基于光資源的廣泛分布和光伏發(fā)電的應用靈活性特點，我國光伏發(fā)電應用模式的越來越多樣化，光伏與不同行業(yè)相結(jié)合的跨界融合趨勢愈發(fā)凸顯。

       在全球能源轉(zhuǎn)型大趨勢下，光伏產(chǎn)業(yè)正迎來“高光時刻”。過去十年間，我國光伏產(chǎn)業(yè)鏈競爭優(yōu)勢凸顯：主要制造環(huán)節(jié)產(chǎn)量在全球占比均超過2/3，新增裝機量連續(xù)9年位居全球首位，累計裝機量連續(xù)7年位居全球首位……

       為實現(xiàn)“雙碳”目標，光伏產(chǎn)業(yè)無疑成為了我國大規(guī)模發(fā)展可再生能源的重要渠道。同時，作為我國為數(shù)不多的取得全球競爭優(yōu)勢，光伏產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)端到端安全可控，有望率先成為高質(zhì)量發(fā)展典范的新興產(chǎn)業(yè)。
  光伏設計需要注意方面有：
  一、光伏電站設計原則

       建設工程設計是一個綜合性的活動，涉及技術(shù)、經(jīng)濟、資源、環(huán)境等多個方面。設計需要遵循：成熟先進、安全可靠、造價合理、節(jié)能環(huán)保的原則。設計是建設項目整體規(guī)劃和實施的重要過程，通過綜合分析和論證，編制建設工程設計文件，體現(xiàn)具體實施意圖。設計是科學技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的紐帶，也是處理技術(shù)與經(jīng)濟關(guān)系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時也是確定和控制工程造價的重要階段。
  二、太陽能陣列的設計

       太陽能陣列的設計是為了充分利用太陽能的輻射能量并將其轉(zhuǎn)化為電能。在設計太陽能陣列時，確保考慮到電力需求、環(huán)境條件和經(jīng)濟可行性，從而獲得最佳的能源利用效果。
  三、太陽能陣列的設計

       光伏組件支撐部分可以提供一個可靠的基礎結(jié)構(gòu)來安裝和支撐光伏組件，以實現(xiàn)太陽能的有效利用和發(fā)電。
 
1、支架基礎的選擇

       當設計光伏組件的支撐部分時，主要考慮以下幾個因素：1. 地基承載力：支撐結(jié)構(gòu)需要滿足地基承載力的計算要求，以確保光伏組件能夠穩(wěn)定地安裝在地面上。2. 基礎抗傾覆：支撐結(jié)構(gòu)需要具備足夠的抗傾覆能力，以防止在風力或其他外力作用下發(fā)生傾斜或翻倒。3. 抗拔：支撐結(jié)構(gòu)應具備抗拔能力，以應對土壤的抗拔力和可能出現(xiàn)的地震等自然災害。4. 抗滑移：支撐結(jié)構(gòu)需要具備足夠的抗滑移性能，以確保光伏組件在強風或其他外力作用下不會發(fā)生滑移。

       在國內(nèi)，常用的光伏組件支撐部分設計包括鋼筋混泥土獨立基礎、鋼筋混泥土條形基礎和預應力水泥管樁基礎等。選擇適合地理和地質(zhì)條件的基礎類型能夠確保整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。鋼筋混泥土基礎適用于地勢相對較好的地方，施工難度較小，具有較好的抗傾覆和抗滑移性能。但施工工期較長，對地面破壞較大。預應力水泥管樁基礎適用于地質(zhì)條件較惡劣的地方，施工速度快，對地面破壞較小。然而，該類型基礎對施工人員技術(shù)要求較高，施工難度相對較大。在選擇基礎類型時，還需考慮地下水對鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)的腐蝕程度。根據(jù)地下水的腐蝕程度，可以采取防腐蝕涂層、抗硫酸鹽材料、鋼筋阻銹劑等措施來保護基礎結(jié)構(gòu)。

       因此，光伏組件支撐部分的設計至關(guān)重要，旨在保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性和長期可靠運行。

2、支架系統(tǒng)的選擇

       對于光伏電站的支架系統(tǒng)，目前國內(nèi)主要采用最佳傾角固定式、水平單軸跟蹤式、斜單軸跟蹤式和雙軸跟蹤式等類型。

       固定式支架系統(tǒng)具有低成本、簡單制造工藝、短生產(chǎn)周期和易安裝等優(yōu)點，并且基本不需要維護。它占地面積相對較小，并且不需要太多維護工作。自動跟蹤式支架系統(tǒng)則具有較高的成本，制造工藝較復雜，跟蹤電機易損壞，運行不穩(wěn)定，尤其在濕度較大的環(huán)境中需要更多維護和維修工作。為了避免陣列之間的遮擋，跟蹤式支架系統(tǒng)需要較大的間距，導致占地面積增加約50%，從而增加了投資成本。然而，與最佳傾角固定式相比，它能夠顯著提高發(fā)電量，理論計算約為20%~30%左右。目前，某些地方已經(jīng)投入運行的跟蹤式支架系統(tǒng)具有更簡單、更可靠的邏輯運行，這是值得借鑒的經(jīng)驗。

       在選擇合適的支架系統(tǒng)時，應該綜合考慮地形條件、占地面積、運行可靠性、設備價格、建成后維護費用、故障率以及發(fā)電效益等因素。對于濕度較大的地方，例如"漁光互補"、沿海灘涂等地，不建議采用自動跟蹤式系統(tǒng)，因為它所使用的支架基礎主要是鋼筋混泥土條形基礎，在魚塘、蓮花池、沙灘等濕度大、施工困難的地方很不方便，而且電機容易受潮燒毀，維修也不方便。
四、匯流箱設計及安裝

       匯流箱是光伏電站中的重要組件之一，主要用于收集和匯集光伏組件產(chǎn)生的電能，然后將其輸送至逆變器進行轉(zhuǎn)換和交流輸出。

       大，中型光伏電站通常根據(jù)陣列排布選擇12進1出和16進1出的匯流箱規(guī)格，也可以混合使用兩種規(guī)格。設計時優(yōu)先選用回路更多的規(guī)格。匯流箱應具備切除故障電流的功能，進線側(cè)采用光伏專用直流熔斷器進行保護，而出線側(cè)一般采用直流低壓塑殼開關(guān)，不推薦使用熔斷器進行保護。此外，匯流箱應配備光伏專用浪涌保護器，并具備防雷功能的正負極。在匯流箱內(nèi)部應安裝監(jiān)測裝置，并具備通信接口，以實時監(jiān)測和上傳各進線分支的直流電流、輸出總電流、母線電壓、總輸出功率、各分支熔斷器與直流低壓塑殼開關(guān)的狀態(tài)，以及各進線分支的異常報警燈。

       為了便于固定安裝，匯流箱一般采用掛式安裝于系統(tǒng)支架上，并確保箱底安裝高度滿足各限制條件的要求。匯流箱的進出線安裝位置與箱體底部應留有足夠的安裝空間，以方便施工并保證安裝質(zhì)量。

       考慮到運行安全系數(shù)，匯流箱的各分支進線回路可以安裝防反二極管，但這會導致一定的發(fā)電損失。設計時需要綜合考慮電站建設環(huán)境、方式等因素，是否安裝防反二極管。在濕度大、腐蝕性強的地方，或者直流電纜直埋敷設時，建議安裝以確保安全運行；而在電站建設環(huán)境良好、直流電纜沿橋架敷設時，為追求更高的發(fā)電量，建議不安裝。需要注意的是，安裝防反二極管會增加其自身的故障風險，不適宜在環(huán)境溫度較高的地方進行安裝。

       根據(jù)當?shù)貧夂驐l件，匯流箱在電站各個位置的防護等級應進行有針對性的設計，以確保其適應環(huán)境。舉例來說，在濕度較大的地方（如漁光互補項目），需要提高防潮等級，以防止潮氣對匯流箱的損害；在溫度較高的地方（如農(nóng)光互補、農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)），需要加強散熱功能，以保持匯流箱的正常工作溫度；而在腐蝕性強的地方（例如沿海灘涂），匯流箱的外殼應采用不銹鋼或合金等耐腐蝕材料，以增強其抵御腐蝕的能力。

       因此，在設計匯流箱時，要考慮到當?shù)氐臍夂蛱攸c，并根據(jù)具體情況選擇適當?shù)姆雷o等級和材料，以保證匯流箱在各種環(huán)境下的可靠運行和長期耐用性。
  五、逆變器設計選型及安裝

       逆變器在光伏電站中負責將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能。逆變器的選擇對整個系統(tǒng)的性能和效率有著重要影響。大，中型并網(wǎng)光伏電站通常會選擇大容量的集中式并網(wǎng)逆變器，因為單臺逆變器的容量越大，制造成本相對較低，轉(zhuǎn)換效率也更高。這不僅可以降低投資成本，還可以增加系統(tǒng)的可靠性。

       但是，除了容量外，轉(zhuǎn)換效率也是選型時需要考慮的因素。逆變器的轉(zhuǎn)換效率越高，光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體效率就越高，從而減小系統(tǒng)總發(fā)電量的損失。因此，在相同容量的情況下，選擇轉(zhuǎn)換效率高的逆變器是明智的選擇。

       逆變器運行有一些要求和功能，包括寬范圍的直流輸入、抗干擾能力、環(huán)境適應力和瞬時過載能力。在太陽輻射較低的早晨和傍晚，逆變器需要具備一定的抗干擾能力，以保證正常運行。在一定程度的過電壓情況下，逆變器也應能正常工作，并能自動與主電網(wǎng)斷開連接，以解除故障狀態(tài)。在系統(tǒng)發(fā)生擾動后，逆變器需要等待電網(wǎng)電壓和頻率恢復正常之前，不允許與電網(wǎng)連接，并能自動重新連接一段延時后。根據(jù)電網(wǎng)對光伏電站的要求，逆變器還應具備交流過壓和欠壓保護、超頻和欠頻保護、防止孤島效應的保護、交流和直流過流保護、過載保護以及高溫保護等功能。此外，逆變器還應具備多種通信接口，以便進行數(shù)據(jù)采集和傳送給控制室。

       集中型并網(wǎng)逆變器的布置通常會考慮降低直流電纜使用量和減少直流損耗的因素，因此盡量放置在各個子方陣的中間位置是較為理想的。然而，對于“漁光互補”型光伏電站來說，子陣的建設通常在魚塘或者藕塘中進行，這就導致逆變器的安裝和運行維護非常不便。因此，在這種情況下，逆變器應當安裝在站內(nèi)道路的兩側(cè)，同時盡量靠近各個子陣。即便如此，仍然應該考慮到道路、逆變器和匯流箱的有機結(jié)合，在電站整體布局之前就要進行考慮。至于屋頂式光伏電站的逆變器，一般設計為地面安裝，或者直接安裝在建筑物的地下空間內(nèi)。

       對于采用自動跟蹤系統(tǒng)的大型光伏陣列來說，由于占地面積較大且支架系統(tǒng)之間的距離較遠，如果使用集中式逆變器，會導致直流電纜用量和直流損耗較大。因此，可以考慮選擇組串式小容量逆變器。另外，逆變器的進出線安裝位置與箱體底部應該有足夠的安裝空間。目前國內(nèi)很多逆變器的進出線安裝相當不方便，給安裝帶來了很大的困難，也存在一定的安全和質(zhì)量隱患。一般規(guī)定進出線安裝位置與箱體底部應預留約250毫米的安裝空間。

六、升壓變壓器設計選型

       針對大、中型并網(wǎng)光伏電站，通常會選擇2*500kW的集中式逆變器，并配備1000kVA低壓雙分裂式變壓器。為了方便安裝、減少維護成本等考慮，常采用具有戶外式、體積小、安裝方便、少維護等特點的箱式變電站。在箱變的選擇上，常見的有美式油變和歐式干變。美式油變具有緊湊的結(jié)構(gòu)、小體積、相對較低的成本和強大的過載能力，安裝也比較方便。然而，其主要缺點是變壓器本身、負荷開關(guān)等封閉在箱體內(nèi)部，一旦發(fā)生故障，更換起來不太方便，同時也容易出現(xiàn)滲漏油的問題，因此需要建設事故油池。歐式干變在結(jié)構(gòu)上與美式油變有所不同，一般采用干式絕緣材料，不需要填充絕緣油。它不會發(fā)生滲漏油問題，更換和維修較為方便，但相對來說成本較高。選擇箱變時需要綜合考慮實際情況，根據(jù)成本、維護便捷性以及安全要求等因素進行權(quán)衡。

       對于油變箱式變電站，確實存在熔斷器與油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量通病。在熔斷器熔斷后缺少三相聯(lián)跳裝置的情況下，可能導致缺相運行的問題。此外，油變的重瓦斯跳閘只能切斷本回路的低壓側(cè)，無法隔離高壓進線電源。相比之下，歐式干變箱式變電站的優(yōu)勢在于空間相對較大，安裝更方便，便于維修。高低壓部分獨立隔斷，操作安全系數(shù)較高，并且可以根據(jù)用戶的配置需求選擇不同柜型。然而，歐式干變的缺點是占地面積較大、成本相對較高、過載能力一般，并且在濕度較大的環(huán)境下，絕緣支撐件和分接開關(guān)位置容易出現(xiàn)閃落和爬電問題，如果不及時處理可能會導致故障的擴大。在箱變內(nèi)部一般會安裝變壓器綜合保護裝置，并配備多種通信接口用于數(shù)據(jù)采集并發(fā)送至控制室。這樣可以實現(xiàn)對變壓器的全面監(jiān)測和保護操作。

七、高壓開關(guān)的選擇

       光伏電站通常使用金屬鎧裝中置開關(guān)柜，并配置斷路器和繼電保護裝置。這些標準成套設備已經(jīng)技術(shù)成熟，選型時主要考慮品牌和造價。為了實現(xiàn)對電站的綜合保護，綜合保護裝置應具備多種通信接口，以便進行數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制室。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對電站運行狀態(tài)的監(jiān)測和遠程控制，提高管理效率。

       至于升壓變壓器的布置，一般緊靠集中式逆變器安裝，并設計在一個基礎平臺上。這樣的布置有利于減少電網(wǎng)連接輸電線路的長度，降低輸電損耗，并提高光伏電站的發(fā)電效率。嗯，選購高壓開關(guān)時的意義很重要。選擇合適的高壓開關(guān)對于電站的運行安全和運行效率都有著重要的影響。首先，高壓開關(guān)在光伏電站中起著斷開和閉合電路的作用，對電流的控制和保護起著關(guān)鍵作用。選用適當?shù)母邏洪_關(guān)能夠確保電站運行時的安全可靠。其次，高壓開關(guān)需要與其他設備進行配合使用，如斷路器、繼電保護等。選用合適的高壓開關(guān)能夠確保與其他設備的兼容性，使整個系統(tǒng)能夠協(xié)同工作，提高電站的運行效率。

       此外，品牌和造價也是選型過程中需要考慮的因素。選擇知名品牌的高壓開關(guān)能夠獲得更好的質(zhì)量保證和售后服務。而在考慮成本時，需要綜合考慮設備的性能和價格，找到性價比最高的選項。另外，綜合保護裝置應該具備多種通信接口，以便進行數(shù)據(jù)采集并將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制室。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對電站運行狀態(tài)的監(jiān)測和遠程控制，提高管理效率。對于升壓變壓器的布置，一般會將其緊靠集中式逆變器安裝，并設計在一個基礎平臺上。這樣可以減少電網(wǎng)連接輸電線路的長度，降低輸電損耗，提高光伏電站的發(fā)電效率。

八、防雷接地工程

       對于光伏電站的接地材料選擇，確保選擇合適的材料非常重要。鍍鋅扁鋼是首選材料，可以有效防止腐蝕。熱鍍鋅扁鋼的年平均腐蝕率較低，約為0.1mm/年，但需要注意鋼材存在點蝕現(xiàn)象，點蝕速度比年平均腐蝕率高幾倍，因此實際壽命僅約為15~20年。然而，如果光伏電站建設地處于強腐蝕地區(qū)，就需要選擇鋼鍍銅材料。鋼鍍銅材料不存在點蝕問題，屬于緩慢的均勻腐蝕。銅在土壤中的腐蝕速度與鋼相當，銅的年腐蝕率為0.02mm/年。純銅接地裝置的壽命可達50年，而鋼鍍銅接地裝置的實際壽命可達25-30年。

       由于光伏電站占地面積較大，一般不配置避雷針。相反，主要通過組件支架與場區(qū)接地網(wǎng)連接來提供接地保護，并且在總體投資中所占比例相對較小。在綜合利用的光伏電站中，全封閉式管理往往無法實現(xiàn)，因此接地保護尤為重要，不能馬虎對待。良好的接地網(wǎng)是保障設備和人身安全的重要保證。
  九、綜合自動化系統(tǒng)

       光伏電站的綜合自動化系統(tǒng)是指利用先進的信息技術(shù)和自動化控制技術(shù)，對光伏電站的各個子系統(tǒng)進行集成和協(xié)調(diào)管理的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能包括監(jiān)控、控制、數(shù)據(jù)采集、故障診斷、能源管理等。光伏電站綜合自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分包括以下幾個方面：
 
       光伏電站的綜合自動化系統(tǒng)可以提高光伏電站的運行效率、降低運維成本，同時提供靈活性和可靠性，確保光伏電站的安全穩(wěn)定運行。

       綜上所述，光伏電站建址選擇太陽能資源豐富、地址條件優(yōu)越的區(qū)域。確保能夠順利通過各部門的評審。總體布局要經(jīng)濟實惠，方便檢修，并盡量避免大規(guī)模重新規(guī)劃。選擇效率高、功率大、性能穩(wěn)定的光伏組件，并合理選擇組件排列方式。根據(jù)工程特點選擇適合的支架系統(tǒng)和基礎類型。匯流箱和逆變器的防護等級要與當?shù)丨h(huán)境相適應。盡量減少集電線路的用量，通過電纜長度和容量計算選擇合適的電纜截面，降低線路損耗。確保全站接地系統(tǒng)可靠，配備完備的自動化監(jiān)控系統(tǒng)。所有參數(shù)要滿足設計運行年限的要求，通常為25年。