光伏阵列设计介绍

城市
纬度 （°）
哈尔滨
北京
45.68
39.80
15838
18035
12703
15261
+3
+4
-3
-7
西宁
成都 拉萨
36.75
30.67 29.70
19617
10304 24151
16777
10392 21301
+1
+2 +0
-1
-8 +2
西安
34.30
12952
12781
+14
-5
阵列倾角设计
倾斜角设计 PVsyst软件法
Vpm—光伏组件工作电压
Isc—光伏组件短路电流
组件串并联设计
参数介绍
逆变器参数
Vdcmax—逆变器允许的最大直流输入电压 Idc —逆变器允许的最大直流输入电流 Vmpptmax—逆变器MPPT电压最大值 Vmpptmin—逆变器MPPT电压最小值
组件串并联设计
参数介绍
温度参数
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（℃）
2）发电量降低曲线为抛物线情况，即方位角由0逐渐变大时，发电量损失速度加快；
3）在不同地区，发电量的变化差异很大。最大的影响在20%以上，最少的仅为4%。 4）方位角变化时，发电量损失与经度基本无关，与纬度相关性较大。纬度越高，损失越 大；纬度越低，损失越少。
目 录
二、阵列倾角设计
阵列倾角设计
倾斜角设计
角度
23°
24°
25°
26°
27°
28°
29°
30°
30°
辐射量 1370 1371 1373 1374 1374 1375 1375 1374 1373 （kWh/m2）
阵列倾角设计
倾斜角设计
纬度为40.6°时
纬度为37.6°时
纬度为32°时
纬度为21.2°时
阵列倾角设计
倾斜角设计
无论在哪个地点，在最大值附近±5°，辐射量的差值在3‰以内。
组件串并联设计
串联设计
组件串联数量是由光伏组件允许的最大系统电压、并网逆变器的最高输入电压、 MPP电压所确定，光伏方阵中，同一光伏组件串各光伏组件的电性能参数应保持一致
1）组件耐受电压
光伏组件的串联电压之和要小于光伏组件的耐受电压，即： N×Voc＜组件的耐受电压 考虑到温度的影响，即： N×Voc ×[1+ Kv ×（t-25）]≤组件的耐受电压
阵列倾角定义
光伏组件与水平地面之间的夹角
确定倾角
公式法
推荐值法
光伏软件法
阵列倾角设计
倾斜角设计 公式法
根据Hay提出的天空散射辐射各向异性的模型，表达式为：
Ht Hb Rb Hd [Rb Hb / H0 0.5(1 Hb / H0 ) 1 cos ] 0.5 H (1 cos )
N* Ps =（1.0﹣1.3）Pe
Pe—为逆变器额定功率 Ps—为组串支路功率Ps=Pmax ×n 2）最大直流输入电流 所有组串支路的短路电流之和不能超过逆变器最大直流输入电流
N ≦ Iin / ILeabharlann Baiduc
Iin—为逆变器最大直流输入电流 Isc—为组串支路短路电流
组件串并联设计
并联设计
光伏电池组串并联数量主要由逆变器的额定功率以及最大直流输入电流确定 3）举例计算
式中： H—为水平面上的太阳辐照量总量； Hb—为直接辐照量； Hd—为散射辐照量； Rb—为倾斜面和水平面上直接辐照量的比值； H0—为大气层外水平辐照量； β—为倾角； Ρ—为地面反射率
阵列倾角设计
倾斜角设计 推荐值法
倾斜面 日辐射量 （kJ/m2) 水平面 日辐射量 （kJ/m2) 独立系统 推荐倾角 （°） 并网系统 推荐倾角 （°）
各地区经纬度查询网址： http://www.gpsspg.com/maps.htm
阵列间距设计
间距设计 公式法
阵列间距设计
间距设计 PVsyst软件法
阵列间距设计
间距设计 PVsyst软件法
阵列间距设计
方阵面积计算
阵列间距设计
方阵面积计算
可以看出： 1）单个阵列的占地面积主要取决于三个因素：组 件面积、方阵倾角、影子倍率（纬度）。 2）光伏阵列的占地基本与组件面积成正比，可以
组件串并联设计
串联设计
组件串联数量是由光伏组件允许的最大系统电压、并网逆变器的最高输入电压、 MPP电压所确定，光伏方阵中，同一光伏组件串各光伏组件的电性能参数应保持一致 3）组串电压的MPP匹配
串联光伏组件的工作电压值在逆变器的MPP范围之内
Vmpptmin≤Vmpp string≤Vmpptmax 考虑到温度影响，进行温度修正： 低温时候：N×Vmpp× [（1+ K'v ×（t-25）]≤ Vmpptmax 高温时候：N×Vmpp× [（1+ K'v ×（t'-25）]≥ Vmpptmin
用“组件面积×系数”对光伏阵列占地面积进行
计算。 3）在高纬度地区，高效组件优势明显；以北京 （40°）为例，290W的比265W的阵列区占地少
约28%。
三、组件串并联设计
组件串并联设计
参数介绍
组件参数
Kv—光伏组件开路电压温度系数 K'v —光伏组件工作电压温度系数 VOC —光伏组件开路电压
阵列倾角设计
倾斜角设计
对于项目场址面积有限、使用成本高、项目电价高的项目，业主希望尽量增加装机容量
增加装机容量→减少阵列间距→减少阵列倾角→减少发电量
三、阵列间距设计
阵列间距设计
阵列间距设计
设计要求 一般要求冬至日要保证上午9点到下午3点之间前排组件阴影不对后排组件造成遮挡 设计方法
公式法
组件串并联设计
串联设计
4）计算举例
组件开路电压VOC
组件工作电压Vpm 组件开路电压温度系数 逆变器最大直流输入电压 MPP电压范围 极限低温 极限高温
38.7V
31.4V -0.29%/℃ 1000V 480—850V -10℃ 70℃
计算得到N≦23,
18≦N≦24
组件串并联设计
并联设计
光伏电池组串并联数量主要由逆变器的额定功率以及最大直流输入电流确定 1）逆变器的额定功率 所有组串支路的功率之和宜等于或略高于（超配设计）逆变器的额定功率；
组件短路电流 Isc 组件输出功率Pmax 逆变器额定功率Pe 逆变器最大直流输入电流Iin 组串串联数量 9.26A 275W 500KW 1064A 22块
计算得到，最大直流输入电流：N ≦ 114 ；额定功率 ：N=82.6 （超配比
1.0）、 N=90.9 （超配比1.1）
四、组件排布设计
组件串并联设计
串联设计
组件串联数量是由光伏组件允许的最大系统电压、并网逆变器的最高输入电压、 MPP电压所确定，光伏方阵中，同一光伏组件串各光伏组件的电性能参数应保持一致 2）逆变器最大直流输入电压
串联组件的开路电压在低温的时候要小于逆变器可以接受的最高直流输入电压，即：
N×Voc ×[1+ Kv ×（t-25）]≤ Vdcmax
光伏软件法
阵列间距设计
间距设计 公式法
根据光伏发电站设计规范GB50797-2012，水平面上固定式光伏方阵间距可根据以下公 式计算：
D Lcos Lsin 0.707tan 0.4338 / 0.707 0.4338tan
式中： L—阵列倾斜面长度； D—两排阵列之间距离； β—阵列倾角； φ —当地纬度。
光伏阵列设计介绍
目 录
一、阵列方位角设计 二、阵列倾角设计
三、阵列间距设计
四、组件串并联设计 五、组件排布设计 六、最佳倾角和间距优化
目 录
一、阵列方位角设计
阵列方位角设计
方位角设计
阵列方位角定义
方阵的垂直面与正南方向的夹角，其中向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度
PVsyst设计方位角
组件排布设计
组件正常工作
组件排布设计
横向遮挡
组件排布设计
竖向遮挡
阵列方位角设计
方位角设计 地点 乌鲁木齐 银川 烟台 西安 广州 三亚
纬度
经度
43.8
87.6
38.5
106.3
37.5
121.4
34.4
109.1
23.1
113.3
18.2
109.5
阵列方位角设计
方位角设计
从上面的7张图中可以看出，当方位角从-90°~90°变化时，发电量变化有如下特点： 1）方位角朝东、朝西变化，对发电量的影响相同；
组件串并联设计
串联设计
右图为某多晶硅组件电性能参数 如果将该组件设计为21块组件串联， 根据数据，在标准状态下开路电压为： 44.4 ×21=932.4V 考虑到温度影响，-0.34%/K的开路电压温 度系数，那么在0℃时开路电压为： 21×44.4×[1+（-0.34）×（0-25）]=1011V 大于光伏组件的耐受电压，系统危险！