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【光伏小知識】分布式光伏系統快速配板設計

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2017-12-19     瀏覽次數:    

  第一步:了解組件的參數,主要關注以下兩點。

  1、標準測試條件(STC)
  太陽能光伏電池或組件標注的參數,通常是在標準測試條件下測得的數據。在進行組串設計的時候,通常選擇組件在STC條件下的電參數。地面電池或組件的標準測試條件為:大氣質量AM1.5,太陽的輻照度1000W/m2,電池的工作溫度25℃。
  2、組件開路電壓的溫度系數Kv
  在進行組串設計時,要考慮溫度對組件開路電壓的影響,要用開路電壓、溫度系數、當地極端溫度等,進行最大開路電壓和MPPT電壓范圍的計算,與逆變器進行匹配。而組件的開路電壓的溫度系數Kv是一個負值,這個特性決定了組件的開路電壓會隨著溫度的升高而降低,會隨著溫度的降低而升高。
  以常用的晶科260Wp多晶硅組件為例:
  光伏系統
  第二步:根據參數,計算出組串數據。
  首先設N為組串組件數(取整數),《光伏發電站設計規范(GB 50797-2012)》提出如下組串設計公式:
  光伏系統
 ?。?)式中:
  Vdcmax——逆變器最大輸入電壓;
  t——組件安裝處極限低溫;
  Voc——電池組件開路電壓;
  Kv——組件開路電壓的溫度系數;
 ?。?)式中:
  Vmpptmin——逆變器的MPPT輸入最小電壓;
  Vmpptmax——逆變器的MPPT輸入最大電壓;
  t′——組件安裝處極限高溫;
  t——組件安裝處極限低溫;
  Vpm——組件峰值功率電壓;
  Kv′——組件峰值功率電壓的溫度系數;
  根據以上公式我們需特別注意三點:
  1、工作電壓溫度系數Kv
  2、工作條件下的極限低溫t
  3、逆變器最大輸入電壓Vdcmax
  其中,第3點逆變器的最大輸入電壓Vdcmax,其取值其實跟組件的最大系統電壓有關系,由于組串串聯后的開路電壓不能超過組件的最大系統電壓(一般有1000V和1500V之分),故Vdcmax的取值是逆變器的最大輸入電壓和組件的最大系統電壓這兩者中小的一個。
  Growatt 30000TL3-S逆變器為例,假設當地極端低溫為-25℃,極限高溫為50℃;逆變器最大開路電壓為1000V,MPPT電壓在450~800V。
  01.jpg
  根據以上可知,Voc=38.1V,Vpm=31.1V,Vmpptmin=450V,Vmpptmax=800V,Kv= Kv′=-0.31%/℃,運用上述公式得出結果:
  N1≤22.72
  15.68≤N2≤22.27
  N只能取整數,所以N的初步取值范圍是16~22之間。
  第三步:容量和配置的比例設計,需要了解以下兩個情況。
  1、實際工作情況下,光伏組件的輸出會受到外在環境的影響而降低。泥土、灰、積雪的覆蓋和組件性能的慢慢衰減都會降低光伏組件的輸出。另外,逆變器的轉換效率,以及電纜等系統內設備的損耗也會影響光伏組件實際輸出的電流。
  如圖1所示,直流側損耗通常在7-11%左右,逆變器損失
  約1-2%,總損耗約為8-13%(此處所說的系統損耗不包括逆變器后面交流線路損耗部分)。
  光伏系統
  圖1 分布式光伏系統各環節損耗組成
  在組件容量和逆變器容量相等的情況下,由于客觀存在的各種損耗,逆變器實際輸出最大容量只有逆變器額定容量的90%左右。
  2、光伏系統中的系統損耗客觀存在,可以通過適當提升組件配比,補償能量在傳輸過程中的系統損耗,使得逆變器可達到滿功率工作的狀態。
  如圖2所示,可通過將容配比從1:1提升到1.1:1,使得逆變器在光照最好的時候能達到滿載輸出,提高了逆變器的利用率。
  光伏系統
  圖2 超配前后光伏逆變器輸出功率對比
  根據上述步驟中的案例公式的結果:
  我們可以得出Growatt 30000TL3-S逆變器每路MPPT最大輸入電流是34A,晶科260Wp組件最佳工作電流是8.37A,一般工作狀態的電流都比Imp小,短路電流是8.98A,結合前面容配比計算,綜上所述,當N取值21~22,接6串,PV功率達到32.76kw~34.32kw時最為合適。
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