2024分布式光伏并网发电系统设计导则

光伏组件PV池组合装置。又称太阳电池组件（solarcellmodule）photovoltaicmodulesphotovoltaic（PV）power光伏方阵PVphotovoltaic（PV）powergenerationphotovoltaic（PV）powerradial“T”tappedpointofcommon并网点pointof孤岛现象Anti-peaksunshinelowvoltagerideannualpeaksunshinehoursofPVdirectnormalirradiance（DNI）capacityofwattsEp——上网发电量（kWhEs——标准条件下的辐照度（常数HT——水平面太阳能总辐照量（kWh/m2HTX——倾斜面太阳能总辐照量（kWh/m2PAZ——组件安装容量Q——光伏阵列倾斜面年总辐照量（kWhm2）UN——光伏发电站并网点的电网标称电压Vdcmax——逆变器允许的最大直流输入电压Vmpptmax——MPPT电压最大值Vmpptmin——MPPT电压最小值Voc——光伏组件的开路电压晶体硅光伏组件基本技术参数包括电气参数、机械参数和外形尺寸三类。电气参数中较为关键的参数有：最大输出功率、峰值工作电压、峰值工作电流、开路电压、短路电流、转换效率等。25年的发电周期内，不同组件的平均衰减率bcLCOE

初始投资运营费用折旧设备残值

初始投资组件成本

BOS（Back-OffSystem补偿系统）包括：支架、线缆、汇流箱、接地、施BOS包括：逆变器、变压CCOE

平均发电效率

[1

]1

M1

其中：M——组件质保年限（25年a——1b——1~M应尽量选用CCOE值较小的组件类型。 假设嘉兴地区有一正南正北方向，20*30m的水泥材质水平屋顶，欲在屋顶FG-300的A2100300W252.50，后面为每年不260W252.75%0.7FG-300平均发电效率10.0252510.005CCOE1

显然 400~kHz）、高频逆变器（kHz~MHz）。1.05-1.21.15。 均日照时间以浙江地区为例，四类地区标准光照下年平均日照时间（小时）3.1-3.81.13左右；假设标准光照下年平均日照时间相较于四类地区更长，则选择更MPPT允许接MPPT效率，输入电压应尽可能的高。MPPT接口。MPPT模块可以平均分配（保证效MPPT允许接入电流、电压限值。MPPTMPPT50Hz，选择余地不大；高频逆变器的选择视具体情况而定。220V230V220V/380V230V/400V277V/480V。不同MPPT启动电压能够实MPPT启动电压更低的逆变器。举例8kW单相逆变器，有两款逆变器可选（假设其参数如下）：GCI-1P8K-4G，MPPT100V-500VSUN2000-MPPT200V-500V500V。因为第一款实际可工作MPPTMPPT最大输入电流。MPPT路数：应根据电站预期规模及适当的容配比确定逆变器的输入功率，并初步选定一款逆变器及使用个数。按照此逆变器每路MPPTMPPT模块组串输入路数。11.2当地适宜容配比=1+一类地区每日平均日照峰值小时数-当地每日平均日照峰值小时数 由逆变器的铭牌参数可以计算出逆变器能够接入的最大容配比max

接入逆变器组件额定总功率逆变器额定输入功率

max，若max符合电站最佳容配比范围，则按照上述容配比计算并确定逆变器连接的配比，即max。50Hz，正常工作条件下偏差应控制在±1%以内。电压输出有多种：农村户220V380V三相输出；高压并网10kV20kV三相输出，应根据接入电网实际情况确定。A可靠的孤岛保护、输入电压保护、输出侧过电压/AA内附通信功能（LAN/RS232/485通信接口AA50Hz工频、380V低压并网，选用GCI-25K，相关参数如下：MPPTMPPT此逆变器可接受的最大容配比max28kW/25kW1.121.05-1.227.3kW/25kW1.092，21210/21=10个组串。按照式(4.4.6-1)N： N2121块组件。4.8251.05P额MP额25

显然，M5521块，此时：MPPT参数:MPPT8.322=16.64A<18AMPPTMPPT35V21=735V<800V,满足MPPT输入电压要求。44.26V×21=929.46V＜1000V，满足最大输入电压要Pin=260W215=27.3kW，容配比27.3kW/25kW1.0924路、6路、8路、10路、12路、16路、1.25倍，还需综合考虑其最大熔断电IP54。41.5A，故汇流箱1.2MW，常采用高压并网，但具体并网模式还要按照各地供电局4.4.3​光伏组件排布相关参数计 1m20*35m，9:00~15:00组件不受遮挡，计算1:1.851:0.11.295m，实际取1.3m0.07m0.1m，东/1.253m1.25m。所以17.5*33.6m1650*991mm30cm高的预制水泥墩上；组件最佳倾角为19o30.77o，所以DLcosLsin0.707tan式中：L为阵列的斜面长度，m；为组件倾角，°；为当地纬度，°若采用纵向两块排布，阵列的斜面长度L=3300mm，所以上式计算出最佳间距D=5167mm5200mm2.08m；南北向可排放(33600-Lcos(195200=5.86175001012=17.3176172=204若采用横向三块排布，阵列的斜面长度L=3016mm，所以上式计算出最佳间距D=4722mm4800mm1.95m；南北向可排放(33600-Lcos(194800=6.47175001660=10.5107103=210A、B两种排布方法可以排的组件数量不同，所以尽量选用横向三块 4.3.1040%0.4即为所需桥架截面积。5×YJV22-4×120+1×70YJV22-4×120+1×70所选电缆外径55.4mm。40%215345.8mm2/0.4=38364.5mm243中可以确定桥架截面积大于38364.5mm2即可。取桥架截面积为NV

V[1(t25)Kv

式中 N——组串的串联组件最大个数（N向下取整Vdcamx——逆变器允许的最大直流输入电压Voc——光伏组件的开路电压t——光伏组件工作条件下的极限低温Kv——入组串个数（4.3.6）。在已知电站所在地最佳容配比情况下，可按照下式M的范围：PMP

式中：M——P额——P串——P串=组件铭牌功率*η1——η2——

和线缆桥架的安装位置。上例已按照式(4.4.6-1)21块组件，2102110GCI-25K851.0922水泥墩（若有）30cm高的水泥墩。给水：优先采用场地原有给水管网（组件清洗及电站消防用水A通道宜设置在彩钢瓦屋面的支撑面上（设计初期需要屋面的建筑结构图EP1HPAZ

式中：Es——标准条件下的辐照度（常数=1Ep1——年环境预测发电量PAZ——组件安装容量HT——水平面年总辐照量（kW·h/m2），K1——K1包括：光伏方阵的倾角、方位角K1的取值可以通过已建成的光伏电站的并网发电量进行计算并得到经验取0.8-0.85，计算公式如下：KEP

T式中：Ep——EP2，该预测发电量可按下式计算：Ep

Es——标准条件下的辐照度（常数=1Ep2——年设计发电量PAZ——组件安装容量K2——K2包括：相对透射率损失、弱光损失、温度损失、HTX——年倾斜面上太阳能总辐照量HTX、K2就可以计算出光伏电站的设计发电1K2EVA的透射率越高，组件的封装损失也就越小。常规96%2%1%的输出。目前市场推广使用的1%。1000W/m2的光照定义为弱光。4.5.1

16.79200W17.31200W400W17.62400W600W17.83600W800W18800W200W——200W/m2200W400W——200W/m2-400W/m2400W600W——400W/m2-600W/m2600W800W——600W/m2-800W/m2800W——800W/m225℃）下进行测试标定出的铭牌数据，单体太阳能电池的开路电压随温度的电池片开路电压将会降低0.33%（直接影响到效率），即温度每升高1℃TE(eabWST

Tn——环境温度（℃），温度=Tm25温度 式中：Tm——光伏组件工作温度（℃）；温度270Wp光伏组件。下表的“p”peak270W270W275W之间为合格品，下图为协鑫光伏组件技4.5.21%-1.8%。MPPT控制区域下的光伏

R

(1aT)0

00℃a为修正系数；TL为导线长度，SPI2

Iii段线路上通过的电流，ARii段线路上的导线电阻，Ω；Ii的值是标准工况下组件最大功率点电流；M P

P CABPBC(P A

逆变器效率为

逆变器

VdcVdcoVdcPdc，此外，上式中C0、C1、C2和C30。 逆变=p5%p5%p10%p10% p30%p30%p50%p50%

——现场市场常见的组串式逆变器工作效率在98%以上，即逆变器损失约为P=3I2RI

0式中：I—R—I0—R0---零线电阻P=I2RI

0式中：I—线电流R—每相电阻I0—零线电流R0--- P

变压器是按照电磁感应原理工作的,它只能变换电压,而不能变换功率。理想铁损就是磁滞损耗和涡流损耗的总称，当电源电压一定时,铁损基本不变,并与负载电流的大小和性质无关。铜损就是变压器原副线圈上的电阻,当有电流流过时产生的损耗，铜损是由负载的大小和负载的性质决定的。PPK2 Se

——Se——变压器额定容量S——变压器负荷cos2——KT——

QQK

Q0I0QhUhQ——变压器无功损失Q0——变压器空载时无功损失Qh——变压器在额定负荷下无功损失I0Uh

PZPKQ

（KQ——1）KTKQ变压器空载损耗P0、额定负载损耗PhI0、Uh，可查阅变压器技术98%~99%。2.212个月的月倾斜面太阳能总辐照量相加得到，HTx——

R•

Ht——R——Rcos()a-Hdsincosbsincos2cos

Ht

s

s 2

式中：————Hd——a0.4090.5016sin(s60)b0.66090.4767sin(s60)dsincos 180 s——sarccos(tantan——23.45sin360284

n——一年中从元旦算起的天数；式中的s、s计算方法如下：min arccostantan HdHKT Hd1.39

5.53K23.11K

KTK

H24hE0.033cos360ncoscossinssinsin sc

Esc1367W/m22.3东为0逐渐变大时，发电量损失3.7%。Ep3。MPPT方法如下所述：光伏组件由多片太阳电池串并联而成，太阳电池片的等效模型如下式所示：I I[expq(UIRs)1]U

式中，T——Iph——Io——二极管反向饱和电流，A；Rs——Ω；Rsh——Ω；a——二极管理想因子；q——电子电荷常数；K——玻尔兹曼常数；LambertWbxcexp(hxg)，其解为：xc1W[gexpbgch LambertW函数代入上式则有：Rs(IphIo)URsRshIexp(

IqU

推导得：

IRsh(IphIo)UaVthW(XRsh X

exp[Rsh(RsIphRsIoU)]，

kTqaV(RR aV(RR 由上式可得：P

)UU

W(XRs 由求导LambertW函数有：dW(X)dXW(X结合上式对U求导，则有：dPRsh(IphIo)2UaVthW(X)

X[1W(X Rs Rs(RsRsh)[1W(X令dPdU=0，可获得最大功率点处电压如下式所示： RsRsh(IphIo)aVth(RsRsh)W(X)[1W(X

)W(X由增量电导公式有：dPdUIUdIdU，在最大功率点处可得 上式两边取对数得到： 在一定区间内Y-U曲线可近似为一条直线，通过硬件电路调制电压并检测获得(U1，Y1)和(U2，Y2)数据，则可解得直线方程LBUCL=0，求得过零点处电压UL值，通过调制电压，获得光伏组件最大功率点。 设计光伏组件最大功率跟踪的方法，流程如下图所示：

实验测得此光伏组件每小时的短路电流Isc、开路电压Uoc、U11、U21处斜率、最大功率PM，并做记录，计算得到日平均小时最大功率PMH：

式中：m——每日逆变器运行时间（h）；进而计算得到月平均日最大功率PMD：PMD

持续检测一年，得到光伏组件电特性汇总表，内容包括：短路电流、开路电压、U11、U21处斜率、最大功率点。可以计算出检测地全年各月的日均最大功率PMD，Ep3计算方法如下：

PAZ365K

=Ep

=设计可以做为设计因素对光伏电站发电量影响大小的数值依据，设计1且与光运行可以做为光伏组件运行维护管理情况优良的数值依据，运行略大于

=Ep电站的实际MPPT（MaximumPowerPointTracking最大功率点跟踪）是追踪太阳能电MPPT功能一般都集成在逆变器中。下面介绍一种全新的基于直线方程MPPTMPPT算法。MPPTUocIsc只是组件在标准测试条件STC下测出的参数。当光伏组件所处的实际气象条件（光照强度、温度等参数）UocIsc也相应的发生变化，每组特定的气象条件对应UocIscP-U特性曲线。提出一种与组件P-U曲线上的两个点，确定出组件参数，进而UMUMP-U曲线的最大功率ULUL附近，再进行小范围MPPT时间。UocIsc，Uoc个波峰，且如果出现波峰，则波峰一定分布在[0，(1/M)Uoc]、[(1/M)Uoc，M个子区间。dYln| dU

Y=0。Yln|Rs

Rs(RsRsh)[1W(X)]

Rsh(IphI0)-UnVthW(XU(RshRs 由式（4.7.1-2）可以看出，Y-UUMY-ULAU Y-U曲线上的两个点(U1，Y1)和(U2，Y2)L-UUL，如式（4.7.1-4）UU1Y2

Y MPPT。M个旁路M块串联光伏组件，当受到局部遮挡时，其基于直线方程求解法的多MPPT算法设计步骤如下：a(3-39)中的UOCUOCM个输零处电压值UL1，UL2，…，并进行如下判断：如果各个过零电压值落在同一区L–UUL1，UL2，…，并采样计算PL1，PL2，…；’MPPTPM；fPM1PM1PMPM10%100W4.7.1-14.7.1-2光强环境温度MPPT（FractionalOpen-Circuit又名固定电压法”。算法基于最大功率电压和开路电压的线性关系式Vmax

，系数0.710.78MPPT设定功率点就会出现相当大的偏差，偏差范围取短路电流比率法（FractionalShirt-CircuitImaxIsc，0.780.92。和固定电压法不同的是，短路电流比率法要求在转DSPU-I曲线的全扫描和数据的准确度。这也让短路电流比率观察调节法（PerturbandP&O可以在更短的时间内追踪时触碰更大的区域，扫描更多地数据。这进一步P&O的追踪效率和准确率。由于它在短时间内可以处理大量的数据，这也P&O还有一个近似版本，还是“爬山”逻辑，但是并入了“试错”法（trialand增量电导法（IncrementalGI

gIIVV

dI

g)

Vref

Vref_

GU-IgU-IG等于-g的时候。G大于-g意味着G小于-g意味着追踪点在最大功率点右边。P-U曲线上表述为：波峰处的斜率为零，左边的斜率为正值，右边的斜双模式调节法（Two-ModeMPPTMPPT效果明显。由于光照强IC方法。然而，该方法的局限性也是非常明显：一定要求逆变器输入25%以上。MPPT在一个光伏发电系统中，MPPTMPPT在光伏发电系统设计中，MPPT数量——即最大功率点跟踪数量是关键设计要素。不同厂家、不同型号、以及不同生产批次的光伏组件，P-V特性曲线是不25年寿命的角MPPT路数的方案，可以一定程度上降低其影响。MPPT对复杂曲线的动态静态精确跟踪能力，或者说“MPPT追踪效率”，是MPPT电压范围不同，将直接影响到发电效率。所以，在输入组串电压相同时，MPPT电压范围应尽可能宽。0S

0——重要性系数。对一般光伏组件支架，设计使用年限为25年，安全等级0.95；在抗震设计中，不考虑重要性系数；

S

S——C——25SGSGKwhSwKttStKss

SG——永久荷载分项系数；SsK——w、t、s——ts——0.60.0无地震作用效应组合时，位移计算采用的各荷载分项系数均应取为4.8.64.8.6aG1.351.00.9。b表中“—”号表示组合中不考虑该项荷载或作用效应。SGSGKEhSEhKwwSwKtt

S——w——t——0.21.0；注：12表中“—”久荷载的分项系数取1.21.4。系数均应取1.0。4.8.74.8.7L为受弯构件的跨度。对悬臂梁来说，L22mm2.5mm，当2mm。4.8.8表 65254.8.10-14.8.10-2(a)所示。4.8.10-2(b)所示。 (b)放置预浇基础图4.8.10-2水泥屋面常用支架形式 (b)直立锁边40%。Q2353045%，具有替代以上材质的趋势。升压站（或开关站）其他防护功能设施（防洪、防雷、防火）95%且通风良好的位置进5.2.122块光伏组件串联成一个组串，连接到逆变器一个y(9.5376104x25.3803104x

x0°x从-90°变化到+90°，y为发电效5°各角度下的功率衰减比5.2.1。20mmL=3300m前后排间距（通道宽度）会受到朝向的影响。为保证前后排组件在冬至日9:00--15:00不会出现遮挡，需要适当增大前后排间距。1650*991*40mm19°倾角、纵向两排铺设为例，此时组件斜面长度为3320mm（相邻组件间隔20mm），前排组件最高点高度为2。23.45sin2(284n)9:00

9:00

arcsin(-0.648/cos（5.2.3-3）

cos（5.2.3-

L为阵列的斜面长度；为组件与水平面的夹角；如下图所示，相邻两排光伏阵列中心间距为阵列斜面投影D1与间距D2之和，DD1D2LcosD2，5.2.3-1D2

RN

hcoshADLcosLsin0.707tanL为阵列的斜面长度；为组件倾角；

L=3013mm。故此时的最佳相邻组件排中心间距为：B非正南正北屋面5.2.5所示，障碍物阴影计算方法中实际已经考虑到了屋顶及组件h

举例：假设在嘉兴地区（30.77o）30度的水平20mmL=3013mm5.2.5节方法1:2.49，此时前排h=981mm，故此时前后排D=981*2.49=2443mm2450。此 此时，一般采用平铺式安装。此时的前后排间距一般即为维修通道宽度（AI0I0

N)365

S0S01367

m2；N赤纬角（日地中心连线与赤道的夹角），

太阳时角T为时间，0<T<24

(T12)15

minarccos(tan()tan

为光伏组件安装倾角；从而可以计算，日出日落时间Tst、TssTT

12(112(1

D太阳入射角太阳高度角，计算公式如下：sinsinsincoscoscos（5.2.4-EAMhAM(1229(614sin)2)12614sin(2880.0065h)5.256（5.2.4-

h为电站所在地海拔高度。0.56(e0.56AMhe0.095AMh太阳散射系数d

d

-0.294

FIbIbI0b

IdIdI0d2sin故光伏板上单位面积年总辐射量Qy

Qy

Tss(

I

)d

关于组件倾角值的函数，通过改变依次计算Qy的值，即可求出可使Qy最大的值，即为组件最佳倾角。5.2.4-119°之间的各损失百分比和组间距变化，具体数据如表.2.4-15.2.4-120mmL=3300m1DL(sincos)cos（5.2.5-

arcsin(cossin)（5.2.5-DyD时，后排光伏组件会受到前一排光伏组件的遮挡，遮2环境或屋面障碍物遮A

(DyD)

9900-设某城市在冬至日这天的赤纬角x、y、h915t的太阳高度角s、太阳方位角s可由式（5.2.5-4）和（5.2.5-5）计算出来。sarcsin[sinsincoscoscos(15t

arccos[sinssinsin

cost精确到小时（9:159.25才能代入公式）h1sin25.2.5-1所示，得知太阳高度角h1sin2L

5.2.5-1太阳高度角为shL

xLsinyLcos

5.2.5-2xyBB（X1，Y1）tBh的棱的投影最远点的坐标XLsinsYLcos

当处于9:00-12:00s为负数，当处于12:00-15:00之间时，太阳处于西边，方位角s5.2.5-4所示。一个立方体的投影区域主要由顶部的的四个点决定，上午主A、B、CB、C、D三点决定。所以计算投影区域5.2.5-439:00-15:00总的阴影区域。A20*10*18m的水平水泥材质屋面中心的东北方位，计算得到障5.2.5-5所示。 30o1*1*2m，位于一正20*10*18m的水平水泥材质屋面中心的东北方位，计算得5.2.5-6所示。 61*34m29°方位角，屋顶东部存在两个阁楼，阁楼与屋顶5.2.5-1029°29°方向环境遮挡物遮挡阴影区域示意图D正南正北方向屋顶受到正南正北方向环境遮挡物遮挡欲在其上铺设光伏组件。该屋顶南偏东方向有另一正南正北方向，尺寸为5.2.5-7所示。 E30o方向，尺寸为42*10*48mBBA的方向出现阴影遮38m23m。阴影区域轮廓5.2.5-8所示。 F42*10*48mB。随着太阳的移动，BA的方向出现阴5.2.5-9所示。 180280w规格的光伏组件。5.2.2所示，按照仿真图可以得出朝向为正范》GB50395的规定，并应具有对图像信号的分配、切换、存储、还原、远传300kW～6MW10kV接入；设备和线路等电网条380V接入。300kW380V220V单相接入时，应根据当地配电管理规定和三相不平衡测算结果8kW。（1）10kV10kV10kVT10kV10kV母线（2）380V6.1.1-110kV母110kV开关110kV110kV118kW118kW及以下16.1.1-2380V一点或多点接入多点接入用户配电在做完选择后，13种电气主接线方式具体可以参看国家电网《分布式光伏发电6.1.4-13倍。

中性点经消弧线圈接地系统是指一个或多个中性点通过具有感抗的器件接是一种具有较小电阻和较大感抗的铁芯线圈。电路如下图所示：

Qr——补偿容量

QrKICUn

1.3510A） 式中UrR——电阻的额定电压

Un——电网的标称线电压R

103

式中R——中性点接地电阻值IR——电阻电流Ic——电网的电容电流（A）R

式中R——中性点接地电阻值Id——400-3-6