基于PVsyst光伏系统设计论文_殷鹏涛 刘扬 张宝生

摘要：本文主要分析了PVsyst软件在泰国泰国四号线压气站并网光伏系统设计，希望油气管道站场并网光伏发电提供一定理论依据和参考。

关键词：泰国四号线压气站；并网光伏系统设计

引言

PVsyst是一款计算机仿真软件，可针对并网型、孤岛型、光伏水泵等不同种类光伏系统开展设计。PVsyst可根据不同项目阶段、设计详尽度的需求，选择初步设计或详细设计两个选项进行建模。利用其自带的数据库，可以查阅当地历史气象数据，对光伏方阵倾斜角、行距、方位角等参数进行设计，并完成太阳能组件、逆变器等重要部件的参数选择，最终形成仿真报告，用于指导光伏系统的设备选型及系统优化。

1工程概况

泰国压气站项目是泰国第四长输管道中的一座重要增压站场，项目位于曼谷东南部的北柳府，坐标位于东经101.5°、北纬13.8°，平均海拔31m，光照资源十分丰富，全年太阳辐射总量约为1804 kW·h／m2。根据业主要求，该项目需采用绿色建筑设计理念，且对于项目核心建筑控制室，要求通过美国国际绿色环保认证 (LEED认证)。

该工程太阳能极板安装布置在控制室屋顶上。控制室屋顶较为平坦，光伏组件安装方便,考虑到安装间距及维护等需求，光伏组件的可安装面积约为1100m2。

2并网光伏系统组成

本系统主要由光伏阵列、并网逆变器和控制监测设备构成。通过光伏阵列产生的直流电经过并网控制逆变器转为交流电后与项目内市电并网，通过电网将光伏系统所发电能进行再分配。

3系统设计参数

3.1最佳倾角和朝向

并网系统中，最佳倾角的选取需保证固定式光伏方阵在该倾角下的倾斜面所接收到的年总辐射量最大，根据项目所在地坐标，海拔等因素，可在PVsyst中仿真得出最佳倾角为13°，组件朝向为正南方向，仿真结果如图1所示。

图1：组件最佳倾角及朝向

3.2光伏阵列间距选择

本项目采用固定式布置方阵，光伏阵列间距确定原则为冬至日当天上午9 时到下午3 时段内光伏板前、后、左、右互不遮挡。阵列南北向最小间距为：

D = （1）

式（1）中， D为两排阵列南北向最小间距，L为阵列倾斜面长度， 为阵列倾角，为当地维度，计算得出组件之间最小间距约为4.0m。考虑到安装维护的便利性及项目安装容量的需求，适当的增加了阵列间距，本项目间距取4.75m,仿真结果如图3所示。

图2 组件最小间距

4 设备选型

4.1 光伏组件选型

太阳能光伏组件主要有单晶硅、多晶硅及非晶硅三类，考虑到业主对于组件效率的要求，本项目采用了某公司生产的280Wp单晶硅太阳能电池组件，尺寸大小为1640mm X1000mm X 40mm。标准测试条件下主要参数如表2所示。

表2 光伏组件主要参数

4.2 逆变器选型

本项目采用某公司生产的组串式并网逆变器Sunny tripower 25000TL-30，多个逆变器将光伏组件产生的直流电转变为交流电汇总后并网。主要参数如表3所示

表3 光伏逆变器主要参数

1

4.3 组串设计

组串开路电压值需在逆变器MPPT输入电压允许范围之内，且因组串电压越高，线损越低，从而提高发电效率，并减少汇流箱用量。因此组串数量的选择可基于使得开路电压尽量接近MPPT最大输入电压。此建筑共安装有480块光伏组件，每20块组件串联，共有24个组串。每4或5个组串并联接入逆变器，组串开路电压为770V。总装机容量为134.4kWp。光伏阵列模拟布置见下图3。

图3 光伏阵列布置图

5 系统仿真结果

在PVsyst 中设置光伏发电系统的相关参数和模型。运行PVsyst 可得出光伏发电系统仿真结果。全年每月的发电情况见表4，项目所在地光伏系统月发电量波动较小，4月份发电量最大，为184.2kWh/m2。光伏系统全年向公共电网输送的有效电量为201.72MWh，发电效率为81.7%。

表4 系统各月发电情况

由图4得知，光伏系统中最主要的损耗是电池表面反射造成的光学损耗为3.2%，温度造成的损耗为12.6%，逆变器损耗为2.1%，其余损耗有线路压降损耗，组件之间失配损耗等。因此在设计光伏系统时需充分考虑各个影响因素，对系统进行优化设计，以提高系统发电效率。在理想无损情况下，本项目年发电量可达206.0MWh,考虑各级损耗下，年发电量降至201.7MWhM，发电量最低为9月份，发电量为14.5 MWh，发电量最大为3月份，发电量为19.5 MWh。

图4 光伏系统能量损耗示意图

6 结语

通过PVsyst软件的使用，指导了光伏系统设计及优化，并对光伏系统发电量进行了模拟计算。可得知该工程光伏系统装机总容量为143 kWp，年平均发电量为201MW·h，经济、环保效益显著。太阳能系统设计及应用最终助力泰国压气站项目获得LEED金级认证，且为油气管道站场并网光伏发电提供了一定理论依据和参考。

参考文献：

[1]李英姿.太阳能光伏并网发电系统设计与应用[M].北京：机械工业出版社，2013.

论文作者:殷鹏涛 刘扬 张宝生

论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 17期

论文发表时间:2020/1/9

标签：光伏论文;  系统论文;  组件论文;  阵列论文;  逆变器论文;  间距论文;  项目论文;  《当代电力文化》2019年 17期论文;