技术：基于机理模型的组串数优化分析

近日贵州某项目,由于组件供应商的产能压力,需更换组件。项目采用某1500V逆变器,Vdcmax=1500V。其组件更换前后的主要电气参数如下:

目前光伏电站的光伏组件串联数的计算,均参照《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)中条款6．4．2中公式。而本规范未提出光伏组件工作条件下的极限温度(高温、低温)的校正方法,传统设计的极限温度多采用当地的环境极端温度。部分设计为提高电站的效益,采用经验公式对极限温度进行校正,但效果多不理想。(温度校正方法可参阅历史文件:《光伏组件及电池片的IEC温度校正经验公式》、《光伏组件温度校正的若干方法》)

本项目采用上述计算方法,原方案组件的组串数的计算值为28,拟选用组件的组串数的计算值(按照组件供应商提供的800W/m2工况)为27。同时,考虑到地貌破碎、地形复杂、支架设计、组件安装、电缆敷设等因素,大部分设计方推荐采用的组串数取26。项目已进入执行阶段,上述变更将引起支架及基础等一系列变化。引起较大的工程造价变更。故,本文尝试以光伏组件的机理模型为基础,绘制出组件的IV曲线,仿真出特定组串式在不同环境温度、辐照值的组件电压变化曲线,以探究多参数影响下的光伏电站的串联数的合理取值。据光伏组件机理模型可知:在一定的太阳辐照度和工作温度的条件下,光伏组件的IV公式如下:

其中:

综合前文组件参数,易得:本工程拟选光伏组件IV公式及曲线:

图1 拟选组件的IV曲线

通过调阅本工程历史数据,历史极端温度下辐照值小于100W/m2,此时组件开路电压小于47．5V。根据上述数据计算,拟选组件的组串数在28时,小于逆变器的最大直流输入电压。故,本项目的拟选组件可与前期方案一致。大幅的降低了后期技术变更及造价。

本文通过对光伏组件IV曲线拟合,仿真出不同环境温度、辐照值等参数下定值串联数的电压变化曲线,优化有的串联数与传统计算方式相比,该方法对降低工程造价有一定的积极意义。

本文仅供参考!因水平有限及时间仓促,文中错误在所难免,欢迎批评指正!

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