楊忠亮+周潮+岑凱辛

摘 要：通過(guò)結(jié)合具體項(xiàng)目，介紹了光伏綠色能源在變電站輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析了“綠色照明”在變電站中的應(yīng)用要求，并提出了需要進(jìn)一步研究和應(yīng)用的課題。

關(guān)鍵詞：綠色能源；站用輔助系統(tǒng)；智能變電站；光伏發(fā)電系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）20-0027-03

能源始終是被世界各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題之一。隨著化石能源的日漸枯竭，無(wú)污染、可持續(xù)的新型能源受到了世界各國(guó)的重視。其中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電受到了我國(guó)政府的大力扶持。政府簡(jiǎn)化了并網(wǎng)流程，為分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)鋪平了道路。太陽(yáng)能作為取之不盡、用之不竭的新型能源，給我國(guó)社會(huì)帶來(lái)了較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為我國(guó)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展作出了一定的貢獻(xiàn)。

變電站所使用的能源會(huì)直接影響其安全。近年來(lái)，常發(fā)生因生活負(fù)荷過(guò)大而導(dǎo)致變電站站用變中壓側(cè)跳閘，進(jìn)而造成變電站交流失電。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象的主要原因是沒(méi)有合理利用變電保護(hù)，進(jìn)而無(wú)法及時(shí)隔離故障，導(dǎo)致在保護(hù)越級(jí)動(dòng)作跳閘后，因380 V備自投切換而使事故范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電等分布式能源的發(fā)展為在開關(guān)失效的情況下控制事故范圍提供了可能性。在變電站中，可以將生活負(fù)荷與生產(chǎn)負(fù)荷分離，并由分布式能源提供生活負(fù)荷，從而構(gòu)成站用電微網(wǎng)系統(tǒng)。在此情況下，即使生活負(fù)荷出現(xiàn)問(wèn)題，也不會(huì)影響到生產(chǎn)負(fù)荷。

“綠色照明”是我國(guó)十大重點(diǎn)節(jié)能工程之一，其具有經(jīng)濟(jì)效益高、生態(tài)效益好等優(yōu)點(diǎn)，是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。在我國(guó)的“十二五”規(guī)劃綱要中也提出了“加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)”的要求，并以提高生態(tài)文明水平、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排為目標(biāo)。推行終端節(jié)電技術(shù)是改善電力負(fù)荷緊張狀況的主要途徑。按照國(guó)家節(jié)能減排政策的要求，應(yīng)大力推廣、建設(shè)綠色電網(wǎng)，且對(duì)變電站照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、照明燈具的選用等方面等提出相關(guān)要求，以使變電站的照明情況更符合“簡(jiǎn)單可靠、節(jié)能環(huán)?！钡恼彰骼砟?。

因此，我們?cè)?10 kV變電站輔助系統(tǒng)中開展了綠色能源的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)節(jié)能減排、建設(shè)綠色電網(wǎng)和提高站用電源的可靠性進(jìn)行了探索。

1 太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電原理

太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電是無(wú)污染、無(wú)噪聲、不耗費(fèi)化石能源、應(yīng)用前景最廣闊的太陽(yáng)能利用方式之一。發(fā)電的原理和流程如圖1所示。

并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽(yáng)能電池組件、并網(wǎng)逆變器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換、運(yùn)行顯示和監(jiān)控設(shè)備等組成。

并網(wǎng)發(fā)電方式是將太陽(yáng)能電池陣列發(fā)出的直流電通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)變成交流電能并輸送到電網(wǎng)中。相較而言，并網(wǎng)發(fā)電的成本較低且無(wú)污染。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用的并網(wǎng)逆變器具備自動(dòng)相位和電壓跟蹤裝置，可與電網(wǎng)的微小相位和電壓波動(dòng)完美配合，且不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成影響。

根據(jù)光伏系統(tǒng)是否通過(guò)供電區(qū)的變壓器向高壓電網(wǎng)送電，并網(wǎng)發(fā)電可分為可逆流并網(wǎng)和不可逆流并網(wǎng)2種方式；根據(jù)并網(wǎng)接入點(diǎn)的不同，可分為用戶低壓側(cè)并網(wǎng)（主要為自用）和升壓后接入并網(wǎng)（可上網(wǎng)售電）。

2 發(fā)電系統(tǒng)的要求

2.1 太陽(yáng)能電池組件和逆變器的要求

2.1.1 太陽(yáng)能電池組件

太陽(yáng)能電池組件應(yīng)采用晶體硅，轉(zhuǎn)換效率>14%，采用無(wú)螺釘緊固鋁合金邊框、高透光率鋼化玻璃封裝和密封防水接線盒，且上述組件應(yīng)通過(guò)IEC和GB的認(rèn)證。

2.1.2 逆變器

逆變器應(yīng)采用最大功率的跟蹤技術(shù)，并自帶太陽(yáng)能電池方陣的電壓、電流，逆變器輸出的電壓、電流、功率、累積發(fā)電量、運(yùn)行狀態(tài)和異常報(bào)警等電氣狀態(tài)的顯示單元。同時(shí)，應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，且轉(zhuǎn)換效率≥95%.

2.2 控制和傳輸線纜要求

控制和傳輸線纜的要求有以下4點(diǎn)：①太陽(yáng)能組件的電纜應(yīng)采用光伏專用的雙絕緣阻燃鍍錫銅芯電纜，交流輸出供電電纜應(yīng)采用具有耐火、阻燃特性的銅芯電纜。②配線線槽的布置要美觀，與建筑協(xié)調(diào)一致，且注意布線隱蔽。各方陣的線纜均應(yīng)便于連接，并具有足夠的強(qiáng)度，連接線纜的附件應(yīng)具備防水、抗老化的功能。③系統(tǒng)配線應(yīng)符合電力配線的安裝標(biāo)準(zhǔn)，所有線纜的連接部位都應(yīng)具有方便的入口，以便于線纜日常的維護(hù)和更換。④配線槽應(yīng)采用金屬線槽，且線槽壁厚≥0.8 mm。此外，在安裝太陽(yáng)能電池組件與線槽防雷、整個(gè)建筑的防雷接地時(shí)，應(yīng)綜合考慮其間的配合問(wèn)題。

2.3 電能的應(yīng)用形式

電能的應(yīng)用形式有以下2種：①并網(wǎng)發(fā)電供電形式。該形式的發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能光伏組件、控制裝置、傳輸線纜、附件、逆變器和控制保護(hù)單元等組成。②光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)系統(tǒng)并聯(lián)形式。在該形式中，白天利用太陽(yáng)能發(fā)電，并將由光能轉(zhuǎn)化的電能供至供電系統(tǒng)的相關(guān)用電負(fù)荷，以備實(shí)時(shí)消耗。

2.4 系統(tǒng)的主要參數(shù)和指標(biāo)

系統(tǒng)的主要參數(shù)和指標(biāo)為：①安裝總?cè)萘繛?.8 kWp；②太陽(yáng)能光伏板合理排布后的占地面積應(yīng)適于安裝在屋頂；③根據(jù)所選逆變器設(shè)定直流系統(tǒng)的電壓；④交流輸出的電壓范圍為AC 230/400 V±5%；⑤交流輸出的頻率范圍為（50±0.5） Hz。⑥在額定輸出時(shí)，系統(tǒng)效率不低于90%.

2.5 防雷接地要求

在設(shè)計(jì)組件時(shí)，應(yīng)安裝防雷接地裝置，避免因雷電引起的“浪涌”效應(yīng)。光伏發(fā)電站的防雷接地裝置分為直流側(cè)太陽(yáng)能電池板的防浪涌保護(hù)系統(tǒng)和安裝框架結(jié)構(gòu)的防雷接地系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 組件設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目的安裝容量為4.8 kWp，適用于該變電站的屋頂。使用20塊240 W多晶組件，并全部串聯(lián)，使MPPT組串電壓達(dá)到600 V，峰值輸出功率達(dá)到4 800 W。本光伏組件產(chǎn)品獲得了IEC61215、IEC61730、金太陽(yáng)、TUV和UL的認(rèn)證。

該項(xiàng)目的組件傾角安裝于屋頂，均布載荷在50 kg/m2以下。組件平鋪后的年平均接收太陽(yáng)輻射量為1 460 kW·h/m2，日均有效時(shí)長(zhǎng)為 4.02 h。組件外形和封裝尺寸如圖2所示。

3.2 安裝支架設(shè)計(jì)

光伏組件的支架應(yīng)能承受組件的質(zhì)量。在設(shè)計(jì)支架時(shí)，應(yīng)注意材料的選擇，并確定材料的強(qiáng)度。同時(shí)，還應(yīng)充分考慮支架材料的彎曲強(qiáng)度、支撐臂的拉伸強(qiáng)度和地面不銹鋼固定螺栓的強(qiáng)度。此外，所有支架應(yīng)采用熱鍍鋅，且在裸露部分噴涂防銹漆。負(fù)重整體式安裝支架如圖3所示。

3.3 逆變器設(shè)計(jì)

應(yīng)選用產(chǎn)品型號(hào)為5000UE的5 kW并網(wǎng)逆變器。該逆變器的特點(diǎn)包括：①采用Infineon最新推出的高效率器件和先進(jìn)的MPPTT自動(dòng)跟蹤技術(shù)；②可提供RS232、RS485/UDB等多種通訊接口（可選）；③具有多語(yǔ)種的LCD顯示功能，方便用戶選擇；④可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)逆變器的并聯(lián)運(yùn)行；⑤具有過(guò)壓、孤島、短路、過(guò)載和過(guò)熱燈完善的保護(hù)功能；⑥外形設(shè)計(jì)美觀，體積小，重量輕；⑦具有直插式的輸入、輸出防水端子，方便安裝、維護(hù)。逆變器如圖4所示。

3.4 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)采用外部防雷，即采用建筑霹雷帶引下線與接地系統(tǒng)共同構(gòu)成的外部防雷系統(tǒng)。此外，還應(yīng)進(jìn)行內(nèi)部防雷，防止雷電和其他內(nèi)部過(guò)電壓侵入設(shè)備。因此，必須在電纜上安裝連接壁壘和過(guò)壓保護(hù)器，以防止雷電產(chǎn)生的高壓和浪涌電壓損壞設(shè)備。

應(yīng)遵循“全方位防護(hù)、綜合治理、層層設(shè)防、尊重科學(xué)、從實(shí)際出發(fā)和因地制宜”的防雷原則。防雷工作不僅要重視防雷規(guī)范原則，還要具有一定靈活性。

為了保證光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安全、可靠，防止因雷擊、浪涌等外在因素導(dǎo)致系統(tǒng)器件損壞，必須配備系統(tǒng)的防雷接地裝置。

4 變電站“綠色照明”的基本要求

變電站“綠色照明”的范圍包括二次主設(shè)備室、辦公室、生活樓感應(yīng)燈、生活樓常規(guī)燈、場(chǎng)地投光燈、高壓室、主設(shè)備室等的事故照明。

一期改造包括二次主控、繼電保護(hù)室；二期改造包括事故照明、辦公室、生活樓感應(yīng)燈、生活樓常規(guī)燈、場(chǎng)地投光燈、高壓室照明和電纜室照明。

變電站是電網(wǎng)運(yùn)行的重要組成部分之一，與公共照明相比，其具有以下特點(diǎn)：①變電站中的人員、車輛較少，對(duì)照度的要求較低；②因夜間巡檢的要求，夜間的照明時(shí)間較長(zhǎng)；③變電站的地理位置偏僻，照明器具的損壞率高、維護(hù)困難；④平均水平面照度≥3 Lux，照度均勻度≥0.5；⑤限制眩光，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染；⑥供電安全、可靠，檢修安全、方便。

5 預(yù)期目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益

5.1 節(jié)能減排效應(yīng)

太陽(yáng)能的儲(chǔ)量具有“無(wú)限性”，這就決定了開發(fā)利用太陽(yáng)能將是人類解決常規(guī)能源匱乏、枯竭的有效途徑。該項(xiàng)目建成后，將對(duì)節(jié)約能源、改善大氣環(huán)境作出積極貢獻(xiàn)。

5.2 環(huán)境影響

光伏系統(tǒng)的發(fā)電原理是硅半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，項(xiàng)目所用的材料主要為鋁合金、結(jié)構(gòu)鋼、鋼化玻璃、聚四氟乙烯、電纜和電氣控制設(shè)備。在項(xiàng)目的建造和日常運(yùn)行中不會(huì)產(chǎn)生任何噪聲污染，且對(duì)施工人員和周圍環(huán)境沒(méi)有影響。

5.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

采用新型變電站輔助設(shè)備供電后，避免了因輔助負(fù)荷故障而導(dǎo)致的變電站電源系統(tǒng)故障，提高了供電的安全性和可靠性，節(jié)約了供電成本。

采用該項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)就地發(fā)電，能緩減當(dāng)?shù)赜秒姼叻鍟r(shí)段的電網(wǎng)壓力。政府正在制訂新的光電補(bǔ)助政策，在新政策實(shí)施后，投資回報(bào)期將大幅縮短。

太陽(yáng)能光伏有著巨大的市場(chǎng)潛力。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人類對(duì)能源的需求也會(huì)越來(lái)越大，太陽(yáng)能光伏將被大規(guī)模地應(yīng)用在城市中，這將是解決人類能源問(wèn)題的重要方式之一。

6 結(jié)束語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，人類在不斷地研究新型能源，以應(yīng)對(duì)日益枯竭的傳統(tǒng)能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題。在新型站用電源系統(tǒng)引入清潔能源，比如風(fēng)能、太陽(yáng)能，并結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，可更好地發(fā)揮其綜合效益。

冷卻風(fēng)機(jī)、中央空調(diào)等在天氣炎熱的環(huán)境下耗電較大，可使用太陽(yáng)能和風(fēng)能替代此類能源。采用光伏發(fā)電與建筑物一體化的設(shè)計(jì)，不僅使建筑的外觀新穎、獨(dú)特，而且可提高建筑物的能源轉(zhuǎn)換率。如果光伏發(fā)電設(shè)備配備充分，則可實(shí)現(xiàn)變電站的“零損耗”。該項(xiàng)目還具備有效的儲(chǔ)能措施，可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)充電、隨時(shí)用電，這對(duì)可再生能源的接入起到了基礎(chǔ)保障作用。

該項(xiàng)目通過(guò)分析變電站輔助設(shè)備的供電方式和狀態(tài)，結(jié)合新能源發(fā)電和“綠色照明”的要求，在變電站輔助設(shè)備系統(tǒng)中引入了光伏發(fā)電系統(tǒng)，并對(duì)原有的照明光源進(jìn)行了LED光源優(yōu)化改造，提出了新型高效、節(jié)能用電的解決方案，從節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用等角度進(jìn)行了探索，驗(yàn)證了“綠色變電站”的可行性，力求為變電站提供高效、可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的供電環(huán)境。

〔編輯：張思楠〕

3.2 安裝支架設(shè)計(jì)

光伏組件的支架應(yīng)能承受組件的質(zhì)量。在設(shè)計(jì)支架時(shí)，應(yīng)注意材料的選擇，并確定材料的強(qiáng)度。同時(shí)，還應(yīng)充分考慮支架材料的彎曲強(qiáng)度、支撐臂的拉伸強(qiáng)度和地面不銹鋼固定螺栓的強(qiáng)度。此外，所有支架應(yīng)采用熱鍍鋅，且在裸露部分噴涂防銹漆。負(fù)重整體式安裝支架如圖3所示。

3.3 逆變器設(shè)計(jì)

應(yīng)選用產(chǎn)品型號(hào)為5000UE的5 kW并網(wǎng)逆變器。該逆變器的特點(diǎn)包括：①采用Infineon最新推出的高效率器件和先進(jìn)的MPPTT自動(dòng)跟蹤技術(shù)；②可提供RS232、RS485/UDB等多種通訊接口（可選）；③具有多語(yǔ)種的LCD顯示功能，方便用戶選擇；④可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)逆變器的并聯(lián)運(yùn)行；⑤具有過(guò)壓、孤島、短路、過(guò)載和過(guò)熱燈完善的保護(hù)功能；⑥外形設(shè)計(jì)美觀，體積小，重量輕；⑦具有直插式的輸入、輸出防水端子，方便安裝、維護(hù)。逆變器如圖4所示。

3.4 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)采用外部防雷，即采用建筑霹雷帶引下線與接地系統(tǒng)共同構(gòu)成的外部防雷系統(tǒng)。此外，還應(yīng)進(jìn)行內(nèi)部防雷，防止雷電和其他內(nèi)部過(guò)電壓侵入設(shè)備。因此，必須在電纜上安裝連接壁壘和過(guò)壓保護(hù)器，以防止雷電產(chǎn)生的高壓和浪涌電壓損壞設(shè)備。

應(yīng)遵循“全方位防護(hù)、綜合治理、層層設(shè)防、尊重科學(xué)、從實(shí)際出發(fā)和因地制宜”的防雷原則。防雷工作不僅要重視防雷規(guī)范原則，還要具有一定靈活性。

為了保證光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安全、可靠，防止因雷擊、浪涌等外在因素導(dǎo)致系統(tǒng)器件損壞，必須配備系統(tǒng)的防雷接地裝置。

4 變電站“綠色照明”的基本要求

變電站“綠色照明”的范圍包括二次主設(shè)備室、辦公室、生活樓感應(yīng)燈、生活樓常規(guī)燈、場(chǎng)地投光燈、高壓室、主設(shè)備室等的事故照明。

一期改造包括二次主控、繼電保護(hù)室；二期改造包括事故照明、辦公室、生活樓感應(yīng)燈、生活樓常規(guī)燈、場(chǎng)地投光燈、高壓室照明和電纜室照明。

變電站是電網(wǎng)運(yùn)行的重要組成部分之一，與公共照明相比，其具有以下特點(diǎn)：①變電站中的人員、車輛較少，對(duì)照度的要求較低；②因夜間巡檢的要求，夜間的照明時(shí)間較長(zhǎng)；③變電站的地理位置偏僻，照明器具的損壞率高、維護(hù)困難；④平均水平面照度≥3 Lux，照度均勻度≥0.5；⑤限制眩光，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染；⑥供電安全、可靠，檢修安全、方便。

5 預(yù)期目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益

5.1 節(jié)能減排效應(yīng)

太陽(yáng)能的儲(chǔ)量具有“無(wú)限性”，這就決定了開發(fā)利用太陽(yáng)能將是人類解決常規(guī)能源匱乏、枯竭的有效途徑。該項(xiàng)目建成后，將對(duì)節(jié)約能源、改善大氣環(huán)境作出積極貢獻(xiàn)。

5.2 環(huán)境影響

光伏系統(tǒng)的發(fā)電原理是硅半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，項(xiàng)目所用的材料主要為鋁合金、結(jié)構(gòu)鋼、鋼化玻璃、聚四氟乙烯、電纜和電氣控制設(shè)備。在項(xiàng)目的建造和日常運(yùn)行中不會(huì)產(chǎn)生任何噪聲污染，且對(duì)施工人員和周圍環(huán)境沒(méi)有影響。

5.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

采用新型變電站輔助設(shè)備供電后，避免了因輔助負(fù)荷故障而導(dǎo)致的變電站電源系統(tǒng)故障，提高了供電的安全性和可靠性，節(jié)約了供電成本。

采用該項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)就地發(fā)電，能緩減當(dāng)?shù)赜秒姼叻鍟r(shí)段的電網(wǎng)壓力。政府正在制訂新的光電補(bǔ)助政策，在新政策實(shí)施后，投資回報(bào)期將大幅縮短。

太陽(yáng)能光伏有著巨大的市場(chǎng)潛力。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人類對(duì)能源的需求也會(huì)越來(lái)越大，太陽(yáng)能光伏將被大規(guī)模地應(yīng)用在城市中，這將是解決人類能源問(wèn)題的重要方式之一。

6 結(jié)束語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，人類在不斷地研究新型能源，以應(yīng)對(duì)日益枯竭的傳統(tǒng)能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題。在新型站用電源系統(tǒng)引入清潔能源，比如風(fēng)能、太陽(yáng)能，并結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，可更好地發(fā)揮其綜合效益。

冷卻風(fēng)機(jī)、中央空調(diào)等在天氣炎熱的環(huán)境下耗電較大，可使用太陽(yáng)能和風(fēng)能替代此類能源。采用光伏發(fā)電與建筑物一體化的設(shè)計(jì)，不僅使建筑的外觀新穎、獨(dú)特，而且可提高建筑物的能源轉(zhuǎn)換率。如果光伏發(fā)電設(shè)備配備充分，則可實(shí)現(xiàn)變電站的“零損耗”。該項(xiàng)目還具備有效的儲(chǔ)能措施，可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)充電、隨時(shí)用電，這對(duì)可再生能源的接入起到了基礎(chǔ)保障作用。

該項(xiàng)目通過(guò)分析變電站輔助設(shè)備的供電方式和狀態(tài)，結(jié)合新能源發(fā)電和“綠色照明”的要求，在變電站輔助設(shè)備系統(tǒng)中引入了光伏發(fā)電系統(tǒng)，并對(duì)原有的照明光源進(jìn)行了LED光源優(yōu)化改造，提出了新型高效、節(jié)能用電的解決方案，從節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用等角度進(jìn)行了探索，驗(yàn)證了“綠色變電站”的可行性，力求為變電站提供高效、可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的供電環(huán)境。

〔編輯：張思楠〕

3.2 安裝支架設(shè)計(jì)

光伏組件的支架應(yīng)能承受組件的質(zhì)量。在設(shè)計(jì)支架時(shí)，應(yīng)注意材料的選擇，并確定材料的強(qiáng)度。同時(shí)，還應(yīng)充分考慮支架材料的彎曲強(qiáng)度、支撐臂的拉伸強(qiáng)度和地面不銹鋼固定螺栓的強(qiáng)度。此外，所有支架應(yīng)采用熱鍍鋅，且在裸露部分噴涂防銹漆。負(fù)重整體式安裝支架如圖3所示。

3.3 逆變器設(shè)計(jì)

應(yīng)選用產(chǎn)品型號(hào)為5000UE的5 kW并網(wǎng)逆變器。該逆變器的特點(diǎn)包括：①采用Infineon最新推出的高效率器件和先進(jìn)的MPPTT自動(dòng)跟蹤技術(shù)；②可提供RS232、RS485/UDB等多種通訊接口（可選）；③具有多語(yǔ)種的LCD顯示功能，方便用戶選擇；④可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)逆變器的并聯(lián)運(yùn)行；⑤具有過(guò)壓、孤島、短路、過(guò)載和過(guò)熱燈完善的保護(hù)功能；⑥外形設(shè)計(jì)美觀，體積小，重量輕；⑦具有直插式的輸入、輸出防水端子，方便安裝、維護(hù)。逆變器如圖4所示。

3.4 防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)采用外部防雷，即采用建筑霹雷帶引下線與接地系統(tǒng)共同構(gòu)成的外部防雷系統(tǒng)。此外，還應(yīng)進(jìn)行內(nèi)部防雷，防止雷電和其他內(nèi)部過(guò)電壓侵入設(shè)備。因此，必須在電纜上安裝連接壁壘和過(guò)壓保護(hù)器，以防止雷電產(chǎn)生的高壓和浪涌電壓損壞設(shè)備。

應(yīng)遵循“全方位防護(hù)、綜合治理、層層設(shè)防、尊重科學(xué)、從實(shí)際出發(fā)和因地制宜”的防雷原則。防雷工作不僅要重視防雷規(guī)范原則，還要具有一定靈活性。

為了保證光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的安全、可靠，防止因雷擊、浪涌等外在因素導(dǎo)致系統(tǒng)器件損壞，必須配備系統(tǒng)的防雷接地裝置。

4 變電站“綠色照明”的基本要求

變電站“綠色照明”的范圍包括二次主設(shè)備室、辦公室、生活樓感應(yīng)燈、生活樓常規(guī)燈、場(chǎng)地投光燈、高壓室、主設(shè)備室等的事故照明。

一期改造包括二次主控、繼電保護(hù)室；二期改造包括事故照明、辦公室、生活樓感應(yīng)燈、生活樓常規(guī)燈、場(chǎng)地投光燈、高壓室照明和電纜室照明。

變電站是電網(wǎng)運(yùn)行的重要組成部分之一，與公共照明相比，其具有以下特點(diǎn)：①變電站中的人員、車輛較少，對(duì)照度的要求較低；②因夜間巡檢的要求，夜間的照明時(shí)間較長(zhǎng)；③變電站的地理位置偏僻，照明器具的損壞率高、維護(hù)困難；④平均水平面照度≥3 Lux，照度均勻度≥0.5；⑤限制眩光，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染；⑥供電安全、可靠，檢修安全、方便。

5 預(yù)期目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益

5.1 節(jié)能減排效應(yīng)

太陽(yáng)能的儲(chǔ)量具有“無(wú)限性”，這就決定了開發(fā)利用太陽(yáng)能將是人類解決常規(guī)能源匱乏、枯竭的有效途徑。該項(xiàng)目建成后，將對(duì)節(jié)約能源、改善大氣環(huán)境作出積極貢獻(xiàn)。

5.2 環(huán)境影響

光伏系統(tǒng)的發(fā)電原理是硅半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，項(xiàng)目所用的材料主要為鋁合金、結(jié)構(gòu)鋼、鋼化玻璃、聚四氟乙烯、電纜和電氣控制設(shè)備。在項(xiàng)目的建造和日常運(yùn)行中不會(huì)產(chǎn)生任何噪聲污染，且對(duì)施工人員和周圍環(huán)境沒(méi)有影響。

5.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

采用新型變電站輔助設(shè)備供電后，避免了因輔助負(fù)荷故障而導(dǎo)致的變電站電源系統(tǒng)故障，提高了供電的安全性和可靠性，節(jié)約了供電成本。

采用該項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)就地發(fā)電，能緩減當(dāng)?shù)赜秒姼叻鍟r(shí)段的電網(wǎng)壓力。政府正在制訂新的光電補(bǔ)助政策，在新政策實(shí)施后，投資回報(bào)期將大幅縮短。

太陽(yáng)能光伏有著巨大的市場(chǎng)潛力。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人類對(duì)能源的需求也會(huì)越來(lái)越大，太陽(yáng)能光伏將被大規(guī)模地應(yīng)用在城市中，這將是解決人類能源問(wèn)題的重要方式之一。

6 結(jié)束語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，人類在不斷地研究新型能源，以應(yīng)對(duì)日益枯竭的傳統(tǒng)能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題。在新型站用電源系統(tǒng)引入清潔能源，比如風(fēng)能、太陽(yáng)能，并結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，可更好地發(fā)揮其綜合效益。

冷卻風(fēng)機(jī)、中央空調(diào)等在天氣炎熱的環(huán)境下耗電較大，可使用太陽(yáng)能和風(fēng)能替代此類能源。采用光伏發(fā)電與建筑物一體化的設(shè)計(jì)，不僅使建筑的外觀新穎、獨(dú)特，而且可提高建筑物的能源轉(zhuǎn)換率。如果光伏發(fā)電設(shè)備配備充分，則可實(shí)現(xiàn)變電站的“零損耗”。該項(xiàng)目還具備有效的儲(chǔ)能措施，可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)充電、隨時(shí)用電，這對(duì)可再生能源的接入起到了基礎(chǔ)保障作用。

該項(xiàng)目通過(guò)分析變電站輔助設(shè)備的供電方式和狀態(tài)，結(jié)合新能源發(fā)電和“綠色照明”的要求，在變電站輔助設(shè)備系統(tǒng)中引入了光伏發(fā)電系統(tǒng)，并對(duì)原有的照明光源進(jìn)行了LED光源優(yōu)化改造，提出了新型高效、節(jié)能用電的解決方案，從節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用等角度進(jìn)行了探索，驗(yàn)證了“綠色變電站”的可行性，力求為變電站提供高效、可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的供電環(huán)境。

〔編輯：張思楠〕