淺談光伏電站的子站及接線方案設計

李才安

摘要：近年來光伏發電一直是國家大力推廣的一種新能源;目前也已有很多光伏電站建成運行。本文以延安市某1.2MW光伏扶貧發電項目為實例，著重介紹了光伏子站及接線方案的設計。

關鍵字：光伏發電，光伏子站，接線方案

一 光伏電站工程設計

（一）工程概況

該1.2MWp光伏發電站位于陜西省延安市寶塔區，本工程采用“農林光互補”方式建設容量為1.2MWp光伏發電站，電站占用荒地約27.7畝。本工程共建一座升壓站，升壓站以1回10kV架空線路T接到附近10kV公共架空線路并網。

經對比，本工程擬選用多晶硅光伏板并采用豎向固定方式布置。

（二）光伏子方陣設計

1.2MWp光伏發電分系統由2個600kWp光伏發電單元系統組成;每個600kWp光伏發電單元系統主要由1個600kWp太陽電池方陣和1臺500kW光伏并網逆變器組成;項目共2個600kWp光伏發電單元系統。在1個光伏發電單元系統中，600kWp太陽電池組件經并聯后發出的直流電經匯流箱匯流至各自相應的直流防雷配電柜，再接入逆變器直流側，通過逆變器將直流電轉變成交流電。

每2個光伏發電單元系統中的2臺逆變器輸出的交流電由1臺1250kVA升壓變壓器將電壓從270V升至10.5kV，2個光伏發電分系統并聯后，經一回10kV線路T接到附近10kV公共電網架空線路。

光伏電池方陣由光伏電池組件經串聯、并聯組成，一個光伏電池方陣即為一個光伏發電單元系統，包括1臺逆變器與對應的n組光伏電池組串、直流連接電纜等。

光伏電池組件串聯的數量由并網逆變器的最高輸入電壓和最低工作電壓，以及光伏電池組件允許的最大系統電壓所確定，串聯后稱為光伏電池組串;光伏電池組串并聯的數量由逆變器的額定容量確定。

本工程1個1.2MWp太陽電池矩陣，全部采用單一的多晶硅太陽電池組件。每臺逆變器對應的光伏電池組件串、并聯數量如下：

（1）光伏電池組件串聯的數量及輸出電壓驗算：

在不考慮光伏電池組件工作溫度修正系數影響的情況下，該矩陣光伏電池組件在標準測試條件下（光照1000W/m2、工作溫度為25℃），允許的最大串聯數（Smax）及最小串聯數（Smin）分別為：

Smax=Udcmax/Voc=1000/38.24=26（塊）

Smin=Udcmin/Vm =450/29.9=15（塊）

考慮了光伏電池組件工作溫度修正系數影響的情況下，該矩陣光伏電池組串的最高輸出電壓（Vmax）及最低輸出電壓（Vmin）驗算如下：

Vmax=（15～26）×38.24+（15～16）×38.24×（25+29.9）×0.34%=679.7～1108.44V

Vmin=（15～26）×29.9-（15～26）×29.9×（38.24-25）×0.34%=352.07～610.25V

進一步的溫度系數修正驗算表明，該矩陣組件的串聯數選用22為最佳，即：

Vmax=22×38.24+22×38.24×（25+29.9）×0.34%=848.42V

Vmin=22×29.9-22×29.9×（38.24-25）×0.34%=628.19V

故矩陣組件的串聯數為22塊。

該矩陣組件的串聯數在22塊時，其輸出電壓范圍小于逆變器的最高輸入電壓1000V、小于電池組件的最大系統電壓1000V，大于逆變器最低輸入電壓450V。

（2）光伏電池組串的并聯路數N的計算：

按上述最佳光伏電池組件串聯數計算，每一路組件串聯的額定功率容量P1=單塊電池板的容量×22。對應于不同容量的逆變器內的額定功率P2計算，需要并聯的最多回路數N1=P2/P1。

每塊電池的短路電流I 1，不同逆變器允許的最大輸入電流 I 2，對應于不同容量的逆變器內的最大輸入電流計算，需要并聯的最多回路數N2=I 2/ I 1。

取N1和N2兩者之間的較小數，即為最大并聯串數N。

通過計算分析

1）本工程1.2MWp多晶硅電池組件的串、并聯數量如下：

組件串聯數量：22塊

即：22塊265Wp多晶硅太陽電池組件組成1個組串（1路）

組串并聯數量：206路

即：206路多晶硅太陽電池組件串組成1個1.2MWp多晶硅太陽電池矩陣（1個發電分系統）

根據對1.2MWp多晶硅太陽電池矩陣的組件串聯數量及組串并聯數量設計計算，1.2MWp多晶硅太陽電池矩陣的組件數量及發電容量如下：

265Wp多晶硅太陽電池組件數量：4532塊

發電容量：1.2MWp（標稱容量為1MW）

（三）方陣接線方案

1.2MWp直流發電系統中，多晶硅太陽能電池組件數量為4532塊，每塊265Wp;匯流箱14個;直流防雷配電柜2個;500kW逆變器2個;1250kVA的油式分裂升壓變1臺。

直流系統主要設備安裝方式：匯流箱可直接安裝在電池組件支架上，戶外壁掛式安裝，防水、防銹、防曬，滿足室外安裝使用要求;直流防雷配電柜、逆變器、油浸式分裂升壓變均安裝在室外。

逆變器和10kV出線柜放置在逆變升壓配電室，逆變升壓配電室布置于1.2MWp光伏發電分系統中，便于直流電纜引接，節省電纜，降低電壓損失。

（四）電氣主接線

1.2MWp光伏發電系統通過1回10kV架空線路T接到附近10kV公共電網架空線路。

10kV線路采用單母線接線形式。

220/380V所用電接線：采用單母線接線方式。開關站的所用電電源一路引自市政380V電源。

二 結語

本文通過1.2MWp光伏發電系統的設計，著重介紹了光伏子站及接線方案的計算方法及設計，以供同行設計參考，共同提高設計水平。

參考文獻

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