光伏组件串联数量和环境温度影响探析.docVIP

光伏组件的串联数量及环境温度影响分析 　　摘 要：太阳能电站光伏组件的串联数量受到组件的峰值功率、组件的温度系数、场区温度以及逆变器的技术参数等因素的影响，在按国家规范计算组件串联数的基础上，进一步分析了环境温度对光伏组件串联数量的影响 关键词：光伏组件；串联数量；环境温度 1 概述 设计光伏组件的容量大小以及其方阵的排布连接是光伏发电中最重要的一个环节，根据《光伏发电站设计规范》提供的公式，计算的光伏组件输出功率是标准状态下的峰值输出功率，但在实际使用过程中，光伏组件的输出会受到外界环境的影响而不断降低，灰尘、积雪的覆盖、组件性能的衰减、逆变器的转换效率、设备损耗等都会降低光伏组件的输出。同时，日照、气象等环境条件不可能与标准状态下相同，需要对计算结果根据当地环境条件作出修正。光伏组件的输出功率与光伏组件的串联数量有关，组件电池片的电压在光照条件下会随着温度的升高而降低，从而导致光伏组件的电压会随着温度的升高而降低。文章在根据《光伏发电站设计规范》计算结果的基础上，分析了环境温度变化对光伏组件输出功率影响 2 设备参数及选型 2.1 光伏组件 目前市场占有率比较大的单晶硅光伏组件，技术比较成熟，运行稳定，市场产能较大而且价格比较便宜。项目拟选用单晶硅光伏组件，以其技术参数为例进行光伏电站光伏组件电池串联数的计算 根据《光伏制造行业规范条件》，单晶硅电池组件的光电转换效率不低于15.5%，衰减率1年内不高于3%，25年内不高于20%。国内生产商并网型光伏组件主流峰值功率大多数在185Wp～325Wp之间，以265Wp～275Wp居多。项目拟定装机20MW，考虑到组件数量多，占地面积大，应优先选用单位面积功率大的光伏组件，以减少占地面积、电缆用量和组件间的接触点，降低系统损耗和投资。因此，项目拟选用275Wp单晶硅光伏组件，其主要技术参数见表1： 表1 单晶硅光伏组件技术参数表 2.2 逆变器 根据光伏组件的选型，结合区域实际气候条件和地理环境特征，考虑光伏组件与逆变器选型的匹配性，项目选用500kW/台的逆变器，其主要技术参数见表2： 表2 逆变器主要技术参数表（输入侧） 3 光伏组件的串联数计算 根据《光伏发电站设计规范》（GB50979-2012），光伏组件的串联数量的计算公式如下： 上两式中：Vdcmax为逆变器允许的最大直流输入电压（V）；Vmpptmax为逆变器MPPT电压最大值（V）；Vmpptmin为逆变器MPPT电压最小值（V）；V∞为光伏组件的开路电压（V）；Vpm为光伏组件的工作电压（V）；Kv为光伏组件的开路电压温度系数；K’v为光伏组件的工作电压温度系数；t为光伏组件工作条件下的极限低温（℃）；t’为光伏组件工作条件下的极限高温（℃）；N为光伏组件的串联数（N取整数） 经过初步计算，光伏组件的串联数19？燮N？燮22，在此基础上需根据区域气候条件、光伏组件的技术参数、逆变器MPPT的电压范围，计算不同工况下光伏组件可能达到的开路电压 单个275Wp光伏组件可能最高开路电压为38.08V，当22组串联时开路电压为837.76V，小于逆变器MPPT最大电压850V，满足运行要求 4 讨论 考虑太阳电池组件的温度系数影响，随着太阳电池组件温度增加，开路电压减小；组件温度降低，开路电压增大。为了保证逆变器在当地极限低温条件下能够正常连续运行，在计算电池板串联电压时应考虑当地的最低环温进行计算，得出串联的电池个数和直流串联电压 在计算过程中温度参数常取距离电站最近气象站的多年统计资料，但气象站多位于近郊或城区，电站则多位于远郊或山区，若二者海拔差距不大，由于热岛效应，气象站记录的温度一般高于电站3℃左右；若二者海拔差距较大，由于气温直减率影响，海拔每升高100m，温度还要下降0.65℃左右 还有，计算公式中的温度是光伏组件工作条件下的极限温度，而一天之内的最低气温出现在当地日出前凌晨4时左右，而这段时间光伏组件是不工作的，所以光伏组件工作条件时的极限低温要高于气象站的全天极限低温。同时，由于光伏组件接收的太阳短波辐射，当地12时左右最强；环境温度主要受地面长波辐射影响，当地14时左右最高，一天当中光照最强的时段并不是温度最高的时段。同时由于季节变化，每天日出日落的时间也是不断变化的，从而导致当地每天出现最高、最低温度的时间也是随季节按年不断变化 在满足MPPT电压及最大开路电压的前提下，串联数量越多，所需汇流箱数量越少，组串间并联所需电缆长度相应减少，投资减少，线损降低，增加发电量，项目的经济性能变好，但串联数量受到项目场址的极端低温、组件的峰值功率、组件温度系数等因素的影响。因此，《光伏发电站设计规范》中