分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)設計淺析摘要：概述光伏發(fā)電的發(fā)展前景和分布式光伏的系統(tǒng)類型。通過模擬設計100kWp可逆流并網分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，闡述系統(tǒng)構建原理，說明關鍵設備功能，解析參數(shù)計算方法。關鍵詞：分布式光伏；并網；可逆流；雙碳引言目前，我國可再生能源正處于高速發(fā)展階段，可再生能源發(fā)電總裝機容量已經突破11億千瓦。在“碳達峰、碳中和”目標下，提高可再生能源比例已成為“十四五”時期能源發(fā)展的重點。2022年4月1日起實施的《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB55015-2021中明確要求“新建建筑應安裝太陽能系統(tǒng)?！惫夥l(fā)電系統(tǒng)必將成為建設低碳建筑的重要著力點。本文主要針對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)進行解析，希望對讀者有所幫助。1系統(tǒng)類型分布式光伏根據(jù)其是否并網，分為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網光伏發(fā)電系統(tǒng)。1.1獨立光伏系統(tǒng)獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網物理上分隔，主要針對供電可靠性要求不高的負荷。根據(jù)儲能裝置配置情況不同可分為帶儲能裝置的獨立系統(tǒng)和不帶儲能裝置的獨立系統(tǒng)。1.2并網光伏系統(tǒng)并網光伏系統(tǒng)利用并網逆變器和并網柜接入電網，將直流電轉換成滿足電能質量要求的交流電。根據(jù)并網方式不同分為可逆流并網系統(tǒng)和不可逆流并網系統(tǒng)。2系統(tǒng)設計本節(jié)以100kWp可逆流并網分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，闡述系統(tǒng)構成、模擬參數(shù)計算。系統(tǒng)主要由以下設備構成：光伏方陣、光伏匯流箱、直流配電柜、并網逆變器、交流配電柜、交流并網柜、雙向電能表。2.1光伏方陣光伏方陣是將若干個光伏組件在機械和電氣上按一定方式組裝在一起并且有固定的支撐結構而構成的直流發(fā)電單元。又稱光伏陣列[1]。2.1.1單個光伏組串中光伏組件數(shù)量計算光伏組串中光伏組件數(shù)量計算公式參見《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》GB50797-2012公式（6.4.2-1）、公式（6.4.2-2）。MPPT為最大功率點跟蹤。光伏組件的開路電壓溫度系數(shù)，取-0.3%/℃（由組件廠商提供）；光伏組件的工作電壓溫度系數(shù)，取-0.35%/℃（由組件廠商提供，無數(shù)據(jù)時可用開路電壓溫度系數(shù)）；光伏組件工作條件下的極限低溫（℃），取0℃；光伏組件工作條件下的極限高溫（℃），取70℃；逆變器允許的最大直流輸入電壓（V），取900V；逆變器MPPT電壓最大值（V），取800V；逆變器MPPT電壓最小值（V），取460V；光伏組件的開路電壓（V），取48V；光伏組件的工作電壓（V），取39V。光伏組件串中光伏組件數(shù)量N：綜上計算，，取6。由16塊光伏組件串聯(lián)構成1組光伏組件串。2.1.2單個逆變器回路中光伏組串的并聯(lián)數(shù)計算光伏組串的并聯(lián)數(shù)計算公式參見國標圖集15D202-4第15頁。逆變器額定功率（kW），取22kW；單光伏組件峰值功率（kWp），取0.255kWp；光伏組件串中光伏組件數(shù)量，根據(jù)2.1.1節(jié)計算結果為16。光伏組件并聯(lián)數(shù)：綜上計算，由5組光伏組件串并聯(lián)構成單個逆變器的輸入回路。2.1.3裝機容量計算光伏方陣裝機容量計算公式參見國標圖集15D202-4第15頁。光伏組件串中光伏組件數(shù)量，2.1.1節(jié)計算結果為16；光伏組件并聯(lián)數(shù)，2.1.2節(jié)計算結果為4；單光伏組件峰值功率（kWp），取0.255kWp。光伏方陣裝機容量：上述計算結果為單個逆變器所帶光伏方陣的裝機容量，構建100kWp光伏系統(tǒng)所需逆變器數(shù)量為：綜上計算，逆變器數(shù)量取整為5臺。2.1.4光伏組件安裝傾角光伏組件的最佳安裝傾角原則上應使光伏組件受到的全年輻照量最大[1]。往往因缺乏相關氣象資料或受土建條件限制，難以落實最佳安裝傾角。在實際設計中，可以根據(jù)《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》GB50797-2012表B《全國各大城市光伏陣列最佳傾角參考值》，結合土建條件進行設計，使光伏組件的安裝傾角達到相對最佳的狀態(tài)。2.2光伏匯流箱、直流配電柜光伏匯流箱又稱直流匯流箱。當單個光伏組串功率無法滿足項目需求時，通過匯流箱將多個光伏組串的直流電匯聚到一起形成更大的功率輸出。匯流箱內部系統(tǒng)主要由直流斷路器、直流熔斷器組成，用于匯集直流電。常用的匯流箱有4、8、12、16路輸入。本案例中單個逆變器輸入回路需5個光伏組件串并聯(lián)，因此選用8路輸入1路輸出的匯流箱。直流配電柜用于將多個匯流箱輸出的直流電匯聚后導入逆變器，形成多級匯流結構。直流配電柜安裝于匯流箱輸出側，與匯流箱為上下級關系，內部系統(tǒng)主要由直流斷路器組成。本案例中單個逆變器回路并聯(lián)光伏組件串較少，1個匯流箱即可滿足使用需求，因此無需配置直流配電柜。2.3并網逆變器并網逆變器主要功能：將直流配電柜（或匯流箱）輸出的直流電轉換稱交流電；具備最大功率點跟蹤（MPPT）功能；具備保護功能，且滿足并網繼電保護相關技術要求；輸出的電能質量滿足并網技術要求。光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網技術要求參見《光伏發(fā)電站設計規(guī)范》GB50797-2012第9.2節(jié)、第9.3節(jié)。本案例采用的額定功率為22kW的并網逆變器。2.4交流配電柜、交流并網柜交流配電柜用于匯總并網逆變器輸出的交流電，具備保護功能，輸入、輸出側設斷路器。輸入端接并網逆變器、輸出端接并網柜。當光伏系統(tǒng)只有1臺并網逆變器時，可取消交流配電柜，由并網逆變器直接接入交流并網柜。根據(jù)2.1.3節(jié)的計算結果，本案例設5臺并網逆變器，因此需配置1臺5輸入1輸出的交流配電柜。交流并網柜為光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網的并網點，輸入端接交流配電柜，輸出端接電網低壓配電室0.4kV母排，具備保護、計量功能，內設斷路器、電能表、電流表、電壓表。此電能表為并網電能表，主要用于計量光伏系統(tǒng)的總發(fā)電量。2.5雙向電能表為計量可逆流并網光伏系統(tǒng)多余電量上網的情況，應在用戶與公共電網的產權分界點安裝雙向電能表。該雙向電能表為關口計量電能表，用于計量用戶用電量和上網發(fā)電量，需按供電部門要求設置。3結語在全球能源結構調整和推動雙碳目標的關鍵時期，光伏發(fā)電正處于井噴式的發(fā)展階段。光伏產業(yè)高速發(fā)展、技術日趨成熟，使得光電的上網電價逐步降低，目前已實現(xiàn)平價上網。平價上網的狀態(tài)將會刺激電網更主動的去消納更多光電入網，形成良性循環(huán)。參考文獻：[1]中國電力企業(yè)聯(lián)合會.GB50797-2012光伏發(fā)電站設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社,2012.[2]江蘇省土木建筑學會建筑電氣專業(yè)委員會,南京市建筑設計研究院有限責任公司,等.15D202-4建筑一體化光伏系統(tǒng)電氣設計與施工[M].北京：中國計劃出版社,2015.[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB55015-20