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摘要：详细分析万农模式下的逆变器和交流汇流箱布置的重要性，结合实际工程应用综合分析光伏逆变器和交流汇流箱的布置，减少输电损耗等方面，降低电能损耗，获取整体工程效益的最优化。
关键词：光伏电站；万农模式；组串逆变器；交流汇流箱
用光伏产业与现代化农业相结合的模式，保证环境温度、土壤湿度、农作物生长的空间不发生改变，既提高土地的利用率，还能突破光伏产业土地的瓶颈，又能提高农业亩产和农民增收。光伏电站的设计需要结合工程的实际情况，在放置逆变器、交流汇流箱时以安全、经济性为原则，同时考虑工程的节约成本。
1.万农模式介绍
在不改变原有土地性质的基础上建设光伏电站，使传统的光伏支架进行改变，科学合理地将光伏的支架抬高到3.5米以上，光伏支架桩间距设计为10米，如（图一）采用单板组件的安装、倾斜度等创新技术，不仅能满足大型农业机械化耕种，还能满足光伏下农作物的光照达到70%以上。
万农模式支架图（图一）
2.组串逆变器
2.1组串逆变器的安装位置介绍
万农形式的光伏电站采用组串型逆变器较为合理，利用无风扇设计，自然散热；独有的防雷装置，减少维护成本。安装组串逆变器的支架，一端利用预制水泥桩上的支架，另一端采用单独的立柱。这样大大减少了，组串逆变器安装支架的成本。
2.2组串逆变器的布置
在目前的设计中，以20个光伏板为一组串联连接，每8组汇入一个组串逆变器为例。在布置组串逆变器时，因考虑到每一个组件的正负极至逆变器的电线走桥架，组串逆变器至交流汇流箱的电线走地埋。为便于电缆敷设的施工，将组串逆变器统一布置在一个子阵列中靠近道路侧的立柱支架上为方案一；组串逆变器布置在一个子阵列的中间区域的立柱支架上为方案二。
3.交流汇流箱
3.1交流汇流箱的安装位置介绍
交流汇流箱的安装与组串逆变器的安装相同，可以与组串逆变器一同安装在同一套支架上，也可以单独设置一套支架，但是为了节约成本在实际工程中与组串逆变器安装在同一套支架上。
3.1交流汇流箱的布置
组串逆变器接入交流汇流箱的数量一般是4进1、8进1、10进1、12进1、14进1、16进1等标准规格。在万农模式下，以交流汇流箱采用4进1出的规格为例，即4台组串逆变器的出线接入1台交流汇流箱后，将电流汇集到交流汇流箱，交流汇流箱的引出线为1路，然后送至箱变。布置交流汇流箱时为了便于电缆敷设的施工和后期的运维方便，交流汇流箱跟随组串逆变器安装在道路侧的立柱支架上为方案一；为了节省成本，减少电线的数量，交流汇流箱跟随组串逆变器安装在光伏组串中间区域的立柱支架上为方案二。
以组串逆变器和交流汇流箱布置位置的不同，将本次案例分为方案一和方案二，根据万农模式下光伏方阵布置形式，综合考虑光伏组件至组串逆变器、组串逆变器至交流汇流箱的电缆选择和敷设的经济技术合理性，确定组串逆变器和交流汇流箱的布置形式。首先电缆截面的选择应满足机械强度、电压损失、温升等要求，直流系统电缆按电缆长期允许载流量选择，并按电缆允许压降校验[1]。
4.两种方案比较
两种方案规模均已一个标准单元为实例，1串为20个光伏组件，8串接入1台组串逆变器，4台组串逆变器汇入1台交流汇流箱。一个标准单元共有640个光伏组件、4台组件逆变器、1台交流汇流箱组成。
4.1经济比较
根据站内道路的宽度、组件之间的间距计算出光伏组件至组串逆变器、组串逆变器至交流汇流箱之间的长度。
方案一：光伏组件至组串逆变器的电线采用2PFG1169 PV1-F（1×4?）的线路，长度为1520m，以4.5元/m计算；组串逆变器至交流汇流箱之间的长度44m的ZRC-YJLHV??-0.6/1kV-3×35?的线路，以15.5元/m计算。
方案二：光伏组件至组串逆变器的电线采用2PFG1169 PV1-F（1×4?）的线路，长度为1168m，以4.5元/m计算；组串逆变器至交流汇流箱之间的长度84m的ZRC-YJLHV??-0.6/1kV-3×35?的线路，以15.5元/m计算。
经统计这两种方案的直流、交流汇集电缆总长度和电缆总价格的对比，见表1。
表1 方案一与方案二的经济比较
从两种方案的经济比较来分析，方案二比方案一的直流电缆能节约352m，投资能节约1584元；方案一比方案二交流电缆能节约40m，投资能节约620元。但通过交、直流电缆的之和的总价比较，方案二在一个标准单元的线缆投资能节约964元。
4.2发电量比较
不匹配损失和线损是这两种布置方案发电量的差异主要影响的两个因素。不匹配损失是由各个组串至逆变器直流侧的电压降不同引起的；线损是电能在电缆电阻上的消耗的能量[2]。通过建立数学模型，计算出这两种方案下的不匹配损失和线损，然后再通过PVsyst软件计算出实际工况下的不匹配损失和线损。
如这两种方案下，假设每个组串至逆变器直流侧的电压降相同（U-I性能完全相同），则所有组件的功率之和为320KW相等。以这两种典型方案来看，所有组件的功率之和与320KW之差为不匹配损失。在计算线损和不匹配损失时将组件自带的正负极电缆考虑在内，每级按1.2m计算，通过两种方案的数据计算得出线损和不匹配损失。进行仔细的研究对比可以看出，对于这两种方案来说，不匹配损失几乎相等，实际线损在方案一和方案二中的差值比较之后为0.1%。根据当前市场定价可以得出，选择方案二的逆变器及汇流箱布置更为经济。如果电缆的主材费用和安装费用有变化时，建议重新核算发电量可不用考虑不匹配损失的差异。
综上所述，在经济、线损和不匹配的比较下，方案二优于方案一，当光伏电站的规模越大的情况下，线缆的投资成本节约也就越多，因此合理布置组串逆变器和交流汇流箱的位置，在场区设计过程中尤为重要。
【参考文献】
[1]杨素荣 地面光伏电站汇流箱逆变器的选择与布置 1003-0867（2015）08-0045-03
[2]蒋华庆 贺广零 兰云鹏编著 光伏电站设计技术 中国电力出版社 2014.3
论文作者:何永慧1 何永龙2
论文发表刊物:《科技新时代》2018年11期
论文发表时间:2019/1/10
标签：逆变器论文; 方案论文; 光伏论文; 电缆论文; 支架论文; 组件论文; 不匹配论文; 《科技新时代》2018年11期论文;