殷晓妮
（宁夏回族自治区电力设计院）
摘要：随着光伏产业的蓬勃发展，逆变器作为光伏电站中重要的设备也越来越受到关注，如何选择逆变器以适应不同的工程项目的需求，力求做到经济、合理的同时尽可能的提高发电量成为光伏设计的一个重点。笔者结合某实际工程逆变器选择和光伏电站总平设计中遇到的一些典型问题进行分析、探讨。
关键词：逆变器选择；光伏发电站总平设计问题；方案优化
引言
太阳能以其取之不尽、用之不竭、随处可见、就进供电、运行成本低、不易损坏、维护简单、无污染、建设周期短等优点，其中光伏发电是直接将光能转化为电能，是太阳能利用的有效方法。本文仅对太阳能光伏发电总平面布置进行探讨。
太阳能光伏发电具有单位容量占地面积大的特点。根据地域、地形不同，每MWp光伏发电站占地在2.0---2.3公顷，为减少征地费用，站区总平面布置时应在满足工艺、消防、检修等要求的前提下尽量做到占地面积最小。
规模化光伏电站区内常规由管理站区和光伏发电区域两部分组成。其中管理站区由站区生产管理站区、配电区、生活区等构成，主要建（构）筑物有主控楼、服务楼、消防水及生活水泵房、污水处理系统、动态无功补偿装置、配电室、变压器、110kV屋外配电装置等。其中管理站区占总面积的2%---4%，光伏发电区域的总平面布置形式对控制整个光伏电站的占地面积起着决定性因素。
在光伏电站总平设计中，结合实地情况，节约工程用地、合理布置避免组件遮挡是需要考虑的重点问题。本文以某大型山地光伏电站为例将总平设计中的控制点及限制因素进行分析，有效地节约了工程用地，降低了成本，缩短工期，尤其对光伏发电站总平设计、降低既有的外界因素对光伏电站占地影响具有借鉴作用。
概况：本工程所选500kW逆变器的最高允许输入电压Vdcmax为1000V，输入电压MPPT工作范围为450～850V，255Wp多晶硅太阳能光伏组件的开路电压Voc为37.4V（环境温度25℃），最佳工作点电压Vpm为30.7V，开路电压温度系数为-0.33%/℃，工作电压温度系数为-0.43%/℃。
光伏组件串联数量计算：N≤ ≤N≤
式中：Vmpptmin—逆变器满载时mppt最低电压；Vmpptmax—逆变器满载时mppt最高电压；Vdcmax—逆变器输入直流侧最大电压；Voc—光伏组件开路电压；Vpm—光伏组件最佳工作电压；N—光伏组件串联数；t—光伏组件工作条件下的极限低温；t’— 光伏组件工作条件下的极限高温；Kv—光伏组件的开路电压温度系数；Kv’— 光伏组件的工作电压温度系数；
经计算得出：
光伏组件串联数量16＜N＜23。结合有利于光伏组串单元排布方面的考虑，对于光伏组件，分别取N=18、N=20和N=22三种方案进行比选。根据拟建场区地形地貌，为了提高组串电压和减少汇流箱数量以及电力电缆的数量，最终确定多晶硅光伏组件的串联数量为N=22（串）。经过计算按照竖排布置，两排，每排11块组件，共22块组件串联成为一个回路。
按上述最佳太阳能光伏组件串联数计算，则每一路多晶硅组件串联的额定功率容量＝255Wp×22=5610Wp。本光伏电站所选用500kW逆变器额定输入功率为500kW，因此，对应于所选500kW逆变器，至少需要并联的路数N=500000/5610=89路。考虑逆变器效率及系统损失，并结合光伏场区地形地貌，最终确定本期工程逆变器所配光伏组串并联路数可为92路。1MWp发电单元含两台逆变器，故发电单元中光伏组串并联数位184路。
方位角选择，固定式支架一般朝正南方向放置，方位角为0°。
倾角选择
光伏阵列的安装倾角对光伏发电系统的效率影响较大，对于固定光伏阵列最佳倾角即光伏发电系统全年发电量最大时的倾角。
太阳总辐射等于直接辐射与散射辐射之和。而倾斜安装的光伏组件表面上所接收到的辐射量包括直接辐射、散射辐射及地面反射分量。本工程项目计算光伏方阵最佳倾角以全年接受太阳能辐射量最大为目标，通过采用RETScreen设计软件，对拟建场区在0°～90°范围按1°间隔加密进行理论年发电量计算，计算出不同角度下辐射量的总值，确定以接受最大辐射量角为光伏阵列最佳倾角。通过计算比较，本期工程光伏子方阵最佳安装倾角为37°。
经计算，支架前后间距为8米。按照以上数据进行光伏场区总平的布置，但是该项目规模大，所需占地面积大，在既有的选址条件下面临到场址内部会出现垃圾填埋场、回民公墓、750kV及330kV线路、既有道路的横穿及大型冲沟等不良地质对光伏电站场区的影响。
方案介绍及比较
一期为方案一：采用2*500kW户外型集装箱式逆变器。
2*500kW户外型集装箱式逆变器总重6吨占地7平方米，箱体高度2.6米左右，内置柜体排风扇、逆变器排风扇、温控采用无极调速，正常工况免维护。叉车即可安装，更灵活更节省。集装箱外壳生命周期结束后可回收再利用，无混凝土的回收问题。利用良好的通风口结构设计可以有效地防尘。
二期为方案二：采用逆变器室，每个方阵布置有一间逆变器室及一组箱式变压器，箱变及逆变器室之间通过CH0.8×0.8电缆沟相连。逆变器室采用单层砖混结构，安装轴流风机用于室内降温，通风机兼作事故排风机。逆变器室占地约40平方米，建筑物高度4.25米左右。
两种方案技术经济比较：
为综合选择适合本工程的最优设计方案，除了在节约用地、减少遮挡方面对两种设计方案进行对比，还从方案可靠性、设备选型、投资造价、后期运营维护等方面进行了比较，见下表：
结论
综上所述，采取户外型集装箱式逆变器无论是技术经济比较还是美观性均有优势，能够有效节约工程用地。面对土地资源日益紧张的困境，节省工程建设用地不是权宜之计，而是长远大计，具有重大的现实意义和深远的历史意义。更重要的是能够简化光伏发电站配套系统配置，在满足运营安全及需要的前提下有效节省投资，简化后期运营工作，降低运营维护成本。
论文作者:殷晓妮
论文发表刊物:《电力设备》第02期供稿
论文发表时间:2015/9/22
标签：光伏论文; 逆变器论文; 组件论文; 电压论文; 倾角论文; 电站论文; 场区论文; 《电力设备》第02期供稿论文;