Reka Bentuk Sistem Tenaga Suria: Konfigurasi Modul PV dan Reka Bentuk Elektrik
Aug 27, 2026
TheReka Bentuk Sistem Tenaga Suriaialah proses kejuruteraan sistematik yang melibatkan pelbagai aspek teknikal, termasuk pemilihan modul fotovoltaik (PV), susun atur tatasusunan, sambungan elektrik utama, perlindungan kilat dan pembumian. Reka bentuk yang kukuh secara saintifik dan munasabah mesti mengambil kira sumber suria, keadaan iklim dan ciri tapak lokasi projek, sambil mencapai keseimbangan antara keselamatan, prestasi ekonomi dan kecekapan penjanaan kuasa. Artikel ini memfokuskan pada dua bidang teras reka bentuk Reka Bentuk Sistem Tenaga Suria-konfigurasi modul dan sistem elektrik-dan meringkaskan pertimbangan teknikal utama dan piawaian reka bentuk untuk menyediakan panduan bagi amalan kejuruteraan.
Reka Bentuk Sistem Tenaga Suria
1. Pemilihan Modul PV
Prinsip asas untuk memilih modul PV ialah memilih jenis modul arus perdana yang menawarkan tahap kematangan teknikal yang tinggi dan operasi yang boleh dipercayai, sambil turut mengambil kira persekitaran semula jadi di sekeliling stesen janakuasa, keadaan pembinaan dan logistik pengangkutan. Pemilihan akhir harus berdasarkan penilaian menyeluruh untuk mengenal pasti modul PV dengan prestasi keseluruhan terbaik dan kesesuaian terbaik untuk projek.
2. Reka Bentuk Mod Operasi Tatasusunan PV
Tatasusunan PV boleh dipasang menggunakan salah satu daripada tiga kaedah: tetap-condongan, boleh laras-condong atau sistem penjejakan. Kaedah pemasangan yang sesuai hendaklah dipilih melalui perbandingan ekonomi-tekno berdasarkan faktor seperti sumber sinaran suria, keadaan iklim, persekitaran pengendalian, kapasiti dipasang, keluasan dan ciri tapak pemasangan, ciri beban serta amalan pengendalian dan pengurusan.
Konfigurasi susun atur struktur sokongan PV hendaklah dipilih dengan sewajarnya untuk mengelakkan kepekatan tegasan. Keratan rentas-yang sesuai hendaklah dipilih untuk setiap anggota struktur mengikut magnitud daya yang dikenakan. Penggunaan keluli harus diminimumkan sambil memastikan kekuatan semua anggota struktur digunakan sepenuhnya.
Sepanjang hayat reka bentuk, sistem sokongan PV mesti kekal selamat dari segi struktur dan boleh dipercayai serta mampu menahan beban angin dan salji serta kesan alam sekitar. Kebolehlaksanaan pemasangan juga perlu dipertimbangkan supaya hasil pembinaan projek yang optimum dapat dicapai pada kos yang paling rendah. Apabila mereka bentuk dan membina stesen janakuasa PV, pemilihan jenis struktur sokongan harus disesuaikan dengan keadaan tempatan melalui penilaian yang komprehensif. Perbandingan pelbagai jenis struktur sokongan PV disediakan dalam jadual 1.
Jadual 2
| Tidak. | item | tetap Struktur Sokongan |
Paksi Tunggal{0}}Mendatar Struktur Penjejakan |
Paksi Tunggal -Miring Struktur Penjejakan |
Dwi{0}}Paksi Struktur Penjejakan |
tetap Boleh Laras-Struktur Sokongan Condongkan |
| 1 | Rintangan Angin dan Sivil Asas |
Direka bentuk untuk kes beban mengawal berdasarkan kelajuan angin maksimum tempatan untuk menentukan rintangan angin struktur sokongan | Rintangan angin adalah sama seperti struktur sokongan tetap; keperluan beban sebenar-adalah lebih rendah daripada struktur sokongan tetap | Rintangan angin adalah sama seperti struktur sokongan tetap; keperluan asas adalah lebih tinggi daripada untuk penjejak paksi-satu mendatar tetapi lebih rendah daripada untuk struktur sokongan tetap | Rintangan angin adalah sama seperti struktur sokongan tetap; di bawah kes beban yang mengawal, keperluan asas adalah serupa dengan penjejak paksi-tunggal senget | Rintangan angin adalah sama dengan struktur sokongan tetap |
| 2 | Pemasangan Keperluan |
Tiada bahagian bergerak; keperluan ketepatan-pemasangan rendah dan pemasangan yang agak mudah | Bahagian bergerak hadir; pemasangan memerlukan ketepatan yang lebih tinggi dan lebih kompleks daripada struktur sokongan tetap | Bahagian yang bergerak ada dan -kecondongan menghadap ke selatan ditambah; keperluan ketepatan pemasangan adalah lebih tinggi sedikit dan pemasangan adalah lebih kompleks sedikit daripada struktur paksi tunggal-mendatar | Komponen penjejakan dua-paksi dan lebih banyak bahagian bergerak; keperluan ketepatan{1}}pemasangan tertinggi dan pemasangan paling kompleks | Sama seperti struktur sokongan tetap; rasuk utama ialah komponen yang bergerak, tetapi terdapat lebih sedikit bahagian yang bergerak berbanding dalam struktur pengesanan |
| 3 | Teknikal Kematangan |
Sistem yang mudah, digunakan secara meluas, dan matang dari segi teknikal | Teknologi matang, dengan aplikasi domestik pada kira-kira skala GWp | Teknologi paksi tunggal -condong menambah kecondongan pemasangan; kurang matang sedikit daripada struktur-paksi tunggal mendatar | Teknologi yang paling kompleks; tiada kes aplikasi berskala besar-di dalam atau antarabangsa | Teknologi yang sangat matang |
| 4 | Berkenaan Latitud |
Tiada sekatan | Kawasan latitud pertengahan- ke tinggi- | Tiada sekatan | Tiada sekatan | Kawasan latitud-rendah |
| 5 | Kebolehpercayaan | Mudah dan boleh dipercayai | Kualiti dan kebolehpercayaan pemacu utama dan peralatan kawalan mesti dikawal; kebolehpercayaan adalah lebih rendah daripada struktur sokongan tetap | Menambah kecondongan menjadikan keadaan operasi lebih kompleks sedikit; kebolehpercayaan adalah lebih rendah sedikit daripada struktur paksi-satu mendatar | Sambungan universal terdedah kepada kerosakan dan sistem kawalan adalah kompleks, mengakibatkan kadar kegagalan yang lebih tinggi daripada struktur penjejakan paksi- tunggal dan kebolehpercayaan yang rendah | Kebolehpercayaan adalah hampir dengan struktur sokongan tetap dan lebih tinggi daripada struktur penjejakan |
| 6 | Luas Tanah setiap MW |
Kira-kira 25 mu di kawasan rata |
Kira-kira 30 mu; keluasan tanah bertambah sebanyak kira-kira 15% |
40 mu; kawasan tanah meningkat kira-kira 50% |
50 mu; kawasan tanah meningkat lebih kurang 100% |
Kira-kira 28 mu; keluasan tanah meningkat kira-kira 10% |
| 7 | Rujukan Unit kos |
0.3–0.4 yuan/Wp |
Peningkatan 0.3–0.4 yuan/Wp berbanding dengan struktur sokongan tetap |
Peningkatan 0.4–0.5 yuan/Wp berbanding dengan struktur sokongan tetap |
Peningkatan 1.4–2.5 yuan/Wp berbanding dengan struktur sokongan tetap |
Peningkatan 0.1–0.2 yuan/Wp berbanding dengan struktur sokongan tetap |
| 8 | Penjanaan Kuasa Faedah |
Diandaikan pada 100% | 110%–120% | 120%–125% | 130%–140% | 100%–110% |
| 9 | 25-Tahun O&M Perbandingan Kos |
Lebih 25 tahun, pada asasnya bebas penyelenggaraan-. |
Lebih 25 tahun, berbanding dengan struktur sokongan tetap, tambahan utama adalah pemeriksaan rutin dan pelinciran peralatan mekanikal | Lebih 25 tahun, lebih kompleks sedikit daripada sistem penjejakan-paksi tunggal mendatar | Lebih 25 tahun, sistem pengesanan adalah yang paling kompleks dan memerlukan latihan yang meluas | Pelarasan manual diperlukan; pelarasan dilakukan empat kali setahun; operasi adalah agak mudah |
3. Penyongsang dan Kotak Penggabung
Penyongsang yang digunakan dalam stesen janakuasa PV terutamanya termasuk tiga jenis: penyongsang pusat, penyongsang rentetan dan penyongsang teragih. Senario yang boleh digunakan untuk tiga jenis penyongsang yang biasa digunakan ini boleh ditentukan dengan merujuk kepada Jadual 2.
Apabila memilih penyongsang, perhatian khusus harus diberikan kepada rekod prestasi industri pengilang,-perkhidmatan selepas jualan, kos naik taraf peralatan masa hadapan dan redundansi naik taraf. Penyongsang harus dipilih mengikut keadaan tapak sebenar dan keperluan projek. Model penyongsang dengan kecekapan penukaran yang tinggi harus diberi keutamaan.
Jadual 2
| Parameter Teknikal | Penyongsang Tengah | Penyongsang Tali | Penyongsang Teragih |
| Senario Berkenaan | Sesuai untuk senario dengan sudut modul yang konsisten dan skala projek yang agak besar | Sesuai untuk aplikasi dengan perbezaan ketara dalam sudut modul atau skala projek yang agak kecil | Sesuai untuk senario dengan perbezaan ketara dalam sudut modul dan skala projek yang agak besar |
4. Susun Atur PV Reka Bentuk Sistem Tenaga Suria
Nisbah kapasiti antara tatasusunan PV dan penyongsang dalam stesen janakuasa PV hendaklah ditentukan melalui perbandingan-ekonomi tekno, dengan mengambil kira faktor pertimbangan menyeluruh seperti jenis pemasangan tatasusunan PV, keadaan tapak, sumber tenaga suria dan pelbagai kerugian sistem. Nisbah kapasiti terpasang tatasusunan PV kepada kapasiti undian penyongsang disyorkan untuk mematuhi keperluan berikut:
Wilayah sumber suria Kelas I: secara amnya tidak boleh melebihi 1.2;
Kawasan sumber suria kelas II: secara amnya tidak boleh melebihi 1.35;
Kawasan sumber suria kelas III: secara amnya tidak boleh melebihi 1.5.
Reka bentuk jarak antara struktur sokongan terutamanya mengambil kira pembayang antara struktur bersebelahan. Di Hemisfera Utara, orientasi optimum untuk modul PV adalah ke selatan. Jarak minimum hendaklah ditentukan mengikut kriteria berikut: dari jam 9:00 pagi hingga 3:00 petang waktu suria pada solstis musim sejuk, unjuran modul baris-depan ke arah utara tidak seharusnya mencapai pinggir bawah modul di barisan belakang. Dalam erti kata lain, tiada bayang-bayang di utara-arah selatan.
Kriteria ini adalah berdasarkan keadaan operasi melampau solstis musim sejuk, apabila sudut ketinggian suria berada pada tahap paling rendah dan bayang-bayang berada pada tahap paling lama. Ia memastikan bahawa output sistem tidak terjejas oleh teduhan dalam mana-mana tempoh dalam setahun.
Reka bentuk kelegaan antara modul PV dan tanah-iaitu, ketinggian titik terendah modul di atas tanah-terutamanya dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti keperluan untuk penggunaan tanah gabungan dalam tapak PV, keperluan kawalan banjir-, teduhan modul oleh halangan sekeliling, liputan tumbuh-tumbuhan tanah +" dan "PV + tumbuhan tanah". Apabila modul PV dwimuka digunakan, kecekapan penjanaan kuasa juga mesti diambil kira.
Kelebihan modul PV dwimuka berbanding modul monofasial ialah semakin besar jumlah cahaya yang diterima di bahagian belakang, semakin besar keuntungan dwimuka. Faktor utama yang mempengaruhi-pertambahan tenaga sisi belakang termasuk albedo tanah, ketinggian struktur sokongan, keadaan sinaran dan jarak baris. Faedah yang terhasil berbeza mengikut musim.
Apabila menentukan kelegaan minimum antara struktur sokongan PV dan tanah, faktor di atas harus dipertimbangkan secara menyeluruh, manakala prestasi keselamatan dan ekonomi harus seimbang sejauh mungkin. Meningkatkan ketinggian minimum modul PV di atas tanah pada tahap yang sesuai boleh meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa dan meningkatkan hasil tenaga pada tahap tertentu. Walau bagaimanapun, ia juga meningkatkan kos struktur sokongan dan asas, dengan itu mempunyai kesan tertentu ke atas prestasi ekonomi projek.
Reka Bentuk Elektrik Reka Bentuk Sistem Tenaga Suria
1. Sambungan Elektrik Utama
Stesen janakuasa PV terdiri daripada satu atau lebih unit penjanaan kuasa. Sambungan elektrik utama menentukan bagaimana unit penjanaan ini disambungkan dan dikumpulkan. Selepas transformasi langkah-setempat, kuasa yang dijana oleh setiap unit dikumpul dan dimasukkan ke dalam bar bas pencawang-naik.
Aras voltan bagi-bar bas pencawang naik bukan sahaja mematuhi struktur dan{1}}perancangan jangka panjang grid kuasa tempatan, tetapi juga harus ditentukan oleh faktor pengimbang secara menyeluruh seperti kapasiti stesen janakuasa PV, pelaburan awal pembinaan dan kos operasi dan penyelenggaraan. Bergantung pada jenis stesen janakuasa PV, aras voltan busbar biasa termasuk 0.4 kV, 6 kV, 10 kV dan 35 kV.
Sambungan elektrik utama stesen janakuasa boleh dirancang mengikut jadual pembinaan. Jika stesen janakuasa dibina dan ditauliahkan dalam satu fasa dan hanya mempunyai satu grid-titik sambungan, satu-konfigurasi bar bas secara amnya boleh diterima pakai. Jika stesen janakuasa dibina dan ditauliahkan secara berfasa, atau mempunyai dua atau lebih grid-mata sambungan, konfigurasi bar bas tunggal-yang terbahagi biasanya lebih sesuai.
2. Peralatan Pengagihan Kuasa
Susun atur peralatan pengagihan kuasa hendaklah dipilih selepas pertimbangan menyeluruh terhadap faktor-faktor seperti lokasi geografi projek, keadaan iklim tempatan, kawasan tapak yang tersedia dan ketinggian. Peralatan boleh dipasang di dalam atau di luar rumah bergantung pada keadaan tertentu.
Pada masa ini, peralatan pengagihan kuasa 10–35 kV dalam stesen janakuasa PV domestik biasanya dipasang di dalam rumah. Alat suis tertutup berperisai dalaman, boleh ditarik balik, logam AC-adalah konfigurasi utama. Di sesetengah wilayah, peralatan pengagihan kuasa 10–35 kV juga boleh menggunakan gas sulfur heksafluorida (SF₆) -logam terlindung-gear suis tertutup di mana ini wajar dari segi teknikal dan ekonomi, terutamanya untuk perlindungan terhadap semburan garam, penebat dipertingkat atau penggunaan tanah yang dikurangkan.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan perkembangan teknologi, peralatan pengagihan kuasa jenis{0}}kabin pasang siap telah menjadi semakin biasa. Stesen suis boleh dibuat pasang siap di kilang dan dipasang secara modular di tapak. Pendekatan ini mengurangkan-kerja pembinaan dan pentauliahan tapak, memendekkan tempoh pembinaan, menjimatkan tenaga, melindungi alam sekitar dan mengurangkan keluasan tanah yang diperlukan untuk stesen suis. Ia mungkin diberi keutamaan jika sesuai dari segi teknikal dan ekonomi.
3. Perlindungan Kilat dan Pembumian Reka Bentuk Sistem Kuasa Suria
Grid pembumian utama yang meliputi seluruh medan PV biasanya dipasang dalam stesen janakuasa PV. Sempadan luar grid asas utama secara amnya harus sepadan dengan sempadan medan PV dan membentuk gelung tertutup.
Grid pembumian utama terdiri daripada rangkaian yang dibentuk dengan menyambungkan konduktor pembumian mendatar dalam arah melintang dan membujur kepada struktur sokongan modul. Elektrod pembumian menegak harus diagihkan sama rata di sepanjang tepi dan dalam grid pembumian. Asas struktur sokongan modul juga harus digunakan sebagai elektrod pembumian semula jadi di mana mungkin.
Grid pembumian utama stesen janakuasa PV biasanya menggunakan keluli rata bergalvani atau keluli bulat sebagai konduktor pembumian utama. Rintangan pembumian grid pembumian utama dalam medan PV tidak boleh melebihi 4 Ω.
Untuk pembumian antara modul PV dan struktur sokongan logamnya, kaedah yang paling biasa adalah dengan mula-mula mewujudkan sambungan yang boleh dipercayai antara bingkai logam modul PV bersebelahan menggunakan konduktor tembaga, dan kemudian menyambung kedua-dua hujung setiap baris modul PV ke struktur sokongan logam.
Bagi sesetengah projek PV atas bumbung di mana konduktor kuprum pembumian sukar dipasang, penyambung logam boleh digunakan sebagai konduktor antara modul dan struktur sokongan. Apabila kaedah ini diguna pakai, penyambung hendaklah dipasang dengan-pencuci keluli tahan karat yang mampu menembusi filem aluminium-oksida pelindung pada bingkai modul, dengan itu memastikan kesinambungan elektrik yang baik antara bingkai modul dan struktur sokongan logam.
Struktur sokongan modul mula-mula boleh diikat secara sama dengan struktur sokongan bersebelahan untuk membentuk kumpulan pembumian, yang kemudiannya disambungkan ke grid pembumian. Untuk memastikan kebolehpercayaan, setiap sokongan-kumpulan pembumian struktur hendaklah disambungkan ke grid pembumian pada tidak kurang daripada dua titik. Titik sambungan ini hendaklah dipasang pada kedua-dua hujung setiap baris struktur sokongan.
Grid pembumian yang sama-berbentuk gelang hendaklah dipasang di sekeliling setiap pengubah langkah-setempat dalam medan PV dan disambungkan dengan pasti ke grid pembumian utama medan PV. Apabila pengubah langkah-naik tempatan menggunakan pengubah jenis-kotak dengan kepungan logam kamiran, kepungan itu hendaklah disambungkan dengan pasti kepada grid pembumian sama kuasa pada tidak kurang daripada dua titik. Semua bahagian logam terdedah pada -pengubah jenis kotak, termasuk tangga logam, juga harus disambungkan ke grid pembumian.
4. Pemilihan Kabel dan Pemasangan Reka Bentuk Sistem Kuasa Suria
Kabel yang dipasang di antara modul PV dan kotak penggabung tali atau penyongsang rentetan dalam stesen janakuasa PV biasanya adalah kabel PV khusus. Rintangannya terhadap sinaran ultraungu, rintangan cuaca, prestasi kalis api-dan ciri-ciri lain harus mematuhi keperluan piawaian industri semasa.
Untuk projek PV teragih, kabel yang digunakan dalam membina-sistem PV terintegrasi atau membina-mesti mempunyai prestasi kalis nyalaan-yang baik. Konduktor kuprum biasanya dipilih kerana kekonduksian elektriknya yang menggalakkan.
Untuk stesen janakuasa PV skala utiliti-, kabel biasanya diedarkan di kawasan yang luas. Oleh itu, kabel biasanya dipasang menggunakan pengebumian terus, di mana kabel berperisai harus digunakan. Khususnya, bagi projek di mana petak tanah yang diduduki oleh kawasan modul PV tersebar, talian atas 10 kV atau 35 kV boleh digunakan sebagai litar pengumpul.
Oleh kerana tiang dan menara dalam kawasan tatasusunan PV boleh memberikan bayang-bayang pada modul PV, julat bayang-bayang talian atas hendaklah dikira semasa perancangan talian. Susun atur baris hendaklah diselaraskan dengan susun atur PV untuk meminimumkan teduhan modul.
Apabila menentukan panjang kabel AC dan DC dalam sistem PV, kedua-dua keluasan kabel dan penurunan voltan sistem harus diambil kira. Penurunan voltan AC dalam sistem PV biasanya tidak melebihi 3%, manakala penurunan voltan DC secara amnya tidak melebihi 2%.
Jika kejatuhan voltan tidak memenuhi keperluan yang berkenaan, -luas keratan rentas kabel yang berkaitan hendaklah ditingkatkan atau kedudukan relatif peralatan hendaklah dilaraskan untuk memendekkan laluan kabel dan mengekalkan penurunan voltan dalam had yang ditentukan.
5. Sistem Pemantauan
Stesen janakuasa PV di China biasanya beroperasi tanpa pemandu atau kakitangan minima. Sesetengah stesen janakuasa PV-tanah telah mula menggunakan pemantauan jarak jauh untuk menggantikan-operasi kakitangan tapak. Semasa peringkat reka bentuk, fasa semasa projek biasanya dianggap sebagai pertimbangan utama, manakala fasa sebelumnya dan seterusnya juga diambil kira. Sistem ini harus serasi dengan tahap automasi dan operasi serta pengurusan yang diguna pakai oleh stesen janakuasa.
Kebanyakan stesen janakuasa PV di China menggunakan sistem pemantauan berasingan untuk-pencawang injak atau stesen suis dan kawasan tatasusunan PV. Pendekatan ini mempunyai kelebihan kerana hanya memerlukan jumlah pertukaran maklumat yang terhad antara-sistem pemantauan pencawang dan sistem pemantauan PV, menjadikan pelaksanaan agak mudah. Walau bagaimanapun, ia juga mempunyai kelemahan penggunaan maklumat yang rendah.
Selepas penggunaan sistem pemantauan pintar, stesen janakuasa PV boleh mencapai pemerolehan data yang komprehensif dan pemantauan panoramik keseluruhan kemudahan. Sistem ini boleh mewujudkan integrasi menegak dengan sistem utama seperti sistem pengurusan penghantaran dan pengeluaran, di samping menyediakan sambungan mendatar dengan peralatan automasi utama dalam stesen janakuasa.
Sistem pemantauan pintar juga boleh menyokong fungsi seperti membuat keputusan operasi ekonomi-, diagnosis dalam talian dan pemulihan automatik, pemeriksaan automatik dan analisis kerosakan serta amaran kerosakan.
Kesimpulan
TheReka Bentuk Sistem Tenaga Suriamemerlukan penyelarasan menyeluruh merentas semua peringkat, termasuk pemilihan modul, susun atur tatasusunan, sambungan elektrik, pemasangan kabel dan sistem pemantauan. Penyelesaian optimum harus dipilih mengikut keadaan tempatan dan keperluan projek.Dengan kemajuan berterusan teknologi PV dan peningkatan tahap kecerdasan, reka bentuk sistem menghadapi keperluan yang lebih tinggi serta lebih banyak kemungkinan. Perancangan saintifik dan reka bentuk terperinci adalah penting untuk memastikan operasi stesen janakuasa yang selamat dan stabil dan mencapai prestasi ekonomi yang kukuh.
