光伏电站设计中组件串数的计算方法

科技   2024-12-06 17:30   河北  

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在某屋面光伏项目中,光伏电站计划通过10kV线路接入某变电站并入公网。该变电站配置有一台50MVA的主变,其变比为110kV/10kV,且10kV母线的短路容量为150MVA。光伏电站计划安装的单晶组件总数为17544块,每块组件的功率为285Wp。考虑到该地区的每日峰值日照小时数为3.9467046小时,以及电池组件的温度变化范围从-20℃至+65℃,我们需要对光伏组件串的最大串数及建议串数范围进行计算。
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首先,我们明确并网逆变器的关键参数:逆变器最大功率跟踪电压范围:450V-820V、逆变器最高可承受电压:900V、逆变器额定输出功率:500kW;

接着,我们分析光伏组件的参数:光伏组件的开路电压:37.5V、光伏组件的峰值电压:31.4V、光伏组件的开路电压温度系数:-0.35%(即温度每变化1℃,开路电压变化-0.35%)

为了确定光伏组件串的最大串数,我们需要考虑在最低温度(-20℃)下,逆变器能承受的开路电压条件。根据温度系数,我们可以计算出在-20℃时,光伏组件的开路电压为:
由于逆变器最高可承受电压为900V,我们可以通过以下公式计算出最大串数N:
但考虑到逆变器最大功率跟踪电压范围(450V-820V),我们还需要进一步计算在此范围内的组件串数。以最低跟踪电压450V为例,计算组件串数N的下限:

同理,以最高跟踪电压820V为例,计算组件串数N的上限:
综合以上计算,并考虑到一定的安全裕量,我们得出光伏组件串的最大串数为20串,串数范围为17串至20串。这是因为在实际应用中,我们需要确保组件串的电压在逆变器的最大功率跟踪范围内,并且不超过逆变器的最高可承受电压。

因此,对于该屋面光伏项目,建议的光伏组件串数为20串,且串数范围应控制在17串至20串之间,以确保系统的安全、高效运行。

在光伏发电系统中,光伏组件的串联数是决定整个系统性能和效率的关键因素之一。


首先,需要明确几个关键的参数和概念:


光伏组件的开路电压(Voc):这是光伏组件在没有任何负载时的输出电压。它通常比工作电压要高,是组件在最大光照条件下的最大电压输出。


光伏组件的工作电压(Vmp):这是光伏组件在最大功率点(MPP)时的输出电压。在实际应用中,工作电压是组件在连接负载后,能够稳定输出的电压值。


逆变器的最大直流输入电压(Vdc_max):逆变器是光伏发电系统中将直流电转换为交流电的关键设备。它的最大直流输入电压限制了系统能够接入的最大直流电压值。


逆变器的MPPT电压范围(Vmppt_min, Vmppt_max):MPPT(最大功率点跟踪)是逆变器的一种功能,它能够在不同的光照和温度条件下,自动调整工作电压,使光伏组件输出最大功率。


基于以上参数,光伏组件串的串联数可以通过以下步骤进行计算:


确定光伏组件在不同温度下的电压输出:由于光伏组件的电压输出会受到温度的影响,因此需要根据光伏组件的开路电压温度系数(通常为负值),计算组件在极端高温和低温下的开路电压和工作电压。


计算串联后的电压范围:将单个光伏组件的电压输出乘以预期的串联数(N,取整),得到串联后的电压范围。这个范围应该位于逆变器的最大直流输入电压和MPPT电压范围之间。


调整串联数以满足电压要求:通过迭代计算,不断调整串联数N,直到串联后的电压范围满足逆变器的要求。通常,需要确保串联后的开路电压略低于逆变器的最大直流输入电压,同时工作电压处于逆变器的MPPT电压范围内。


考虑其他因素:在实际应用中,还需要考虑光伏组件的不均匀性、阴影效应、线路损耗等因素对系统性能的影响。这些因素可能会导致实际输出电压与计算结果存在一定的偏差。因此,在计算串联数时,通常需要预留一定的裕量,以确保系统的稳定性和可靠性。


综上所述,光伏组件串的串联数计算是一个复杂而细致的过程,需要综合考虑多个因素。通过合理的计算和设计,可以确保光伏发电系统在各种条件下都能够高效、稳定地运行。

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