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逆变器最佳组串及容配比设计
2020-06-04

  在光伏系统中,随着技术的发展成熟,组件与逆变器容配比不断发生变化,不再是按1:1配,因为光照条件、安装角度、线路损耗等各种因素,组件效率无法达到100%输出,大部分时间可能只有70%额定功率左右,即便天气非常好时只能达到90%的额定功率,这就造成逆变器的功率不能完全利用,有部分浪费。


  那么到底如何设计组串?

  每个光伏组串应该接入多少块光伏组件?逆变器接入多少光伏组串最为合适?


  01 组件的参数


  标准测试条件(STC)


  在进行组串设计的时候,通常选择组件在STC条件下的电参数。地面电池或组件的标准测试条件为:大气质量 AM1.5 ,太阳的辐照度 1000W/m²,电池的工作温度 25℃。


  组件开路电压的温度系数Kv


  组件的开路电压的温度系数 Kv 是一个负值,这个特性决定了组件的开路电压会随着温度的升高而降低,会随着温度的降低而升高。

  ▲组件参数及I-V特性曲线


  温度对组件开路电压影响


  辐照度对组件电压、电流的影响



  02 逆变器参数

  最大直流输入电压:逆变器最大输入电压值,需要考虑实际温度对组件开路电压值的影响;

  MPPT路数:同一路MPPT下的组串接入,数量、朝向、角度要一致;

  MPPT工作电压范围:逆变器允许工作的Vmppt电压范围;

  额定工作电压:逆变器工作电压越接近额定工作电压,发电效率越佳。


  逆变器效率曲线图


  03 光伏组串设计的一般原则


  参考《光伏发电站设计规范(GB 50797-2012)》提出如下组串设计公式,同时满足两个条件:

  光伏组件串联后的最大开路电压低于逆变器的最大接入电压;

  光伏组件串联后的MPPT电压在逆变器的MPPT电压范围之内。

  ★公式(1)参数含义

  Vdcmax:逆变器最大输入电压;

  分母参数前面已做介绍。


  ★公式(2)参数含义

  Vmpptmin:逆变器的MPPT输入最小电压;

  Vmpptmax:逆变器的MPPT输入最大电压;

  t′:组件安装处极限高温 t:组件安装处极限低温;

  Vpm:组件峰值功率电压 ;

  Kv′:组件峰值功率电压的温度系数。


  逆变器可接入的组串数量范围计算


  以MAX 80KTL3 LV逆变器和420W组件为例,假设当地极端低温为-25℃,极限高温为50℃;逆变器最大开路电压为1100V,MPPT电压在200~1000V。

  公式(1):N≤19.44 公式(2):5.29≤N≤21.31

  故N(取整)的取值范围是6~19之间,即在考虑当地环温情况下,逆变器可接入数量为 6~19 块一串。


  如何确定逆变器最佳接入?


  原则:逆变器Vmppt电压越接近额定工作电压,效率越高,发电量收益越好,则串联数量最佳。


  设计:MAX 80KTL3-X LV额定工作电压为600V,420W组件STC条件下,Vmp电压为40.8V,初步计算最佳串联数量为600/40.8≈15块;


  推荐接入方案:


  固定组件数量如何计算逆变器配板方式


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


  分析

  1)逆变器为7路MPPT,可允许7种不同的组件串联数量,每路MPPT下组串数量要一致;

  2)设计原则为每组接入串联数量接近最佳串联数量15块。


  设计


  合理的容配比,有效降低LCOE



  04 容量和配置的比例如何设计?


  ★过去电站设计原则:

  组件成本高,占系统成本大;以发电量最大化为原则。


  ★未来电站设计原则:

  组件成本快速下降,以LCOE最低为原则更高容配比、更优的 组件布局设计等。


  总结


  通过逆变器厂家提供的额定工作电压参数可以很快的计算出最佳组串数量;

  组串在串联时增加电压,并联时则增加电流。晶硅组件接入逆变器一般是单串,考虑电压即可。双面组件和大功率组件还要考虑组串电流,这个我们下期再讲。

  当逆变器具备1.1倍过载能力,容配比情况则可按照逆变器额定输出的1.1倍来考虑适当多配组件,计算时考虑逆变器可接入组串数。


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