水面漂浮式光伏电站的适用性及设计要点

水面漂浮式光伏电站的适用性及设计要点

韩学栋[1]  王海华[2]

中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司   江苏省 南京市 211102

江苏云杉清洁能源投资控股有限公司   江苏省 南京市 210019

摘要：随着新能源的发展，光伏电站已成为重要的清洁能源设施之一。而水面漂浮式光伏电站则作为一种新型的光伏电站形式，因其具有不占用土地资源、水面积可调节、光照均匀等特点，被越来越多的人所青睐。然而，由于其特殊的形态，水面漂浮式光伏电站的电气系统设计也面临一系列的挑战。对于电气系统中的光伏组件，需根据实际使用条件选择合适的电池板、逆变器等组件，并合理设计电路连接方式。同时，需要注意电池板的防水和防晒措施，以确保其长期稳定运行。在逆变器方面，需考虑其变频效率和温度适应性，以确保其具有较高的电能转换效率。

关键词：漂浮式光伏电站；适用性；设计要点

前言

水是人类生命不可或缺的资源，而光伏电站作为一种新型的清洁能源发电方式，也在近年来得到了广泛的应用。不过，传统的光伏电站往往需要占用大量的土地资源，限制了其在城市等有限空间内的使用。与此相对应的是，水面漂浮式光伏电站的出现，则为光伏电站的布局提供了更多的选择。水面漂浮式光伏电站是将光伏电池板固定在漂浮桥架上，通过隔离层和稳定荷重的设计，使光伏电池板漂浮在水面上。与传统光伏电站相比，水面漂浮式光伏电站的优势在于其不占用大面积土地，同时减少了土地治理成本和环境污染。此外，水面漂浮式光伏电站还能利用水面反射的光线，增加光伏电池板的接收面积，从而提高光伏电站的发电效率。

1 设计水面漂浮式光伏电站的电气系统时的关键点

首先，准确的光伏电站的发电量预测是电气系统设计的基础。因此，需要进行光伏电站的资源评估，预测光伏电站的发电量，并确定电站的装机容量。在此基础上，电站的组串、布线方式和逆变器的选型都需要进行相应的设计。

其次，由于水面漂浮式光伏电站处于水面当中，需要考虑防护电气系统的安全性和稳定性。例如，需要采用相应的工艺和防水措施，以保证电气设备在水中工作时不受到水的侵蚀和波动的干扰。同时，还需要考虑电站的灰色水泵和水管的选型和安装。

此外，在电站的运行过程中，还需要考虑对电站的监测和管理。包括实时监测电站的发电情况，对电站的运行状态进行监控与分析，并针对电站的问题进行及时的处理和维护。还需要对电站的按风险管理工作制定相应的应急预案，以保证电站运行的稳定性和可靠性。

综上所述，水面漂浮式光伏电站的出现为光伏电站的布局提供了新的思路。在设计其电气系统时，需要考虑光伏电站的发电量预测、安全稳定性和管理监测等关键点。随着技术的不断进步和应用的普及，水面漂浮式光伏电站有望成为未来清洁能源发电的新型选择。

2 水面漂浮式光伏电站电气系统的适用性

1. 适用于水域富裕的地区

水面漂浮式光伏电站的适用范围主要是水域富裕的地区，例如江河湖泊、水库等。对于这些地区，水面资源丰富，太阳能资源充沛，因此光伏电站可以更好地利用这些资源进行发电。

2. 适用于水面利用率高的场所

水面漂浮式光伏电站可以利用水面资源进行发电，且无需占用土地资源。因此，对于水面利用率高的场所，例如港口、码头、水利工程等，水面漂浮式光伏电站可以更好地满足其电能需求。

3. 适用于电网接入较为困难的地区

对于一些地区，由于地理位置、地形等因素，电网接入较为困难。水面漂浮式光伏电站可以在这些地区提供分布式的电力供应，减少对电网的依赖，从而更好地满足当地电力需求。

3 水面漂浮式光伏电站电气系统设计要点

1. 设计合理的电缆布置方案

水面漂浮式光伏电站的电缆长度较长，要想确保其运行的稳定性和可靠性，需要设计合理的电缆布置方案。一般来说，电缆长度应控制在500米以内，同时应选择合适的电缆规格和型号，以提高其耐压等级、抗环境干扰能力等。

2. 选择合适的光伏电池板类型

针对不同的水面环境，需要选择不同类型的光伏电池板。例如，在盐雾环境下，需要选择具有防腐蚀能力的硅太阳能电池板，以防止其受到盐雾的腐蚀。此外，对于高温、高湿度等环境条件，还需要选择具有一定防护能力的电池板。

3. 浮体结构设计

水面漂浮式光伏电站的浮体结构需要具有良好的稳定性和抗风浪性能。一般来说，浮体结构应采用具有一定抗风浪能力的材料，并通过合理的结构设计和布置等方式来提高其稳定性。

4. 供电系统保护措施

水面漂浮式光伏电站的供电系统需要考虑到环境因素的影响。因此，需要对电气设备进行相应的防护措施，以防止受潮、漏电等情况的出现。此外，还需要加装避雷装置等辅助设备，保障整个供电系统的安全运行。

4 电气系统的安全与维护

1. 雷击

针对雷击问题，电气系统需要安装相应的雷击保护装置，包括避雷针、接地电阻、避雷带等。当然，这些装置还需经过定期维护和检修，以确保其正常有效工作。

2.短路

针对短路问题，电气系统需要安装相应的过载保护装置、漏电保护装置、接地保护装置等，以最大限度地避免电气系统的短路问题。

3.定期巡检

水面漂浮式光伏电站的电气设备应该进行定期的巡检，发现问题及时解决。巡检的内容包括设备的运行情况、电缆、接线、插头等设备的磨损情况、地线的接触状态等，同时，还应注意设备的防腐、防锈等问题。

4.保养维修记录

在进行电气设备维护过程中，需要对每项工作进行记录，包括维修的时间、维修的内容、维修过程中发现的问题及解决方案等，以便于后期查看和参考。

5.安全培训和设备使用说明

对于电站的操作人员，需要进行必要的安全培训，了解电气设备的基本知识和使用方法，掌握必要的安全注意事项，同时需要对电气设备进行详细的使用说明，以避免操作不当导致事故的发生。

结语

总之，本文对水面漂浮式光伏电站电气系统的适用性和设计要点进行了详细的探讨和研究。随着光伏电站技术的不断发展和完善，相信未来的水面漂浮式光伏电站电气系统将会更加成熟、高效、智能化，为环保事业和可持续发展做出更大的贡献。

参考文献

[1] 赵然,邵蒋宁,诸荣耀,等.水面漂浮式光伏电站的经济性分析[J].太阳能, 2023(1):22-29.

[2] 常颖,马建军,陈博,等.东北寒冷地区水面漂浮式光伏电站关键技术综述[J].水电与抽水蓄能, 2021, 007(006):P.98-102.

科技项目编号及名称：32-JK-2023-011 《水面漂浮光伏电站整体解决方案》