古瑞瓦特 | 光伏离网系统的设计选型

光伏离网系统设计其实并不复杂。但在日常中发现很多人对离网系统心存畏惧，想做离网项目，又不知如何下手，常处于两难的境地。

本文希望通过简易、浅显的语言，让大家清楚如何成功做一套光伏离网电站。

/1、离网系统的价值

通过长期总结来看，离网系统主要基于以下几个出发点：

(1)没有办法使用市电(电网)的地方，如山上、船上、车上、野外等。这是最典型的离网系统需求;80%以上的使用者都是因为不方便用市电，想通过离网系统实现供电。

(2)有市电、但经常出现不规则停电的地区。当停电的时候，可通过光伏离网系统继续供应负载，满足持续用电需求。

(3)有市电、但希望通过离网系统降低电费。离网系统不光可以通过光伏组件来充蓄电池，也可以在费率低的时候通过设置市电给蓄电池充电，然后在费率高的时候通过蓄电池放电来供应负载。

2、典型离网系统组成

离网系统图

上图是一个典型的离网系统的组成图。需要注意这几点：

(1)离网系统指的是系统输出不需要像并网光伏系统一样接入市电电网。离网系统的输出就是供应负载的。

(2)离网系统提供V-F源，它就相当于一个电网的角色。

(3)离网系统中的主要设备有：光伏组件、离网逆变器、蓄电池组、汇流装置、配电箱、用电负载。

(4)最精简的离网系统可以只包含2个部分：离网逆变器、蓄电池组。

3、离网系统设计过程

(1)确认需求

做离网系统是个“量体裁衣”的过程，因为多数情况下不同用户需要带的负载都一样，用电时长也不一样。正确的方式，是先确认需求：即将要带哪些负载?负载有多大?一天当中使用多长时间?然后推算出需要建多大的系统。例如，华北地区某客户需求做一套离网电站，主要负载是1台3500W的鼓风机，每天用电时长3小时，备电需求1天即可。由这些信息可知，负载的功率为3.5KW，1天的耗电量为10.5kWh。

(2)离网机选型

早期离网系统控制部分由MPPT控制器+DC/AC转换器来执行，随着技术发展，目前主流厂家都提倡使用控制逆变一体机，一台设备就可同时实现功能，例如古瑞瓦特的SPF ES系列离网逆变器。

确认好需求后，就来选择合适的离网逆变器。所选择的离网机的输出，必须能覆盖负载的额定功率，且尽量留一些裕量，为的是系统更可靠。以上图中的负载为例，额定功率3.5kW，可以选择SPF 5000 ES离网机，输出功率为5kW，可以满足该负载的供电。

在覆盖负载功率的前提下，需要多少台逆变器，就要看备电需求了，也就是所谓的“连续阴雨天数”。因为离网系统中的电是组件和离网机合作发的，如果备电需求较大，1台离网机和它所匹配的组件可能发不出来，所以就需要倍加。

(3)光伏组件的选择

只要是光伏系统，能量来源都是光伏组件(当然，离网系统还有市电作为输入的情况)。而选定的离网机有其设定的可接受的组件容量，此处可以直接根据离网机的规格参数来配组件。采用目前主流的182组件550Wp*8块，额定功率4.4kWp，每日平均发电量约16kWh。也可以顶格配甚至超配一点，需要根据具体需求做匹配。

组件的串并方式其实跟并网逆变器的原理是一样的，离网机的组串有最大允许接入电压值，可根据所选组件的参数进行串接。SPF 5000ES离网机的最大PV输入电压为450V，MPPT电压范围为120V~430V，若选用550Wp组件，一般开路电压约在49V，可直接按8块1串，接入离网机的PV输入端口。

(4)蓄电池选择

蓄电池是离网系统区别于并网系统的一大特点，它是系统的缓冲调节地带，否则系统会变成一个孤岛。

在选择蓄电池时，还是依据用户的用电需求来做。以上文举例来看，客户有一个10.5kWh的备电需求，就是说，如果没有光照的情况下，蓄电池需要通过离网机释放出10.5度电，才能满足负载供应。

但是，不论铅酸类电池还是锂离子类电池，都有一个放电深度(DoD=Depth of Discharge)的概念或特性，是必须要考虑进去的。就是说，存入蓄电池中的电，不能每次都100%完全释放完，只能释放其中的一部分，否则会对蓄电池造成损害致使电池过早失效。

一般的铅酸类电池放电深度在60%左右，而锂电池可以达到90%。在选择蓄电池组容量时，放电深度也影响到了蓄电池组总的容量大小。还是以上面举例，选择铅酸电池，10.5度电按60%的放电深度来计算，需要配置总共10.5kWh÷0.6=17.5kWh的蓄电池组，这些蓄电池好比要一个容器，将系统所发出的电存储起来，在负载需要时再放出。

不需要那么复杂的计算单个蓄电池的容量或规格，5kW离网机要求配置的蓄电池应在200Ah规格以上，知道了这个，只需通过数量调整，配出相同或接近的总蓄电池容量即可。

目前市场上主要的铅酸电池规格有2V/6V/12V几种，一般选择12V规格，则一块电池的容量为12V*200Ah=2400VAh=2.4kWh，再用17.5kWh的总容量去除以1块电池的容量，就是需要配置的蓄电池块数，17.5kWh÷2.4kWh=7.2916......，蓄电池不可分割，向上取整，配置8块即可。可以回来验证一下，8块*12V*200Ah=19200VAh=19.2kWh，满足负载备电需求。

(5)主要设备清单

一般配置好的离网系统清单如下：

(6)需要多台并机的情况

有两种情况会需要多台并机：

(1)负载虽然不大，1台离网机可供，但备电需求较大。

(2)负载的功率超过1台离网机的额定输出功率。

SPF 5000ES离网机支持2~6台并机，系统可以做到10kW~30kW输出。离网机增加后，组件也需相应增加，尤其是备电需求大的系统，只配置合适容量的蓄电池组还不行，只有组件足够，才能发出电，存储电。