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光伏发电系统设计步骤

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1.掌握当地基本数据

光伏发电系统设计步骤

在开发初始阶段,要获取光伏系统安装地点、当地的气象资料以及地理条件等。


2.现场勘察

了解安装现场地形、地貌,考察光伏方阵安装合适朝向,观察场址周边有无阴影遮挡,以免直接影响系统效率。


3.选择合适的并网逆变器

在确定合适的逆变器时通常考虑以下几方面:

确定系统并网还是离网、额定功率和最大电流、电源转换效率、最大可接入MPPT、成本问题等。


对于一定容量的大型光伏电站,如何配置逆变器要仔细考虑,因为逆变器有不同的规模和型号,其可接入条件及对系统效率产生的影响均不同。例如设计2MW的光伏电站,是选择容量较大的2台1MW的逆变器,还是选择4台容量较小的500kW逆变器,或者更小容量的20台100kW型逆变器。


这要从多方面考虑,功率较大的逆变器效率较高,单位造价也比较便宜,维护也相对容易,不同MPPT连接数目的逆变器,可接MPPT路越多的,每条MPPT可适应组串并联时存在不同功率点的情况也越多,追踪能力更好,适应性更强,综合效率更高。


但是在较大容量逆变器连接组件支路时,就有可能使组件间配置不灵活:集中式逆变器每路MPPT连接支路数较多,由于在排布时受到地形影响,导致组件方位角不完全一致,其MPPT最大功率跟踪点会产生偏差,造成发电量不匹配损失,影响系统发电量。当功率太大的逆变器在投入或退出时,会对电网电能质量产生较大问题,在出现故障、停机时,也会出现较为严重的后果。


相对于集中式逆变器,容量型号较小的组串式逆变器则有着较好的最大功率跟踪优势,由于其连接组串支路较少,控制支路MPPT效率更高,这也造成了其在项目中使用数目较多,单位千瓦造价较高。超过40台的组串式逆变器并联在一起还会造成总谐波叠加,影响电能质量,易造成故障,使投资成本提高。


综合来讲,配备几台逆变器要结合项目场址建设条件、容量规模、进行多因素综合评估,还要考虑逆变器单价,进行合理经济性分析后,确定安全可靠的方案,决定逆变器型号与规格。


4.确定光伏系统并网方式

根据光伏系统容量等级,按照有关规定,确定光伏系统并网方式,明确与电网的连接节点,落实拟接入变电站的位置及连接方法。


5.确定光伏组件的串、并联数目

根据逆变器的输入电压范围取中间值,与所采用的光伏组件的最佳输出电压相除,可得出光伏组件的串联数目。要尽量使得光伏组串的工作电压处在逆变器的MPPT电压范围的中部。

例如:采用100kW的逆变器,其输入电压为450-820V,其中间值为635V。如果安装的光伏组件功率为270W,其最佳输出电压为31.1V,即可将20块组件串联为一条组串(理想状态下),组件输出电压是622V,每个组件串功率为5400W,然后根据方阵容量,确定逆变器可接受组串条数,即组串的并联数目。


6.计算光伏方阵的最佳倾角及实际工程合适倾角

根据当地长期水平面上太阳辐射量的数据,计算出倾斜面上的全年辐射量接收最多的所对应组件布置倾角,即太阳光伏阵列最佳倾角,同时获得各月辐照量,日均辐照量。确定最佳辐射量倾角后,还要根据现场踏勘考察项目场址的实际地理情况,参考地面坡度、山峰山谷情况,在不大范围影响辐照量情况下,可适当调整组串间的安装倾角、方位角。然而在不同倾角、方位角下,组串间产生电压,电流(理想条件下)有较大出入,从而影响接入逆变器的MPPT跟踪点,降低系统发电量。因此在倾角布置时,最佳倾角不一定就是最优方案,要根据场址实际情况来确定最后的工程安装倾角和方位角。


7.进行现场总体设计、确定方阵布局

根据现场情况,确定组件最后安装方案,包括其它如线缆走向、汇流箱位置等具体措施。


8.确定辅助设备的配置及型号

按照有关技术规范,确定光伏系统中需要配置的交直流配电柜,防雷开关,升压变压器等辅助设备的选型。


9.估算发电量,评估发电成本、社会及经济效益

根据光伏发电量计算公式:

计算得出发电量,可进行项目投资成本,经济收益计算。


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