐蚀的材料，能够更好的提升材料的耐腐蚀性。安装后对电池板进行调节，确保各个电池板之间的紧密性。并选择多个回路的逆变器，保证能够基于系统发挥优势。

四、未来展望

随着国内的技术不断突破和发展，推动了各行业实现不同程度的技术革新。对于光伏并网发电系统而言，技术发展对于光伏并网发电系统产生重要的作用。基于技术发展当前已经研制出新的技术类型，但是在太阳能光伏并网发电系统中应用时，依旧存在难以控制的现象，还需要基于原有的系统对其进行改造和探究。并将其作为未来电力系统发电的重点研究方向，推动太阳能能源应用技术快速发展。想要提升系统整体运行效率，需要全面对并网系统进行控制，为社会群众提供更加优质的服务。此外，光伏发电并网系统尽管能够将太阳能资源有效的应用在系统中，但是依旧存在价格高的缺点。用时发电量受到周围环境因素的影响，这也是当前影响光伏发电系统运行的主要问题，相信在未来技术不断发展的过程中，并网发电系统成为性能更全面的系统指日可待。相关的工作人员也要积极的投身在并网系统研究领域，不断利用自身的专业知识与技术，推动太阳能光伏并网发电系统进一步拓展新领域。

结论：综上所述，太阳能作为可再生能源，在与电力系统结合发挥电网优势的过程中，扮演着重要角色。其运行品质对电力系统产生影响，需要基于电力系统技术能效，加大对太阳能光伏发电系统的优化措施，保证光伏并网发电系统能够进一步完善功能优势，并落实相关技术，避免系统存在风险隐患，提高电网运行的稳定性，为电力行业发展提供保障。基于发电系统需求科学设计方案，更有助于国民经济目标的实现。

参考文献：

[1]李绪光.太阳能光伏并网发电施工技术解析[J].大众标准化,2021(06):172-174.

[2]赵嘉祺,马成忠. 某大楼太阳能光伏并网发电系统的研究与应用[D].广西大学,2019.

[3]于立岩,吴迪迪,满成.光伏并网接入配电网的太阳能发电系统设计[J].计算机测量与控制,2018,26(03):107-111.