关于光伏组件串联设计的思考——传统光伏组串设计

引子：在光伏电站设计时，每个光伏组串应该设计成多少个光伏组件?某日从君阳彭总那里获得一份华为给君阳做的光伏组件24串的方案，我认真学习后获得一些心得，与大家分享。

传统光伏组串设计

在《光伏发电站设计规范(GB 50797-2012)》，提出如下公式。

(公式1)

(公式2)

N—光伏组件串联个数(N取整数)

Kv—光伏组件的开路电压温度系数

K’v—光伏组件的工作电压温度系数

t—光伏组件工作条件下的极限低温

t’—光伏组件工作条件下的极限高温

Voc—光伏组件的开路电压

Vmppt—光伏组件的工作电压

Vdcmax—逆变器允许的最大支流输入电压

Vmpptmax—逆变器MPPT电压最大值

Vmpptmin—逆变器MPPT电压最小值

上述公式也是工程师们常用的设计方法，我自己也一直沿用这个方。然而，在这个公式中，部分参数是无法获得的。

1、工作电压温度系数K’v

各组件厂家的规格参数中，都不会有这一项，一般采用开路电压温度系数Kv进行计算;

2、工作条件下的极限低温t

首先，光伏组件运行后的温度，会高于环境温度的;其次，光伏系统只有在白天才能运行，夜间其实是不运行的。因此，t理论上应该是昼间光伏组件的极限低温。

然而，光伏组件的温度会比环境温度具体高多少?这个尚无定论;但在全国众多的气象站中，只有很少的几个气象站，可以收集到昼间极端高温、昼间极端低温数值，大部分气象站是无法获得的。

因此，极限低温t一般取环境的极端低温。

3、工作条件下的极限高温t’

如前所述，光伏组件运行后的温度，会高于环境温度的，但具体高多少尚无定论。下图是一张组件温度和环境温度的变化图。

图1 环境温度、辐照度与组件温度的关系

可以看出，组件温度可以比环境温度高出20多度。根据文献《太阳能光伏发电应用中的温度影响》(王建军)介绍，西宁地区可测出背板温度高达70℃。因此，我在计算时，极端高温一般采用环境温度增加25℃、或者直接采用70℃的方案。

例1：以天合260W多晶硅组件为例，假设当地极端低温为-30℃;逆变器最大开路电压为1000V，MPPT电压在420~850V。

表1 天合光伏组件技术参数表

根据上表，Voc=38.2V、Vmppt=30.6V、Kv= K’v =-0.32%/℃，运用GB 50797-2012中公式计算结果如下。

表2 天合260W光伏组件串联数量计算

可以看出，若逆变器最大开路电压为1000V，MPPT电压在420~850V时，则，开路电压：N1≤22;MPPT电压：17≤N2≤23，最终串联个数取22个。

文章作者：王淑娟