光伏方阵的优化设计方法讨论论文_鞠健 曲博 许冰冰 姜道含 孟緐星

Research of new design and optimization of PV arrays layout

Jujian ，Qubo，Xubingbing, Jiangdaohan, Mengfanxing

Liaoning electrical power & survey design institute, Shenyang

Liaoning solar energy company reaserch and application ,Shenyang

ABSTRACT: In this project, some optimization ideas and methods will be studied. Through determine the optimization voltage and optimization current to solve out the best number of modules for series and parallel. The key of this aim of the report is the method and process of design.

KEY WORD: PV module lay out , optimization, benefits

摘要：本文是针对大型光伏发电站光伏组件阵列布置的一种优化设计。通过选定逆变器的最佳电压和电流的工作范围进而确定光伏组件的最佳串并联个数范围，最后通过计算和比较分析从中找出最优的一组串并联的个数。论文的研究主要针对组件布置的优化过程和方法，其比较方法对以后的关于光伏阵列的布置设计起到一定的指导意义。

关键词：光伏，优化，收益.

1引言

1.1 概述

到2050年全世界人口大概要达到100亿，按照每人每年GDP增长1.6%, GDP单位能耗按照每年减少1％，则能源需求装机将是大约30-60TW，届时主要要靠可再生能源来解决。可是，世界上潜在水能资源4.6TW，经济可开采资源只有0.9TW；风能实际可开发资源2-4TW；生物质能3TW（加起来总共8TW）。只有太阳能是唯一能够保证人类未来需求的能量来源，其潜在资源120000TW，实际可开采资源高达600TW。

1.2 光伏组件和逆变器的选型

本文将以朝阳市10MW的光伏电站作为研究对象，光伏组件选用某公司生产的YL240P-29b电池板，电池板峰值功率为240W，之所以选择240W型号的电池板，主要是因为此型号板子比较适合应用在大型光发电站，稳定性好。太阳能电池板主要技术如下表:

1.3 组件串并联个数的优化设计

1.3.1组件串联个数范围的确定

根据朝阳市气象数据库，当地年平均气温8.8℃，极端最高温度43.3℃，极端最低温度-34.4℃，气候特征为冬季寒冷、夏季炎热。光伏组件运行的极限最高与最低的环境温度为43.3℃与-34.4℃，与STC25℃温度偏移的度数分别是59.4℃和18.3℃。

组件的串联个数一定要被选择在串联时环路内电压不能高于逆变器直流侧的输入电压，否则会烧毁逆变器。因此另一个限定三个限定条件组件的串联个数被选择在18,19,20,21其中的一项。

1.3.2 组件串并联个数的优化比较：

阵列容量选择500kW单元阵列容量的组件串并联容量基本单元，对以上4个个数分别进行逆变器允许范围的校验:

1.3.3对各个串并电池组件进行评估：

从上表可以看出当组件串联个数在18至21之间时，组件都可以工作在限值条件范围之内，所以都符合，仅仅组件在18串120并的情况下，STC下的短路电流和极热环境温度下的最大输出电流非常接近于逆变器的最大允许输入电流1060A，故不宜采用此方案。

从图中我们可以看到，随着组件串联个数的增加并联个数的减少导线的损耗呈下降趋势（蓝色），但是逆变器的转换功率损耗呈上升趋势（红色），两项综合起来呈上升趋势（绿色），所以理论上的结论为在逆变器输入最佳工作电压范围之内，最终的优化结果为20串105并的连接方式，组件的摆放为竖向两排放置。

2 结论

本文提出了光伏场区内光伏方阵设计的一些理论依据和优化方法，可以通过该方法对光伏方阵的场内设计提供了相关参考依据。

参 考 文 献

[1] Ryan Mayfield. Photovoltaic Design & Installation for DUMMIES [M].America. Wiley Publishing,Inc. 2012.

[2] JOHN A.DUFFIE ,WILLIAMA A.BECKMAN.SOLAR ENGINEERING OF THERMAL PROCESSES Second Edition[M]. Wiley Publishing,Inc. 1980.

作者简介：鞠健（1984- 男，辽宁沈阳，硕士，工程师，变电、风资源及太阳能资源.

论文作者:鞠健 曲博 许冰冰 姜道含 孟緐星

论文发表刊物:《科学与技术》2019年16期

论文发表时间:2020/1/15

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