关于光伏组件串联设计的思考 |
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引子:在光伏电站设计时,每个光伏组串应该设计成多少个光伏组件?某日从君阳彭总那里获得一份华为给君阳做的光伏组件24串的方案,我认真学习后获得一些心得,与大家分享。 传统光伏组串设计 在《光伏发电站设计规范(GB 50797-2012)》,提出如下公式。
(公式1)
(公式2) N—光伏组件串联个数(N取整数) Kv—光伏组件的开路电压温度系数 K’v—光伏组件的工作电压温度系数 t—光伏组件工作条件下的极限低温 t’—光伏组件工作条件下的极限高温 Voc—光伏组件的开路电压 Vmppt—光伏组件的工作电压 Vdcmax—逆变器允许的最大支流输入电压 Vmpptmax—逆变器MPPT电压最大值 Vmpptmin—逆变器MPPT电压最小值 上述公式也是工程师们常用的设计方法,我自己也一直沿用这个方。然而,在这个公式中,部分参数是无法获得的。 1、工作电压温度系数K’v 各组件厂家的规格参数中,都不会有这一项,一般采用开路电压温度系数Kv进行计算; 2、工作条件下的极限低温t 首先,光伏组件运行后的温度,会高于环境温度的;其次,光伏系统只有在白天才能运行,夜间其实是不运行的。因此,t理论上应该是昼间光伏组件的极限低温。 然而,光伏组件的温度会比环境温度具体高多少?这个尚无定论;但在全国众多的气象站中,只有很少的几个气象站,可以收集到昼间极端高温、昼间极端低温数值,大部分气象站是无法获得的。 因此,极限低温t一般取环境的极端低温。 3、工作条件下的极限高温t’ 如前所述,光伏组件运行后的温度,会高于环境温度的,但具体高多少尚无定论。下图是一张组件温度和环境温度的变化图。
图1 环境温度、辐照度与组件温度的关系 可以看出,组件温度可以比环境温度高出20多度。根据文献《太阳能光伏发电应用中的温度影响》(王建军)介绍,西宁地区可测出背板温度高达70℃。因此,我在计算时,极端高温一般采用环境温度增加25℃、或者直接采用70℃的方案。 例1:以天合260W多晶硅组件为例,假设当地极端低温为-30℃;逆变器最大开路电压为1000V,MPPT电压在420~850V。 表1 天合光伏组件技术参数表
根据上表,Voc=38.2V、Vmppt=30.6V、Kv= K’v =-0.32%/℃,运用GB 50797-2012中公式计算结果如下。 表2 天合260W光伏组件串联数量计算
可以看出,若逆变器最大开路电压为1000V,MPPT电压在420~850V时,则,开路电压:N1≤22;MPPT电压:17≤N2≤23,最终串联个数取22个。 |
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