分布式光伏项目的设计优化及实践

分布式光伏项目的设计优化及实践

薛鹏飞

中国石油天然气集团公司长庆油田分公司第四采油厂 陕西省西安市

摘要：随着国家经济的发展越来越好，光伏资源分布也越来越多，可大规模开发。随着电力行业向绿色、低碳转型，我国分布式光伏发展已形成相当大的规模。分布式光伏电站具有开发类型多样、规模小、施工时间短、系统简单、电气设备集成度低的特点。正常调试后，可采用“现场免维护，区域远程控制”管理模式，具有降低投入成本等优点。

关键词：分布式；光伏项目；设计；实践

引言

分布式光伏发电是一种新型的具有广阔发展前景的能源综合利用方式，根据国家能源结构调整，全面贯彻新发展理念，长庆油田通过深化顶层设计，构建新发展格局，树立“减碳、用碳、替碳、埋碳”理念，按照“先导示范、成长成熟、全面推广”的思路，充分利用已有闲置井场、屋面，做到“应布尽布，能用尽用”，推动分布式光伏发电与油气生产相结合，通过利用已建油田电网，实现就近发电、就近并网、就近转换、就近使用，推动能源节约、效率提升、低碳发展。

1分布式光伏发电的优势

区别于地面集中式光伏电站，分布式光伏发电具有清洁环保、节约用地、并网难度低、维护方便、就近消纳及利用效率高等优点，具体为：（1）太阳能清洁环保且资源丰富。太阳能可免费获取且取之不尽、用之不竭；光伏发电过程无噪音无污染，由此转换的电能是绿色的清洁能源；分布式光伏作为绿色清洁能源，有助于电力用户实现节能减排的目标；光伏系统主要设备组件寿命期长，可安全稳定运行25年以上，建设单位可长期从中受益。（2）我国建筑屋面资源丰富。利用建筑屋面建设分布式光伏发电，不仅不占用宝贵的土地资源，还能将闲置的屋面利用起来，提高了资源利用率。（3）分布式光伏采用“自发自用、就近上网”的运行模式。光伏电能优先由建设单位使用，减少了公共电网电能的获取，节约了电费开支。此外，分布式光伏还能显著降低建筑室内温度，可减少通风降温设备的使用，进一步实现节能降耗。（4）分布式光伏位于配电网末端，是油田电网的一个重要补充。光伏发电时段与工业负荷用电高峰时段高度重叠，对油田电网有一定的削峰作用，有助于减轻油田大电网配电压力，提升用电负荷的稳定性。

2分布式光伏项目管理

2.1建立和完善行业规范与标准

为分布式光伏产业提供良好的发展环境，一方面，要结合新形势下分布式光伏技术特点，及时更新油气田使用发电标准。如光伏板、太阳能电池、支流汇电箱、逆变器等都属于分布式光伏项目的关键组件，要根据全新组件技术变革推动行业标准规范的及时更新。

2.2完善项目技术沟通机制

首先，分布式光伏项目需要企业各部门保持良好的沟通机制，及时解决建设生产中出现的问题。如巡视人员发现异常现象要及时与有关部门联系确定异常原因，为维修工作奠定基础。其次，各部门之间要定期开展工作交流。当前分布式光伏技术正处在发展阶段，各部门应密切合作共同提高应用水平。如在探究电压380伏分布式光伏技术时，要以周为单位，定期收集数据，及时交换信息数据。企业要搭建平台为工作人员提供有关资料，员工可以同步了解光伏技术的使用情况，优化分布式光伏技术的应用效果。

2.1作好全流程管理

加强分布式光伏项目的全流程管理，首先要作好日常巡视检查。要对技术使用情况和线路运行状况实时抽检，及时发现和解决问题。开展先进技术应用，如无人机巡查技术等。其次，逐级检查分布式光伏项目运行情况。如35千伏线路运行的电源电压无法平均分布，要分别管理不同电压电源使用的分布式光伏技术。再次，严控风险及建设标准，保证新能源分布式光伏安全使用。构建应急管理制度，在分布式光伏项目场地安装警报设施，确保风险发生时能够及时处理。

3光伏电站运维管理存在的问题

3.1缺乏对电站现场的信息管控

由于分布式光伏站点多面广的特点，在运维管理工作中，难以做到设备的日常巡检，只能通过后台监控系统设备报警监控来推断现场情况，不能精确掌握现场情况，无法判断报警信息是否为误报警，且当发现设备故障报警时难以快速到现场消除设备故障，从而造成设备故障消除迟缓继而引发设备故障扩大化。同时由于运维人员远离现场，难以判断组件表面的脏污程度，仅通过对系统效率的分析来安排组件清洗，而系统效率是多因素耦合的变量参数，所以经常出现组件清洗不及时、系统效率降低带来的经济性损失。

3.2后台监控平台不统一

目前，大多数光伏电站的后台监控平台均采用阳光电源、华为、固德威、锦浪等逆变器设备厂家免费提供的监控平台，运维管理人员可以通过网页版本和手机App版本的远程监控系统，对电站进行集中管理和远程监控。但是经过对比分析，当发生故障告警时，目前的手机App和网页版本均不能主动推送相关信息，只能通过查看后台监控网页或App时发现故障，导致故障不能及时被发现。而且不同的后台监控系统界面、使用方法、主要参数设置等均不相同，运维管理人员通常需要掌握不同平台的使用方法，不间断地在不同监控平台中切换，以便于及时发现设备故障告警。

4分布式光伏工程建设管理重点

4.1建筑荷载问题

通常拟安装光伏的建筑物在设计和建设初期未考虑将来增加其它附着物的情况，故在项目开工之前需分析设计资料，确认建筑荷载余量是否满足分布式光伏的建设，若不满足，需委托设计院出具房屋结构加固方案。

4.2屋面防水问题

建筑物按建筑形式分为建筑屋面和彩钢瓦屋面，其中部分油田场站屋面经坡屋面改造后为彩钢或树脂瓦。而彩钢或树脂瓦屋面由于其结构简易决定了屋面防水能力较差，易出现漏水现象，所以在方案设计时需充分考虑屋面的防水，做好施工方案，若对屋面有破坏应立即进行修补。

4.3方案设计和主要设备选型

分布式光伏设备选型主要从以下几方面考虑：1）提高屋面空间利用率。在设计组件排布方案时应尽可能多地铺设光伏组件，合理选择安装倾角，必要时对屋面进行BIPV改造。2）为简化系统流程和降低投资成本，应摒弃汇流箱而采用具有汇流功能的逆变器。3）为提升光伏系统装机规模，应选用发电效率高、单片组件功率大的单晶硅光伏组件。4）考虑屋顶荷载情况，应选用较轻的光伏组件和支架。5）考虑项目运营期间的防风，应选用强度足够的支架、夹具和锚具。

4.4优化设备布置的设计方案

在开展光伏电站设计时，应针对电站投运后可能存在的组件松动、热斑隐裂、直流电缆接触不良等组件问题，以及模块老化、通风散热不佳造成的逆变器故障，组串接地不良、电缆绝缘皮破损老化、线路短路、瞬时过流保护等直流电缆的故障，需要合理地选择设备型号和设计方式，降低故障发生频率。应结合屋顶既有设备位置、拟接入的配电间位置、建筑阴影遮挡情况等，合理优化组件、逆变器、电缆、桥架的排列布置方式，设置必要的运维巡查通道和设备检修平台，在避免阴影遮挡、便于运维检修的前提下尽量布置足够多的组件。彩钢瓦屋面铺设的组件应合理抬高支架导轨的高度，留有足够的通风空间，同时清除阻挡风道的杂物，降低组件背部温度从而提高系统效率。

结语

光伏电站运维管理是通过科学的管理手段，合理地对电站智慧化运行维护，以保障发电系统的安全、高效、稳定运行，保证投资收益回报。通过对国家政策、运维模式及关键技术的分析可以看出，随着光伏行业的持续快速发展，新型化、高效化、智慧化成为光伏电站运维管理新的重点要求。为提高发电效率、降低综合运维成本，光伏电站的运维管理将沿着智慧化的发展方向不断前行。

参考文献

[1]陆炜，田介花，潘少峰.双面组件光伏电站最优容配比的研究[J].太阳能，2021（2）：44-52.

[2]王东，张增辉，江祥华.分布式光伏电站设计、建设与运维[M].北京：化学工业出版社，2021.