【学员提问】光伏组件串联数的设计考虑线损吗?

【学员提问】光伏组件串联数的设计考虑线损吗?

前不久,一位学员A和我交流光伏电站的组串设计问题,他对光伏电站设计规范提出了一些疑问,然后分享了他的计算方法。

我们先来看下设计规范,

光伏电站设计规范关于组件串联数的计算:

同一光伏组件串中各光伏组件的电性能参数宜保持一致,光伏组件串的串联数应按下列公式计算:
【学员提问】光伏组件串联数的设计考虑线损吗?
 
式中: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;
N ——光伏组件串联数(N取整);
t——光伏组件昼间环境极限低温(℃);
t’——工作状态下光伏组件的电池极限高温(℃);
Vdcmax——逆变器和光伏组件允许的最大系统电压,取两者小值(直流,V)
VMPPTmin——逆变器MPPT电压最小值(V);
Voc ——光伏组件的开路电压(V);
Vpm——光伏组件最佳工作电压(V)。
 
光伏组件的工作电压温度系数K’v很难测量,如果组件厂商无法给出,可采用光伏组件的开路电压温度系数Kv值替代。

光伏组件串联数的设计由项目地极限温度、光伏组件本身参数和逆变器参数等决定。

学员A认为:以上理论计算并未考虑组件的串接匹配电压损失和连接线缆的电压降等情况

那么他具体怎么算呢?来看一个算例。
光伏组件串联以后电压增加,串联数量越多,组串两段输出电压U0越高,值得注意的是,组串至逆变器直流侧也是有一段较长的直流电缆,此段的压降记为△U1,因此到达逆变器直流侧的电压U2可表示为:

U2 = U0 – U1

如果组件串的组件之间存在失配,记失配损失为β,那么输出的电压为U0*(1-β),上述公式可修正为:

U2 = U0*(1-β)- U1  

假设某光伏组件的参数如下:

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组串逆变器的参数如下:

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假设某项目地的极限低温为-15℃,极限高温为45℃。由设计规范可计算得:

12.7 ≤ N ≤ 26.4

对于一个1500V系统,按环境温度理论计算应配置为26块一串的组件,若选择27会超31.26V。
 
假设组串按27块组件设计,每个组串至组串逆变器最短接线为100米(正负线总共),按1*4平方的光伏专用电缆,电阻为0.0047欧/米。

可计算出STC条件下电缆的压降为:

U=9.65*0.0047*100=4.5355(V)

直流线缆电压损失率为4.5355/50.10/27=0.34%。
 
组件串联电压损失率若为2%,则27组串电压失配损失为:

Up=1531.26*0.02=30.63(V)

最终接到逆变器上的电压,在理论极端温度下的电压为:


U2=1531.26-4.5355-30.63=1496.09(V)


算到这里,学员A认为:串接27块组件是满足系统要求的。


不知大家有没有发现什么问题?


【笔者】:其实从上述计算过程可知,1531.26V电压是组串的开路电压,而4.5355及30.63电缆压降是电缆上有电流时才能产生,在开路状态下,压降应为0V,因此上述计算过程明显存在问题,按照规范,组件的串联数设计应为26块。

 
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