刘博
[摘 要]本文旨在介绍将光伏发电作为浮式平台的辅助供电电源，将其与主电源柴油发电机组并网的这一方案。作者在收集整理大量光伏发电案例、光伏系统参数以及浮式平台的相关数据、用电要求等资料后，基于这些资料和原理对光伏发电在浮式平台上的实施进行了论述。
[关键词]大型浮式海洋作业平台；光伏发电；方案实施
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0020-01
1、大型浮式海洋作业平台及光伏发电分析
1.1 大型浮式海洋作业平台分析
大型浮式海洋作业平台（以下简称“浮式平台”）作为一种以海洋资源开发为主要工作任务的大型设备，长期工作于远海区域，远离陆地，工作环境艰苦。浮式平台用电负荷主要分为生活居住模块和资源开发模块两部分，主要电源为浮式平台上安装的柴油发电机组。在浮式平台上引入光伏发电装置系统作为辅助电力电源，既响应国家号召积极应用清洁型新能源，减少空气污染物排放，同时长期使用将大大节约发电成本。更重要的是，在远离大陆的海洋这种工作环境中，仅使用柴油发电机这种单一的电源供电，在突发特殊情况发生时，会存在无法保障最低生命维持系统工作的持续供电的隐患。而相对而言，太阳能则是取之不尽用之不竭的资源，在深海无遮挡的环境中更是无处不在，选用光伏发电装置系统作为本船生活用电的辅助供电系统，将为紧急特殊情况下工作人员的生命维持提供了更加安全可靠的保障。
1.2 大型浮式海洋作业平台在太阳能发电装置系统的应用
由于浮式平台所具有的特殊的形体结构和工作环境，在太阳能、风能、潮汐能、地热能等众多新型能源中，太阳能发电装置系统最适合作为本船的辅助供电系统。其安装灵活简便，每块太阳能电池板均可独立安装，铺设于生活居住模块屋面，减少对船上可用面积的占用。相较其他类型发电装置，太阳能发电装置系统重量轻，体积小，外表美观，发电条件容易满足，发电持续性及可靠性强等诸多优点，使得其成为本船辅助供电系统的最佳选项。
太阳能将成为未来主要的能源形式，这是因为光伏发电有以下优点：清洁、安全、广泛、长寿命和免维护、实用、资源的充足及潜在的经济价值等。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%太阳能转为电能，转变率5%，每年的发电量可达到5.6x1012千瓦时，相当于目前世界上能耗的40倍。同时，太阳能光伏发电具有节能减排的属性，1座兆瓦级电站年发电量可达180万度，在25年寿命期内总产出4500万度电，累计可节约标煤17794吨，减排二氧化碳46264噸。据EPIA（欧洲光伏工业协会）预测，至2050年，光伏发电将会满足世界上21%的电力需求；另据欧洲JRC（欧盟委员会联合研究中心）组织的预测，至2050年，光伏发电将会占世界上全部发电量的25%，至2100年，达到64%。太阳能将成为未来世界能源结构的主导。
2、光伏方阵的安装
光伏方阵又称为光伏阵列。将若干个光伏组件在机械和电气上按一定方式组装在一起，并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。光伏方阵的荷重（电池组件+固定支架）一般不会超过20kg/m2。
安装在浮式平台屋面上的光伏方阵，宜将光伏方阵沿屋面的坡度平铺，安装倾角与支架屋面的坡度大致相同，安装支架宜选用铝合金，支架的寿命约20年。
3、光伏发电系统在浮式平台上的实现
本文所述并网发电系统主要由光伏组件、组串式逆变器、汇流箱、计量装置及配电系统组成，如图1所示：
太阳能能量通过光伏组件转化为直流电力，再通过组串式逆变器将直流电能转化为与浮式平台配电网同频率、同相位的正弦波电流，并入浮式平台配电网，给浮式平台用电负荷供电。
4、太阳能光伏发电系统主要配置
浮式平台生活居住区可设置电池板用区域面积：1411m2
电池板数量：480块
安装容量：255Wp×480=122.4kWp
组串式逆变器：额定功率8.8kW组串式逆变器21台
交流汇流箱数量：1台
由于本工程的太阳能电池组件安装数量仅480块，且工作环境位于海上，故采用组串式逆变器。本课题选用额定功率为8.8kW的组串式逆变器。
组串式逆变器的主要优势有：
（1）组串式逆变器采用模块化设计，每个光伏串对应一个逆变器，直流端具有最大功率跟踪功能，交流端并联并网，其优点是不受组串间模块差异，和阴影遮挡的影响，同时减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加了发电量。
（2）组串式逆变器MPPT电压范围宽，一般为250-800V，组件配置更为灵活。在阴雨天，雾气多的部区，发电时间长。
（3）组串式并网逆变器的体积小、重量轻，搬运和安装都非常方便，不需要专业工具和设备，也不需要专门的配电室，在各种应用中都能够简化施工、减少占地，直流线路连接也不需要直流汇流箱和直流配电柜等。
（4）组串式逆变器还具有自耗电低、故障影响小、更换维护方便等优势。组串型逆变器出现故障时，只有一串组件会停止发电，整个电站可以照常运作，从而很大程度上降低了损失。
5、接入系统和电能计量
组串式逆变器输出电压400V，接入现有配电系统0.4kV侧母线排，接入点位于生活居住模块配电间内。
在生活居住区配电间光伏发电系统接入点设置计量装置，以计量光伏发电系统的发电量。
6、光伏电站监控系统
本工程设置光伏发电站的监控系统，对电站中的逆变器、环境监测仪等设备进行实时监测，监控软件采用模块化设计，具有实时数据库的坚强支持，对异常数据产生实时报警，并对重要数据进行记录，界面美观大方、报表、趋势等多种数据分析功能，且可以根据不同现场实际情况，提供灵活的通讯解决方案。
结束语
本文研究在远海浮式平台传统供电模式的基础上，浮式平台的上层建筑型式，设置光伏发电装置以作为浮式平台电力供应系统的有效补给，因地制宜的形成了分布式电力供应系统，对于人员生命财产安全、环境保护、可再生能源利用及可持续发展有着重要意义。
参考文献
[1] 张佳丽，浅析大型浮式平台光伏发电装置[J]，科技资讯，2015.
[2] 金永海，试论大型浮式平台在光伏发电的应用[J]，工业技术，2015.endprint
