光伏电站系统设计 光伏电池板组件串联数量计算 光伏阵列运行方式 逆变器选型 集电线路 光伏储能
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在工程设计阶段，光伏项目的方阵组串布置对发电量影响很大，方阵前后排间距、东西组串间距要精细化。光伏直流侧主发电设备选型时，没有绝对固定的模式，重点根据项目地理位置、海拔高度、地形特点、光照条件等，以组件、逆变器、支架、容配比系统四要素的不同搭配结合系统四要素变量进行多种组合，按照度电成本最优的思路，确定最优系统配置方案。支架结构形式和支架基础，应确保安全可靠，重点考虑施工和安装方便。光伏系统的关键技术路线为: 组件、逆变器、支架、容配比的综合配置，对比比较如下： (1)组件。单晶单面发电组件：单面发电，发电量略低，价格便宜，用于地面反射率低，如草地场景。单晶双面发电组件：用于地面反射率高如戈壁场景，价格略高，发电量略高。 (2)逆变器。组串式逆变器：台数多、重量轻、发电量高、价格略高。集中式逆变器：台数少、重量大、发电量较低、价格便宜。 (3)支架。固定式支架：全地形适用、价格便宜、发电量低。固定可调式支架：平地/缓丘适用、价格适中、发电量适中。平单轴跟踪支架：平地适用、价格高、发电量高。 (4)容配比。利用组件出力特性、系统出力折减和逆变器允许直流侧超装的特性，增大直流侧装机容量，节约逆变器、交直流电缆和变压设备投资。超配带来了峰值功率削峰的问题，但发电总量的变大对应总投资的此消彼长后，能演化出一个反抛物线函数曲线，确定最优容配比。具体选型原则，如下： 光伏组件选型 推荐选用高效单晶硅组件。在价格接近的前提下，应优先选用峰值功率较大的电池组件。在地形等条件允许的情况下，优先采用1500V系统，择优选择单面或双面组件。光伏电池板阵电压设计需要考虑以下三个因素：组串开路电压不超过并网逆变器最高输入直流电压；组件的电压随温度变化的温度系数；逆变器的MPPT电压范围。半导体电压随温度的变化而变化，这种变化的系数，称为电压温度系数，太阳能电池片发电原理是根据P-N结及空穴电子对原理（光生伏打效应）实现的，属于半导体，因此电池片/组件的电压也会随着温度的变化而变化。一般情况下数值大约为-0.35％/℃（具体根据组件出厂参数），意思是温度每降低（升高）1摄氏度，电压升高（降低）基准电压的0.35%。一般组件标准工作条件是温度25℃，此时的电压定为基准电压；那么低于25℃，电压就升高，反之降低。电压发生变化，相应的组件串电压就会发生变化，尤其是在冬夏温差大的地方。因此，在光伏电站设计过程中，必须根据当地最低/最高温度，计算出电压变化范围，参考逆变器最大功率跟踪电压范围，选择合适的组件数。结合三因素，举例光伏电池板组件串联数量多少可满足逆变器高效工作，计算如下： 举例说明 光伏项目所在某地气象数据表明，地表最低气温-13.8℃，最高气温37.2℃。选用的组件，在标准工作条件下，开路电压37.5V，峰值电压31.4V，开路电压温度系数-0.35％/℃。选用的逆变器最大功率跟踪电压（MPPT）范围450V-820V，最高可承受电压900V。 那么在方案设计时，要考虑的是：电池组件的温度变化范围应为-20℃～＋65℃（+表示上升，-表示降低）。则： 当－20℃时，电池组件的开路电压变化幅度为：[（－20℃）－25℃]×（-0.35％/℃）×37.5V=+5.9V；最佳功率点电压变化幅度为：[（－20℃）－25℃]×（-0.35％/℃）×31.4V＝+4.945V。 当＋65℃时，电池组件的开路电压变化幅度为：(65℃－25℃)×（-0.35％/℃）×37.5V＝-5.25V；佳功率点电压变化幅度为：(65℃－25℃)×（-0.35％/℃）×31.4V＝-4.396V。 以上计算可知在上述气象条件下，组件最低峰值电压27V，最高开路电压43.4V。因此考虑温度变化后的每串太阳电池组件数的选择范围为： Nvmt=450V÷(31.4V-4.396V)=16.6块 Nvoct=820V÷(31.4V+4.945V)=22.56块 Nmax=900V÷(37.5V+5.9V)=20.73块 当组件最低峰值电压输出时，有17块组件串联满足MPPT下限电压输入条件；组件最大峰值电压输出时，有22块串联满足MPPT上限电压输入。最高可承受电压900V条件下输出时，有21块组件就达到逆变器最高电压输入限制。结论就是：根据上述计算结果，系统最优宜选择20块组件串联方式，可满足逆变器安全、可靠、高效工作。 光伏阵列运行方式 集中式并网光伏电站组件主要有最佳倾角（全年发电量最大时的倾角）固定式、倾角可调式、水平单轴跟踪式、斜单轴跟踪式以及双轴跟踪式等。在35°以上纬度区域，宜采用最佳倾角固定式或倾角可调式支架；在35”以下纬度区域，综合考虑场地地形条件等因素可采用水平单轴、固定式等不同支架形式进行搭配。支架倾角角度设计一般采用PVSYST4等相关设计软件来进行辅助设计，下表是采用计算机进行计算对我国部分主要城市对于负载负荷均匀或近似均衡的最佳辐射倾角，以供选用参考： 主要城市对于负载负荷均匀均衡的阵列运行支架组件最佳辐射倾角
光伏阵列安装及运行应考虑：光伏方阵南北方向和东西方向间距，宜使每天当地真太阳时 9:00~15:00时段内东西向、南北向互不遮挡。跟踪式方阵应采用反向跟踪技术。光伏组件的最低点距地面的距离不宜低于500mm，并大于当地的最大积雪深度和洪涝水位设防标准。支架安装结构图，参考如下：
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