城乡规划与设计 

幸福生活指南 

5

幸

福

生

活

指

南

光伏电站系统的优化设计 

丁

峰

江苏林洋电力服务有限公司南京分公司 

摘  要：

科技进程大大推动了当前社会的发展速度，在光伏发电领域光电转化效率的不断突破和提高，逐步实现了光伏发电技术的平价。随着光照

条件、土地因素及电力消纳等因素的制约，传统的光伏电站设计方案也在逐步发生变化和调整，因此光伏发电系统的优化设计势在必行，本文主要

针对光伏电站的系统优化设计提出了几点个人见解。 

关键词：

光伏电站；系统；优化设计 

引言

在过去几年的国家宏观政策调控下，光

伏产业迎来了一波爆发期和抢装潮，电站的

设计质量难免良莠不齐，从当前光伏电站的

实际现状研究分析，优化光伏电站的系统设

计对提高系统的整体发电效率、降低系统损

耗及提升系统发电量有重要意义。

1 

、光伏电站系统设计所存在的问

题

1.1 

光伏电站选址和负荷消纳

随着光伏电站平价化进程的推进，光伏

电站选址尤为重要。光伏电站的收益来源上

网电量，上网电量又主要受光照资源条件的

影响。对于大型光伏发电站，选址时若对该

地方的太阳能资源评估不够准确，造成选择

性的偏差，最终将影响发电量和电站的收益；

若对接入变电站的负荷消纳分析不到位，造

成上网电量不能全部消纳，导致电量上送或

者限发的可能性。

1.2 

光伏电站电气设备的选用

光伏发电系统主要是由光伏阵列、逆变

器、箱式升压变压器、一次电气主设备和二

次继电保护、自动化、调度及通信设备等组

成，其中光伏组件和逆变器的产品选型和质

量严重影响到系统效率。比如组件和逆变器

的电气参数直接影响到系统的衰减和发电效

率；组件和逆变器的设计匹配性直接影响到

系统的效率和稳定性，进而影响到系统的整

体收益。总体来说，在光伏电站设计时由于

对电气设备如组件、逆变器及变压器等的选

型和设计不严谨而造成光伏电站在实际运行

中效率较低的情况非常普遍。

2 

、光伏电站系统优化设计措施

2.1

系统整体方案优化设计

首先从电站选址方面，对电站的地址选

择要充分考虑到发电站的用途、该地区的地

理位置特点、周围电网的负荷消纳能力等因

素，尽量选择在太阳能资源充足、地面广阔

及地理位置优越的地方。另外，针对光伏电

站的用途、规模及不同地区的负荷消纳情况，

选取合适的电压等级、接入路径及接入变电

站。系统设计时尽量选择有质量保证的设备

和材料，设计出安全、高效及可靠的光伏发

电系统方案。

2.2 

光伏阵列的优化设计

对于大型光伏电站，应根据电站规模和

光照发电系数进行技经分析，采用组件安装

最佳倾角方式和跟踪支架来提高发电量和提

升电站投资收益。

光伏阵列通常是由组件按照组串的方式

接入到逆变器，再由逆变器接入箱式升压变

压器。传统光伏阵列直流侧采用的大多数是

直流

1000V

系统，单个方阵的装机规模

1MW

，

随着直流

1500V

系统的推广，

单个方阵的规模

也发展到

2MW

或

3MW

，

每个方阵相应配置一

台

2MW

或

3MW

箱式升压变压器。

通过直流电

压等级的提高和单个方阵规模的扩大，光伏

电站不仅减少了直流线路损耗，也减少了设

备和线缆的投资。

2.3 

电气设备的优化设计

光伏组件是整个电站系统的核心设备，

组件的效率直接影响到电站的收益。随着技

术的发展，双面组件正面和背面都可受光发

电，背面的光电转换效率是正面的

60%-90%

，

系统集成后组件的发电功率相对于传统单面

组件电站的增益约为

4%-30%

。电站的增益不

仅与背景的反射率有关，还有组件设计安装

的倾角和高度相关联。

根据双面组件在户外实证电站统计的发

电增益数据分析，对应双面组件的背面为草

地、沙地、水泥地及地面刷白漆时，其背面

的发电增益分别约为

10%

、

12%

、

13%

及

32%

，

本数据仅供参考。组件正面和背面均可采用

钢化玻璃作为保护材料，其采光性好、耐候

性佳及可靠性高，应用场景更多元化，得到

了市场的大量推广和应用。其安装方式简便

和多样，可垂直方式安装，也可以倾斜安装，

如光伏阵列、温室棚顶、车棚及高速公路围

栏等。

2.4 

交直流电压优化设计

光伏发电系统由直流电经逆变器转换为

交流电压。为提高系统效率和减少线路损耗，

大型光伏电站直流侧普通采用

1500V

系统，

直

流电缆、

组件及逆变器设备均选用

1500V

电压

等级，在组件功率稳定条件下通过抬升电压

来降低电流，从而达到降低直流侧线路损耗

的目的；大型光伏电站交流侧往往输送距离

较远和输送容量较大，从技术经济角度考虑，

适当提高输送电压等级有助于降低交流侧线

路损耗。因此，光伏系统经逆变器变换为交

流后再通过升压变压器升压至

35kV

，

35kV

电

压等级再经过本地新建的升压站将电压抬升

至

110kV

或

220kV

电压等级沿架空线路路径送

出。

2.5 

系统调节能力优化设计

光伏发电受外界光照条件的变化而呈现

功率曲线波动变化，光伏组件将光能转变为

电能经逆变器将直流电转换为交流电满足电

网的负荷需求。光伏发电同常规的火力发电

不同，发电稳定性受天气光照影响而时刻变

化，夜晚时段则停止发电，输出功率的不稳

定性导致无法稳定参与电网系统调度，参与

电网系统调节能力不足。为此，部分地区已

开始要求光伏电站项目配置

10%

或

20%

规模

储能，一方面提高参与电网系统调度的能力，

另一方面可以提高电站输出的安全性和稳定

性。

2.6

坚持规范化设计原则

光伏发电站的设计是有一定理论依据

的，但是随着科学技术的不断发展和进步，

各行各业都在追求与时俱进的技术创新，在

对光伏发电站系统的优化设计中也应发扬和

推广。设计过程中要根据实际情况稳中求进、

注意设计细节，体现设计理念的规范性和标

准化，保留传统设计中的进步思想，摒弃落

后理念；同时，还要在原有基础上创新设计

思路，设计出有进步性和优越感的方案。

3 

、结束语

综上所述，为了提高光伏电站的收益水

平，改进传统电站中存在的一些不足，应不

断的优化系统设计，提高系统的整体效率。

其中，系统整体方案、光伏阵列、电气设备、

交直流电压、系统调节能力及规范化设计原

则是设计者在优化设计过程中应重点考虑的

几个方面。

参考文献：

[1]刘建全.分布式光伏发电集成系统设计及

优化[J].太阳能, 2018. 

[2]张汉杨.探析大型光伏发电站的改造和优

化[J].科技风,2016. 

[3]张盛忠.大型光伏发电系统的优化设计[J].

太阳能,2018.