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一．傳統(tǒng)光伏組串設(shè)計(jì)

在《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50797-2012)》，提出如下公式。

N—光伏組件串聯(lián)個(gè)數(shù)（N取整數(shù)）       Kv—光伏組件的開路電壓溫度系數(shù)

K’v—光伏組件的工作電壓溫度系數(shù)       t—光伏組件工作條件下的極限低溫

t’—光伏組件工作條件下的極限高溫      Voc—光伏組件的開路電壓

Vmppt—光伏組件的工作電壓                Vdcmax—逆變器允許的最大支流輸入電壓

Vmpptmax—逆變器MPPT電壓最大值     Vmpptmin—逆變器MPPT電壓最小值

上述公式也是工程師們常用的設(shè)計(jì)方法，我自己也一直沿用這個(gè)方。然而，在這個(gè)公式中，部分參數(shù)是無法獲得的。

1、工作電壓溫度系數(shù)K’v

各組件廠家的規(guī)格參數(shù)中，都不會(huì)有這一項(xiàng)，一般采用開路電壓溫度系數(shù)Kv進(jìn)行計(jì)算；

2、工作條件下的極限低溫t

首先，光伏組件運(yùn)行后的溫度，會(huì)高于環(huán)境溫度的；其次，光伏系統(tǒng)只有在白天才能運(yùn)行，夜間其實(shí)是不運(yùn)行的。因此，t理論上應(yīng)該是晝間光伏組件的極限低溫。

然而，光伏組件的溫度會(huì)比環(huán)境溫度具體高多少？這個(gè)尚無定論；但在全國眾多的氣象站中，只有很少的幾個(gè)氣象站，可以收集到晝間極端高溫、晝間極端低溫?cái)?shù)值，大部分氣象站是無法獲得的。

因此，極限低溫t一般取環(huán)境的極端低溫。

3、工作條件下的極限高溫t’

如前所述，光伏組件運(yùn)行后的溫度，會(huì)高于環(huán)境溫度的，但具體高多少尚無定論。下圖是一張組件溫度和環(huán)境溫度的變化圖。

可以看出，組件溫度可以比環(huán)境溫度高出20多度。根據(jù)文獻(xiàn)《太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用中的溫度影響》（王建軍）介紹，西寧地區(qū)可測出背板溫度高達(dá)70℃。因此，我在計(jì)算時(shí)，極端高溫一般采用環(huán)境溫度增加25℃、或者直接采用70℃的方案。

例1：以天合260W多晶硅組件為例，假設(shè)當(dāng)?shù)貥O端低溫為-30℃；逆變器最大開路電壓為1000V，MPPT電壓在420~850V。

根據(jù)上表，Voc=38.2V、Vmppt=30.6V、Kv= K’v =-0.32%/℃，運(yùn)用GB 50797-2012中公式計(jì)算結(jié)果如下。
可以看出，若逆變器最大開路電壓為1000V，MPPT電壓在420~850V時(shí)，則，開路電壓：N1≤22；MPPT電壓：17≤N2≤23，最終串聯(lián)個(gè)數(shù)取22個(gè)。

二.在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，會(huì)產(chǎn)生計(jì)算誤差

1、溫度取值造成的誤差

由于極端低溫是采用全天環(huán)境溫度的最低值，運(yùn)行時(shí)的組件溫度應(yīng)高于這一值。因此，上文中的N1結(jié)果會(huì)偏低。

假設(shè)全天環(huán)境溫度的最低值為-30℃，肯定出現(xiàn)在非運(yùn)行的夜間；如果白天運(yùn)行時(shí)的極端低溫在-18℃以上時(shí)，計(jì)算得N1≤23，每個(gè)組串就可以采用23串的方案。

因此，若采用晝間極端低溫進(jìn)行計(jì)算，每個(gè)組串的串聯(lián)數(shù)量可能會(huì)增加。

2、開路電壓的取值

“例1” 中計(jì)算時(shí)，Voc取標(biāo)稱功率下的開路電壓，即260W時(shí)的開路電壓，此時(shí)輻照度=1000W/m2。

然而，當(dāng)輻照度=1000W/m2時(shí)，必然是中午前后，肯定不會(huì)出現(xiàn)極端低溫。從圖2的I-U曲線可以看出，當(dāng)輻照度下降時(shí)，開路電壓雖然變化不大，但還是有小幅下降。


計(jì)算結(jié)果如下表。

可以看出，當(dāng)其他條件完全相同，采用矯正后方法計(jì)算，“例1”的計(jì)算結(jié)果為：開路電壓：N1≤24；MPPT電壓：17≤N2≤25，最終串聯(lián)個(gè)數(shù)取24個(gè)。

當(dāng)然，輻照度=800W/m2時(shí)出現(xiàn)極端低溫的可能性也比較小，若采用輻照度=200W/m2時(shí)的組件參數(shù)，計(jì)算結(jié)果應(yīng)該會(huì)更加準(zhǔn)確；但進(jìn)行矯正后，說明260W組件在極端低溫≥-30℃情況下，采用每串24個(gè)組件是可行的。