探讨太阳能电站设计和安装

摘要：近年来，随着我国的人口的增多和经济环境的逐渐恶化，导致我国的资源越来越短缺，实现可持续发展和节能减排是我国必须要进行的一项工作，同时也必须要开发更多的新型能源。太能能作为可以发展的能源，在居民生活中和工业化生产中占有一定的应用，同时也推动了先进技术的应用和实践。本文通过对太阳能电站和安装工程中进行了阐述。

关键词：太阳能；电站；设计与安装

中图分类号：U665文献标识码： A

1.太阳能电站系统的分类

太阳能电站系统由太阳能电池方阵、汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜、升压器组成。

1.1太阳能电池板

太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

1.2汇流箱

在太阳能光伏发电系统中会使用到汇流箱，又名太阳能汇流箱,太阳能光伏汇流箱,光伏阵列防雷汇流箱,太阳能发电汇流箱,光伏发电汇流箱,光伏防雷汇流箱。在太阳能光伏发电系统中，为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线使用到汇流箱。使用微型逆变器的太阳能电站，由于微型逆变器与每一块电池配套而无需使用汇流箱。

1.3并网逆变器

在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。家庭、学校、工厂等中小型屋顶太阳能电站可使用微型逆变器。微型逆变器具有安装灵活方便、高发电性能、高安全系数、高智能管理、低维护成本等特点。

2.太阳能电站设计和使用的要求

2.1防水和自然灾害等

一般太阳能电池板采用钢化玻璃封装，外框用铝合金封装，能有效抵御冰雹袭击，安装用金属支架固定，能抵御10级以上大风。

2.2防冻和防晒及其保护工作

一般都有通风、散热窗子，以利于蓄电池散热。对于冬季特别寒冷地区，蓄电池采用防凝固的胶体电池。为了最大限度延长电池板及蓄电池的使用寿命，一般都有防反充、过充、过放保护电路控制，避免损坏电池板及蓄电池过早的老化。

2.3零件的选择及其维护

在对于太阳能光电产品选择的时候，由于太阳能光电产品使用环境不同，温度相差较大，因此要求零件的工作温度范围要宽。太阳电池发电系统没有活动部件，不容易损坏，其维护也非常简便。不过也需做定期维护，否则可能影响正常使用，甚至缩短使用寿命。

一般来说，太阳电池板方阵倾角应超过30度，所有灰尘可由雨水冲刷而自行清洁，在风沙较大地区，应当经常清除灰尘，保持方阵表面的干净，以免影响发电量。清洁时可拭去灰尘，有条件时可用清水清洗，再用干净抹布擦干。切勿用腐蚀性溶剂或硬物冲洗擦拭。定期检查所有安装部件的紧固程度。遇到冰雹、狂风、暴雨等异常天气，应及时采用保护措施。经常检查蓄电池的充放电情况，随时观察电极或接线是否有腐蚀或接触不良之处。

3.太阳能电站的设计

太阳能光伏电站设计到电站地址的选择和研究，并且砼建筑设计、太阳能电池板的设计、逆变器的设计、安装工艺设计和系统数据采集方式等多方面的技术于一体，设计的范围、专业和领域也是很大的，综合起来可以说是一个集成的设计。在初步的选址的过程中还必须要使用专用的光照分析软件进行对光照地区的分析，具体的设计如下。

图：太阳能电站位置分析图

软件分析结果认为初步选址地点受到了周边高大建筑物的遮盖影响在合理的范围之内，根据电站依托建筑的条件，最后确定太阳能电池安装的方位角为西南方向，倾斜角约为8度。

在完成选址之后就可以开始结构的设计，针对于结构的设计， 其结构设计的原则是不能破坏原建筑的结构和建筑的风格，同时还要结合电站自身的要求。粮仓是大跨度的建筑物，柱间最大的距离应该在24米左右，电站在设计的时候，其结构必须要和建筑结构相互融为一体，所以两者的支撑点的跨距也应该是在24米左右，这样就会造成电站的设计和修建工程非常的强大。结构设计的方案是在工字钢结构、桁架结构到箱梁结构之间修改了很多的基础之上，最后综合考虑了施工的成本和建筑物的外观效果，最后确认在对太阳能电站结构设计的时候采取箱梁结构。

太阳能电站发电系统设计的关键就在于结构的设计。发电系统设计的主要目标就是在保证降低安装成本的过程中，共同提高系统的发电效率。太阳能电池组件的选择方式和方法有很多种，截止到现在，我们最常见的太阳能电池的类型主要有单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅电池等。不同种类的电池由于设计和生产工艺不相同，其发电功率、稳定性和价格之间也有所不相同。相对于阴雨天比较多、阳关不充足的地方来说，由于单晶硅电池的性能稳定参数相对于比较稳定，所以单晶硅电池使我们最常用的太阳能电池。其次是在对逆变器的选择上，逆变器是太阳能电站中最核心的设备，目前常见的逆变器主要有集中逆变器、组串逆变器、多组逆变器和组件逆变器等。由于项目不相同，所以对于逆变器的选择上也不相同。在进行对类型选择的时候，在选好具体的产品的时候，首先必须要研究电池的组件和逆变器之间的电气参数是否匹配，两者的电磁是否可以兼容等问题。主系统设计完成之后，还必须要完成防雷接地系统和数据通讯系统等一系列的辅助系统的设计，只有完成完相关的辅助系统的设计，才算完成了整个系统的设计工作。

4.太阳能电站的安装调试

太阳能安装工程可以分为：钢结构安装施工、钢结构防腐、定位支架安装、太阳能电池组件的安装、电流形式的安装、逆变器的安装和相关于其他的一系列系统的安装。其中，在对于电性形式的安装的时候，要注意是选择并联的方式连接还是按照串联的方式进行设计安装。如果按照常规的顺序进行连接，即为并联和串联同时连接的方式，这样不仅仅大大浪费了电缆，而且在一定程度上还需要花费大量的人工资源花费在对位置的辨别上，增加了施工人员的工作量，同时还有可能会造成连接错误的现象。因此，在进行对线路连接的时候，要在分组上进行调整，使得串联和并联两者相互协调，并且在进行线路连接的时候有一定的规律性进行连接。通过大量的实践证明，使用这种并联和串联方式合在一起，不仅仅提高了工人在接线方式上的效率，同时也可以快速的通过检验，并且在检验的过程中不存在接线错误的方法。

在所有的系统和设备都安装好之后，再完成常规的电气测试和对系统的调试。常规的电气测试主要检测绝缘电阻和接地电阻均合格，系统的联网调试主要包括：并网调试、交流并网调试和网络通讯调试等，所有的调试工作都要顺利的完成。在调试之后的半个月之后载进行对发电系统的运行，确保整个发电系统正常运行工作。

结束语

太阳能电站设计和建设是一个专业化强、设计领域广泛的一项工作，要想保证项目的顺利完成，就必须要保证施工队伍和管理队伍人员的专业化技术。建立技术集成化的管理队伍，实行由点到面的集约化管理，是保障项目顺利进行的首要条件。设计质量的高低直接决定了项目的成败。因此，在对太阳能电站进行设计的时候，必须要全面保证其设计的整体优化，充分综合实际的情况，设计出符合而且优化的太阳能电站。

参考文献

[1] 太阳能利用的发展概况和未来趋势，赵玉文《中国电力》2003年9月.

[2] 杜佳军,王. 大型太阳能电站设计与安装[J]. 安装,2008,08:26-27.