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逆變器最佳組串及容配比設計
2020-06-04

  在光伏系統中,隨著技術的發展成熟,組件與逆變器容配比不斷發生變化,不再是按1:1配,因為光照條件、安裝角度、線路損耗等各種因素,組件效率無法達到100%輸出,大部分時間可能只有70%額定功率左右,即便天氣非常好時只能達到90%的額定功率,這就造成逆變器的功率不能完全利用,有部分浪費。


  那么到底如何設計組串?

  每個光伏組串應該接入多少塊光伏組件?逆變器接入多少光伏組串最為合適?


  01 組件的參數


  標準測試條件(STC)


  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℃。


  組件開路電壓的溫度系數Kv


  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。

  ▲組件參數及I-V特性曲線


  溫度對組件開路電壓影響


  輻照度對組件電壓、電流的影響



  02 逆變器參數

  最大直流輸入電壓:逆變器最大輸入電壓值,需要考慮實際溫度對組件開路電壓值的影響;

  MPPT路數:同一路MPPT下的組串接入,數量、朝向、角度要一致;

  MPPT工作電壓范圍:逆變器允許工作的Vmppt電壓范圍;

  額定工作電壓:逆變器工作電壓越接近額定工作電壓,發電效率越佳。


  逆變器效率曲線圖


  03 光伏組串設計的一般原則


  參考《光伏發電站設計規范(GB 50797-2012)》提出如下組串設計公式,同時滿足兩個條件:

  光伏組件串聯后的最大開路電壓低于逆變器的最大接入電壓;

  光伏組件串聯后的MPPT電壓在逆變器的MPPT電壓范圍之內。

  ★公式(1)參數含義

  Vdcmax:逆變器最大輸入電壓;

  分母參數前面已做介紹。


  ★公式(2)參數含義

  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。


  逆變器可接入的組串數量范圍計算


  以MAX 80KTL3 LV逆變器和420W組件為例,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1100V,MPPT電壓在200~1000V。

  公式(1):N≤19.44 公式(2):5.29≤N≤21.31

  故N(取整)的取值范圍是6~19之間,即在考慮當地環溫情況下,逆變器可接入數量為 6~19 塊一串。


  如何確定逆變器最佳接入?


  原則:逆變器Vmppt電壓越接近額定工作電壓,效率越高,發電量收益越好,則串聯數量最佳。


  設計:MAX 80KTL3-X LV額定工作電壓為600V,420W組件STC條件下,Vmp電壓為40.8V,初步計算最佳串聯數量為600/40.8≈15塊;


  推薦接入方案:


  固定組件數量如何計算逆變器配板方式


  舉例:北面94塊400W組件,南面一共30塊425W和96塊420W,接MAX 80KTL3 LV,組件如何配板效益最好?


  分析

  1)逆變器為7路MPPT,可允許7種不同的組件串聯數量,每路MPPT下組串數量要一致;

  2)設計原則為每組接入串聯數量接近最佳串聯數量15塊。


  設計


  合理的容配比,有效降低LCOE



  04 容量和配置的比例如何設計?


  ★過去電站設計原則:

  組件成本高,占系統成本大;以發電量最大化為原則。


  ★未來電站設計原則:

  組件成本快速下降,以LCOE最低為原則更高容配比、更優的 組件布局設計等。


  總結


  通過逆變器廠家提供的額定工作電壓參數可以很快的計算出最佳組串數量;

  組串在串聯時增加電壓,并聯時則增加電流。晶硅組件接入逆變器一般是單串,考慮電壓即可。雙面組件和大功率組件還要考慮組串電流,這個我們下期再講。

  當逆變器具備1.1倍過載能力,容配比情況則可按照逆變器額定輸出的1.1倍來考慮適當多配組件,計算時考慮逆變器可接入組串數。


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