在進(jìn)行光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，最常見的問題就是每個光伏組串應(yīng)該接入多少個光伏組件，以及逆變器接入多少光伏組串最為合適。光伏組串的設(shè)計(jì)不僅跟組件規(guī)格有關(guān)，還跟逆變器的規(guī)格和安裝地點(diǎn)的溫度、日照強(qiáng)度等情況有所關(guān)聯(lián)，缺失任何一項(xiàng)條件都不能得到正確合理的設(shè)計(jì)。

第一步：了解組件的參數(shù)，主要關(guān)注以下兩點(diǎn)。

1、標(biāo)準(zhǔn)測試條件(STC)

太陽能光伏電池或組件標(biāo)注的參數(shù)，通常是在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下測得的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行組串設(shè)計(jì)的時候，通常選擇組件在STC條件下的電參數(shù)。地面電池或組件的標(biāo)準(zhǔn)測試條件為：大氣質(zhì)量AM1.5，太陽的輻照度1000W/m2，電池的工作溫度25℃。

2、組件開路電壓的溫度系數(shù)Kv

在進(jìn)行組串設(shè)計(jì)時，要考慮溫度對組件開路電壓的影響，要用開路電壓、溫度系數(shù)、當(dāng)?shù)貥O端溫度等，進(jìn)行最大開路電壓和MPPT電壓范圍的計(jì)算，與逆變器進(jìn)行匹配。而組件的開路電壓的溫度系數(shù)Kv是一個負(fù)值，這個特性決定了組件的開路電壓會隨著溫度的升高而降低，會隨著溫度的降低而升高。

以常用的晶科260Wp多晶硅組件為例

第二步：根據(jù)參數(shù)，計(jì)算出組串?dāng)?shù)據(jù)。

首先設(shè)N為組串組件數(shù)(取整數(shù))，《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50797-2012)》提出如下組串設(shè)計(jì)公式：


(1)式中：

Vdcmax——逆變器最大輸入電壓;

t——組件安裝處極限低溫;

Voc——電池組件開路電壓;

Kv——組件開路電壓的溫度系數(shù);

(2)式中：

Vmpptmin——逆變器的MPPT輸入最小電壓;

Vmpptmax——逆變器的MPPT輸入最大電壓;

t′——組件安裝處極限高溫;

t——組件安裝處極限低溫;

Vpm——組件峰值功率電壓;

Kv′——組件峰值功率電壓的溫度系數(shù);

根據(jù)以上公式我們需特別注意三點(diǎn)：

1、工作電壓溫度系數(shù)Kv

2、工作條件下的極限低溫t

3、逆變器最大輸入電壓Vdcmax

其中，第3點(diǎn)逆變器的最大輸入電壓Vdcmax，其取值其實(shí)跟組件的最大系統(tǒng)電壓有關(guān)系，由于組串串聯(lián)后的開路電壓不能超過組件的最大系統(tǒng)電壓(一般有1000V和1500V之分)，故Vdcmax的取值是逆變器的最大輸入電壓和組件的最大系統(tǒng)電壓這兩者中小的一個。

Growatt 30000TL3-S逆變器為例，假設(shè)當(dāng)?shù)貥O端低溫為-25℃，極限高溫為50℃;逆變器最大開路電壓為1000V，MPPT電壓在450~800V。


根據(jù)以上可知，Voc=38.1V，Vpm=31.1V，Vmpptmin=450V，Vmpptmax=800V，Kv= Kv′=-0.31%/℃，運(yùn)用上述公式得出結(jié)果

N1≤22.72

15.68≤N2≤22.27

N只能取整數(shù)，所以N的初步取值范圍是16~22之間。

第三步：容量和配置的比例設(shè)計(jì)，需要了解以下兩個情況。

1、實(shí)際工作情況下，光伏組件的輸出會受到外在環(huán)境的影響而降低。泥土、灰、積雪的覆蓋和組件性能的慢慢衰減都會降低光伏組件的輸出。另外，逆變器的轉(zhuǎn)換效率，以及電纜等系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的損耗也會影響光伏組件實(shí)際輸出的電流。

如圖1所示，直流側(cè)損耗通常在7-11%左右,逆變器損失

約1-2%，總損耗約為8-13%(此處所說的系統(tǒng)損耗不包括逆變器后面交流線路損耗部分)。


圖1 分布式光伏系統(tǒng)各環(huán)節(jié)損耗組成

在組件容量和逆變器容量相等的情況下，由于客觀存在的各種損耗，逆變器實(shí)際輸出最大容量只有逆變器額定容量的90%左右。

2、光伏系統(tǒng)中的系統(tǒng)損耗客觀存在，可以通過適當(dāng)提升組件配比，補(bǔ)償能量在傳輸過程中的系統(tǒng)損耗，使得逆變器可達(dá)到滿功率工作的狀態(tài)。

如圖2所示，可通過將容配比從1:1提升到1.1:1，使得逆變器在光照最好的時候能達(dá)到滿載輸出，提高了逆變器的利用率。


圖2 超配前后光伏逆變器輸出功率對比

根據(jù)上述步驟中的案例公式的結(jié)果：

我們可以得出Growatt 30000TL3-S逆變器每路MPPT最大輸入電流是34A，晶科260Wp組件最佳工作電流是8.37A，一般工作狀態(tài)的電流都比Imp小，短路電流是8.98A，結(jié)合前面容配比計(jì)算，綜上所述，當(dāng)N取值21~22，接6串，PV功率達(dá)到32.76kw~34.32kw時最為合適。