分布式光伏电站设计全解析：从成本构成到效益分析

分布式光伏电站设计全解析：从成本构成到效益分析

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光伏发电是一种利用光伏组件将太阳能直接转化为电能的发电系统，具有广阔的发展前景。分布式光伏发电作为其中一种重要形式，因其灵活的安装方式和高效的能源利用而受到广泛关注。本文将从成本构成、设计原则、系统设计等多个维度，深入探讨分布式光伏电站的设计要点。

光伏发电系统的成本构成

光伏发电系统主要由元器件、支架、逆变器、辅助材料、施工等部分组成，其中元器件占成本的大部分，而支架只占一小部分。

分布式光伏发电的特点

• 相对较小的输出功率：分布式光伏发电项目的容量通常在几千瓦以内，规模大小对发电效率的影响较小。
• 低污染和突出的环境效益：分布式光伏发电项目在发电过程中不产生噪音，不污染空气和水。
• 可同时发电和用电：分布式光伏发电接入配电网，发电和用电同时进行，并要求尽可能就地消纳。

设计原则

• 合理性：分布式光伏发电系统的设计和建设必须满足国家标准《GB50797—2012光伏电站设计规范》的要求。
• 安全性：设计的光伏系统必须安全可靠，防止突发情况造成的人身伤害和公共财产损失。
• 美观性：光伏阵列与地面民用建筑统一设计，美观大方，实现整体协调。
• 效率性：优化设计方案，尽可能提高光伏系统的整体发电效率，减少不必要的能量损失。
• 经济性：在满足光伏系统外观和性能指标的前提下，最大限度地优化设计方案，合理选用各种材料，在设计阶段消除不必要的浪费，降低工程造价，为业主节约投资。

系统设计案例

以一个30m²屋顶面积的分布式光伏电站为例，该系统由12个260Wp光伏组件组成，采用3KW光伏欧姆尼克逆变器，将直流电转换成220V交流电，然后连接到220V的线路上，送到业主原来的室内配电箱中。

光伏系统设计

• 光伏组件选择：采用260P-60多晶硅太阳能电池组件，额定功率为260Wp。
• 光伏并网逆变器选择：选用单相光伏逆变器，适用于居民分布式，电网电压为AC220V。
• 最佳光伏阵列倾斜角度和方向：专业光伏仿真软件分析表明，这里最佳的太阳能倾斜角度为26度，安装时朝南倾斜26度。经分析，本工程推荐倾角为17度左右（顶板南侧倾角）。
• 光伏阵列的前后间距设计：光伏阵列倾斜角度为17度，组件阵列之间最低点距离保持在5M，冬至日9:00—15:00，光伏阵列之间基本不会相互遮挡。
• 光伏阵列串并联设计：本项目选用12块260W多晶硅太阳能电池组件，每个太阳能电池组件的额定工作电压为31.2V，开路电压为38V，初步确定为12个串联分支太阳能电池。

电气系统设计

根据光伏组件的选型、光伏并网逆变器、光伏阵列的串并联设计，并结合业主的低压接入条件，对本案例中光伏发电的电气系统设计进行。

防雷接地设计

太阳能光伏并网发电系统的基本组成部分有：太阳能电池方阵、光伏汇流箱、箱式变压器和逆变器等。防雷设计包括外部防雷装置（接地引下线）和内部防雷装置（电涌保护）。

效益分析

该工程静态总投资为2.81万元，预计运行期限为20年，其中包括1个月的建设期和20年的运营期。资本金内部收益率可达6.37%，投资回收期限约为7.76年。

节能减排

本项目建成后，3.12KW光伏电站每年可发电3123kwh（按25年计算）。与火力发电相比，每千瓦时（即每度）火力供电需消耗350g标准煤（理论值）。节能减排效果显著。

总结与展望

分布式光伏电站的设计是一个复杂而精细的过程，需要综合考虑成本、安全、效率、美观等多方面因素。随着技术的不断进步和成本的持续下降，分布式光伏将在未来的能源结构中扮演越来越重要的角色。同时，分布式光伏电站的设计理念和技术也在不断创新，为实现碳达峰、碳中和目标贡献力量。

本文原文来自湖南省建筑电气设计群