在光伏系统中,光伏组件的串并联配置是提升发电效率的关键。合理设计能充分发挥组件性能,降低损耗,提高发电效率。那么,如何设计出最佳光伏组串呢?
一、吃透组件参数,掌握电压计算
设计光伏组串,首先要了解组件的规格和性能参数,像开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、温度系数(Kv)、最大功率点电压(Vm)和电流(Im)等。这些参数决定了系统在不同环境下的表现,其关系体现于组件I-V特性曲线。通常,组串设计采用标准测试条件(STC)下的电性能参数。
其中,电压和电流与逆变器组串设计紧密相关。温度是影响组件开路电压Voc的关键因素,温度系数Kv为负值,意味着组件开路电压随温度升高而降低,随温度降低而升高。所以,设计接入逆变器组件串联数量时,要结合项目地实际环境,特别是低温状况。
开路电压计算公式为:V = Voc×【1 +(T - 25)×Kv】。例如,635W组件在STC条件下,Voc为56.57V,Kv为 - 0.25%,当环境温度为 - 10℃时,开路电压V = 56.57×【1 +( - 10 - 25)× - 0.25%】= 61.5V。
二、关注逆变器参数,把握效率曲线
逆变器是将直流电转换为交流电的核心,其容量与效率决定系统性能。设计组串时,需考虑这些直流侧参数:最大直流输入电压,要考虑温度对组件开路电压的影响;MPPT路数,同一路MPPT下组串的数量、朝向、角度需一致;MPPT工作电压范围;额定工作电压,越接近发电效率越高;每路MPPT最大输入电流 。
逆变器转换效率受工作电压影响,电压过高或过低都会使效率下降,工作电压越接近额定电压,转换效率越高。
三、遵循组串设计原则,确定最佳接入
参考《光伏发电站设计规范(GB 50797 - 2012)》,组串设计需满足两个条件:一是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;二是光伏组件串联后的MPPT电压在逆变器的MPPT电压范围之内 。
确定逆变器最佳接入,要遵循逆变器Vmppt电压越接近额定工作电压,效率越高、发电量收益越好的原则。以1100V三相逆变器为例,额定工作电压600V,635W组件STC条件下Vmp电压47.98V,初步计算最佳串联数量约13块。
考虑实际光照和投资成本,在工作电压允许范围内,单串串联组件数量越多,能减少直流线缆用量,降低系统成本。串联数量增加,接入单台逆变器的支路数量减少,逆变器额定工作电流降低,可减少线缆损耗。从施工角度,为简化接线,单串模块尽量采用偶数串联。综合考虑,1100V三相逆变器最佳配置范围是14 - 16块串联。