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摘要：目前，光伏发电已成为建筑节能的新趋势。国家大力支持光伏产业的发展，使光伏技术突飞猛进。然而，光伏发电仍存在一些问题，特别是在电气系统的设计中，不仅要考虑到地理和环境的因素，还要与原有的电气系统相协调。分析了光伏电力系统的设计方法，为光伏电力系统的设计优化管理提供了新的思路。
1前言
中国发电行业光伏发电比重将逐年增加。中国中部地区的土地资源更加密集，光伏发电主要集中在分布式光伏发电上。分布式光伏发电是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用的方法，它提倡发电，到最近的网格，离最近的转换，使用附近的原则，不仅可以有效地提高光伏电站容量，而且有效地解决了功率损耗在升压和长途运输的问题。目前，光伏不仅在工厂和企业中使用，而且一些家庭也在尝试使用光伏发电进行节能。因此，光伏发电系统的设计不仅与企业、工厂的生产正常运行有关，而且与人的生命财产安全直接相关。
2分布式系统方案设计
2.1设计原则
2.1.1安全性
该系统旨在实现中国的技术和经济政策，以满足安全、可靠、先进的技术、合理的经济和方便的维护的原则。电气系统和电气设备的设计应全面考虑设备运行和维护人员的安全。
2.1.2可靠性
系统设计充分考虑了可操作性和可靠性；易于运行和修理；相同（或同等）的设备和部件的互换性；环境保护，如对风、沙、振动和水的保护。
2.1.3高效性
系统设计注重每个环节的细节设计，各环节应适当配合，减少各环节的损失，保证系统的效率。
2.1.4一致性
在设计和施工方面，各方意见尽可能达成一致，设备颜色和技术条件由业主指定或确认。
2.2光伏电站系统方案
分布式电网光伏电站主要由光伏组件方阵，逆变器，交流电力系统，微机监测系统，通过直流电的串并联组合光伏组件的接线盒，直流配电柜、电器设备访问第二次结光伏（pv）并网逆变器，该逆变器后可用到用户直接使用交流电（ac）或二次升压后高压配电系统访问用户的一面。光伏组件阵列和逆变器系统是光伏电站的核心。
2.3板阵系统设计
2.3.1系统直流电压设计
在光伏并网系统中，系统的最大工作电压主要依赖于逆变器直流电压和直流回路断路器的额定工作电压。但设备和设备工作环境和工作高度的工作电压，目前，MPPT光伏（pv）栅极逆变直流输入电压范围一般为450~820v，最大输入电压为1000Vdc。
2.3.2组件串并联设计
目前市场上主流的组件是270W，当计算组件编号，根据组件的工作电压和逆变器直流输入电压范围，同时考虑组件的工作电压温度系数，开路电压温度系数，合理确定最好的序列号，以便所有可以工作在不同情况下系统跟踪最大功率电压范围，实现最大功率输出。
2.4汇流设计
分布式光伏发电系统一般采用二级汇流方式，在太阳电池组件方阵中直接安装汇流箱，由汇流箱直接输出符合逆变器输入要求的路数、电流。屋面光伏电站可根据实际情况选择16汇1、12汇1、8汇1的汇流箱。屋顶接线盒设计考虑户外的地方，有防水、防锈、紫外线辐射，等等，在盒子的底部进线，并配备了地线电缆孔，每一条路与防水螺母，插头，橱柜门密封条的安装，所有铰链，接头防水措施，确保防水等级为IP65。
3光伏发电电气系统设计内容
光伏发电系统是将太阳辐射能转化为可用能量的解决方案。一般来说，它有电网光伏系统、独立光伏系统和智能微电网光伏系统。光伏发电系统的设计需要与原有的或计划的电气设计相协调，以避免相互干扰和故障。在满足建筑整体电气设计要求的基础上，优化和完善电气设计是光伏发电系统设计的主要目标。加上光伏发电拥有自身的特点和局限性，因此，在光伏发电电气系统设计时，根据建筑场地的地理信息、天文信息和气候信息，选择合适的光伏组件，设计光伏方阵的方向、布局和间距。在选择安装容量后，可以根据参数计算光伏系统。
3.1光伏方阵设计
为了充分考虑当地的地理、气候和太阳能资源，这些是光伏阵列设计的基础和前提。光伏组件的最优倾角是20度，从正方向和负向方向，在方位角不处于正向南方向时，通常安装光伏组件水平。此外，超过10度的倾斜有利于防止表面水、雪和粉尘堆积，保证光伏组件的正常运行。
3.2逆变器设计
在光伏方阵中，光伏系统的间距采用集中的逆变器方法，在光伏方阵方向上有不同的方向，有间隔或部分的阴影将被遮挡，并有分散的逆变器。前者安装方便，维修方便，初始成本低，输出功率高，效率高，但整个系统的故障预防效果较差，一旦出现故障，整个系统就会受到影响，停止工作。后者可减少输出过程中电能的损耗，易于控制和维护，当出现故障时，整个系统仍能正常运行。然而，初始成本较高，发电成本也不低。
3.3光伏接线箱
一般设置为便于操作和维护，将所有光电模块连接为外壳，其保护级别不应低于IP54，且具有数据采集盒防护等级的功能不应小于IP65。光伏接线盒配有直流断路器和电涌保护器，在为光伏系统供电和保护电路的同时，将电路分开。光伏配电箱包括直流、交流配电箱、内置总线铜总线、直流断路器、电涌保护器等。电网配电箱是光伏系统，是公共电网连接的关键，当一方无法通过电网配电箱进行维修时，可以在两个网络之间进行，避免对电力系统正常使用的影响，保证用户和维修者的安全。
3.4交直流线缆设计
由于光伏发电的特殊位置和环境，电缆的性能也很高。在特殊情况下，应要求特殊性能的电缆，如防蚁、防鼠、防紫外线、高温等。在光伏系统的通信方面，电缆额定电压必须至少等于系统额定电压。在光伏系统直流侧，电缆额定电压要比光伏方阵的最大输出电压高出1.25倍。同时，在铺设电缆时，电缆应尽量绝缘，而直流侧的电缆应更户外，从而节约成本，减少功率损耗。
3.5光伏系统保护设计
想想闪电对光伏发电的影响。直接闪电，安装避雷针和避雷针。对于电磁感应引起的感应雷击，应安装避雷器。在具体的设计中，不仅要考虑对光伏组件和设备的保护，而且还应包括在保护范围内的原始电气系统。此外，光伏系统也应该保护建筑结构安全、不破坏屋面防水、沉重的压力增加的稳定支持，如果屋顶轴承不允许采用的加载方式，可以采用的连接方式与屋顶结构支架。
4光伏发电系统的设计与优化
智能电网和微电网是电网的主要发展方向，是未来光伏发电的发展方向。在光伏电系统设计优化中，不仅考虑到现有技术，升级过程，还需要对光伏产业的支持政策，从而促进光伏电力系统的整体优化设计。智能电网是电网技术发展的必然趋势，是社会经济发展的必然选择。在光伏电气系统设计中，可以引入人工智能的作用，利用人工智能和模糊推理系统，实现电力系统光伏发电设备的神经网络系统，实时监测、发现和处理问题。此外，当电路和设备异常时，可以通过大数据及时处理，以保护线路和设备的安全，确保整个建筑的安全。同时，光伏智能电气系统，也可以根据实际使用，实现能源的自动调整，节约能源，维护设备和线路的正常工作，减少设备和线路损耗。
5结束语
虽然光伏产业发展很长一段时间，电力系统的设计也在逐步提高，但无论是行业的发展，还是具体的光电系统设计，仍有一些问题。然而，随着国家对光伏产业的支持和鼓励，光伏产业必将发展得越来越好，光伏发电系统设计的重要性也将得到进一步的重视。
参考文献：
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