预装式变电站在分布式光伏的应用研究

刘忠华

摘要：随着能源需求的增长和环境保护意识的提高，分布式光伏发电系统作为一种清洁、可再生的能源形式，逐渐受到人们的关注和推崇。预装式变电站作为分布式光伏系统的关键组成部分，对于实现分布式光伏的高效运行和安全接入电网具有重要意义。本文阐述了预装式变电站的建设特点与预装式变电站的结构设计，探讨了在在分布式光伏中预装式变电站的应用。

关键词：预装式变电站；分布式光伏；应用研究

分布式光伏电站是一种利用较小的闲置场地建设的光伏发电设施，其具有就近发电、转换、并网与使用的独特特点。近年来，由于国家政策的支持以及分布式光伏电站选址条件宽松，导致了该行业的爆发式增长。分布式光伏发电的收益主要依赖于国家财政补贴的支持，而每瓦发电量的财政补贴逐年降低。因此，为了最大化光伏电站建设的成本收益，同时保证发电量，建设周期也需要尽可能缩短。

一、预装式变电站的建设特点

国家电网公司进行了新一代变电站的研究和设计工作，并提出了模块化、紧凑型、工厂化等变电站的设计理念。预装式变电站是重要的推广类型，在许多领域内已经得到应用，其缩短工期、减少占地、运行稳定的效果十分显著。所以，预装式变电站与分布式光伏建设要求相符，并能确保发电效率，并缩短工期。按照国家电网的相关规定：分布式光伏电站需要在10kV及以下电压等级进行电网的接入，单个并网点总装机容量不超过6MW[1]。

二、预装式变电站的结构设计

（一）舱体骨架结构

因为设备分布不均且舱体长度比较长，对于运输与装卸过程的要求较高。为了在装卸过程中确保预制舱具备足够的机械刚度与强度，并减小变形，舱体骨架采取了焊装一体式结构，并全部利用碳钢型材制作。在设计过程中，考虑到舱体的受力特点和实际使用需求，确保了舱体的稳定性和可靠性。通过优化设计和加强节点连接，提高了舱体的整体刚度和抗震性能，使其能够承受各种外部载荷和环境影响。舱体骨架的焊接工艺和质量控制也得到了充分的重视，确保了焊接接头的强度和可靠性[2]。

（二）舱体墙体结构

舱体墙体结构由保温层、内饰层与外饰层三个主要部分组成，总厚度为125mm。为了提高舱体的防腐性，外饰层与内饰层均采用了铝合金板，经过折弯加工成形。为了增加外饰层的耐用性，表面还利用了氟碳喷涂技术。保温层则选用了100厚的岩棉材料，这种材料具有良好的保温性能。为了进一步减少舱体的能量损失，舱体型材内部也填充了岩棉，以提高隔热效果。通过这样的结构设计，舱体墙体能够有效地保持室内温度稳定，提供舒适的环境。

（三）舱体顶棚结构

舱体顶部结构设计采用了225mm的总厚度。其中，龙骨高度为100mm，电缆夹层高度为50mm，，保温层厚度为50mm。为了确保防水效果，舱体顶部防水密封层分为两层，分别为外饰板密封层与钢板密封层。外饰板密封层利用幕墙密封工艺，不仅确保了密封性能，还增加了其美观性。钢板密封层在外饰板下层，钢结构主梁和板与板之间的拼接缝都采取满焊工艺，以防止沙眼、漏焊等问题出现。为了确保100%的密封性，钢板满焊后还进行了结构胶溜平处理[3]。

三、在分布式光伏中预装式变电站的应用

（一）利用模块化设计，提高系统的建设效率

通过采用模块化设计和快速安装技术，预装式变电站能够有效提高分布式光伏系统的建设效率。相比传统的变电站，预装式变电站的施工过程更加便捷高效。传统的变电站需要现场施工，耗时耗力，而预装式变电站可以在工厂进行预制和装配，从而大大减少了现场工作量。预装式变电站采用模块化设计，可以根据光伏系统的需求进行灵活组合，为用户提供定制化的解决方案。这种灵活性不仅节省了时间和人力成本，还可以降低施工风险，提高工程质量。

（二）通过电能质量控制，保证系统稳定运行

预装式变电站具有良好的电能质量控制能力，可以保证分布式光伏系统的稳定运行。分布式光伏系统的接入对电能质量要求较高，如电压波动、频率偏差、谐波等问题需要得到有效控制。预装式变电站采用先进的电力电子技术和智能控制系统，可以实现对电能质量的监测和调节。通过精确的电压、频率控制和谐波滤波等技术手段，预装式变电站能够有效解决电能质量问题，保证分布式光伏系统的稳定输出。

（三）通过高度集成和智能化管理，提升系统的运行效率

通过高度集成和智能化管理，预装式变电站可以显著提升光伏系统的运行效率。传统的变电站需要进行复杂的布线和调试工作，而预装式变电站通过集成化设计，将各种设备集成在一个箱体中，大大简化了设备布置和连接的过程。预装式变电站还配备了智能监测和远程控制系统，可以实时监测光伏系统的运行状态，并进行故障诊断和修复。这种智能化的管理方式使得光伏系统的运行更加稳定可靠，降低了人工维护和管理的成本。通过提升系统的运行效率，预装式变电站为光伏系统的可持续发展提供了有力的支持。

（四）采用安全保护装置等，确保系统接入电网的安全性

预装式变电站通过采用安全保护装置和自动控制系统，能够及时检测和响应电网故障，确保光伏系统和电网的安全运行。预装式变电站还具备防雷、防火、防爆等功能，提供了全面的安全保护措施。预装式变电站还采用了先进的电力监测技术，能够实时监测电网的状态和电流负荷，及时发现异常情况并采取相应措施。通过智能化的管理系统，预装式变电站能够实现对电网的远程监控和控制，提高了电网的安全性和可靠性。在设计和制造过程中，预装式变电站严格遵循相关标准和规范，确保其结构稳固、耐用性强，并具备防水、防尘等功能，适应各种恶劣环境条件的要求

[4]。

结论

综上，在分布式光伏系统中预装式变电站利用模块化设计和快速安装，提高了建设效率；通过电能质量控制，保证了系统的稳定运行；并通过集成化和智能化管理，提升了运行效率和可靠性；采用安全保护装置，保障了系统和电网的安全性。未来，随着分布式光伏的不断发展，预装式变电站将进一步完善和创新，为分布式光伏的广泛应用提供更好的支持和保障。 

参考文献：

[1]程朝阳. 预装式变电站中的内部故障电弧及其防御[J]. 大众用电, 2023, 38 (10): 38-39.

[2]颉定文, 杨生泽. 预装式变电站试验装置的研究与分析[J]. 电气传动自动化, 2023, 45 (04): 39-41.

[3]张敏捷, 陈永盛. 某预装式变电站箱体抗震性能评定[J]. 建筑结构, 2023, 53 (S1): 716-721.

[4]吴奇, 史恒亮, 杨艳英, 孔德斌, 程元强. 浅谈智能化预装式变电站[J]. 纯碱工业, 2023, (02): 29-31.