不同组串设计对光伏系统效率影响的实验研究
2014-12-15汪婷婷何银涛王静
汪婷婷+何银涛+王静
摘 要：通过太阳能光伏电池仿真模型和光伏阵列计算模型，分析和研究了特变电工哈密295 KWp光伏实验电站并网发电系统中，不同光伏阵列对并网光伏发电系统性能的影响。结果表明，在哈密地区，当光伏阵列设计为21块/串时，光伏并网发电系统中有更大的产出电能，而当光伏阵列设计为20或19块/串时，光伏并网发电系统中产出电能量呈下降的趋势。在不同地区，通过光伏阵列计算选取最优的串联关系，可以获得最大的电能输出。
关键词：多晶硅组件；仿真；光伏阵列；发电量
中图分类号：TM914.4 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）22-0124-02
太阳能光伏电池的输出具有非线性，而这种非线性受外部环境（包括日照强度、温度等）和本身技术指标（比如输出阻抗）的影响。在不同地区、不同经纬度条件下，环境资源的差异性直接导致太阳能光伏电池输出存在差异，进而影响太阳能光伏电池组串的串联设计。
1 理论分析
1.1 光伏阵列串联数计算
特变电工哈密295 KWp光伏实验电站采用了TBEA 245 Wp太阳能光伏电池和Danfoss TLX CNPro+10kW逆变器。按照GB 50797—2012《光伏发电站设计规范》中光伏组串串联数计算公式计算，得到串联太阳能光伏电池数量为9≤N≤22.在冬季，太阳能光伏电池串开路电压有可能会超过逆变器的MPPT工作电压范围上限。为了使太阳能光伏电池串输出电压更接近逆变器MPPT工作电压的上限，太阳能光伏电池串联数量可选择19≤N≤21.据统计，哈密市已建或在建光伏电站均采用了20块太阳能光伏电池串联的设计方案。
1.2 太阳能光伏电池工作环境和电压仿真分析
鉴于冬季环境温度较低、日照较强时，太阳能光伏电池串的开路电压较高等原因，为了有效评估不同组件串选择与光伏阵列电能产出之间的关系，根据光伏电池组件的物理特性等效电路和数学模型，基于Simulink仿真软件建立了光伏电池组件的仿真模型。模型的基本参数按照TBEA 245Wp产品参数设置。仿真分析对不同辐照度和环境温度下太阳能光伏电池的开路电压输出十分重要。
2 实验结果及分析
2.1 光伏阵列发电量与组件串联数的关系
每月太阳能光伏阵列每千瓦发电量与组件串联数的变化关系如图2所示。在哈密实验电站中，19块/串、20块/串和21块/串组件接线形式下每月发电量趋势一致。采用21块太阳能光伏电池串联时，月均发电量最大，这种接线会带来一定的发电量增益。以常规设计20块太阳能光伏块电池串联发电量为基准计算每千瓦日均发电量增益，19块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，其月均发电量减小了1.636%，21块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，月均发电量增加了1.284%.
2.2 光伏阵列每月的系统效率
*[基金项目]国家863项目《百兆瓦级光伏系统设计集成技术研究及关键设备研制项目》（编号：2011AA05A305）
从表3中可以看出，2013-12，21块太阳能光伏电池串联时，系统效率比常规20块太阳能光伏电池串联时高出了2.88%；且采用21块太阳能光伏电池串联时，将会节约支架基础、电缆量和电缆沟的开挖，在节约投资成本的同时进一步提高了系统效率。
3 结论
本文通过光伏电池组件仿真模型和光伏阵列计算模型，分析和研究了在哈密295 KWp光伏实验电站并网发电系统中，不同光伏阵列对并网光伏发电系统产能的影响，得出以下结论：①在哈密实验电站中，19串、20串和21串组件接线形式下每月发电量趋势一致。②计算每千瓦日均发电量增益时，19块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，其月均发电量减少了1.636%，21块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，其月均发电量增加了1.284%.由此可以看出，在满足设计要求的范围内，选择靠近上限的组件串联设计方案有利于提高方阵的发电量。③计算光伏阵列每月系统效率时，21块太阳能光伏电池串联时的系统效率为75.6%，20块太阳能光伏电池串联时的系统效率为74.6%，19块太阳能光伏电池串联时的系统效率为74.2%.④采用21块太阳能光伏电池串联的方式，会节约支架基础、电缆量和电缆沟的开挖，但其经济效益和方案的可行性还需要进一步分析。
参考文献
[1]周孑明，郭智群，晏玥.太阳能光伏电池特性实验研究[J].能源与环境，2011（04）.
[2]中国电力企业联合会.GB 50797—2012 光伏发电站设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.
〔编辑：白洁〕
摘 要：通过太阳能光伏电池仿真模型和光伏阵列计算模型，分析和研究了特变电工哈密295 KWp光伏实验电站并网发电系统中，不同光伏阵列对并网光伏发电系统性能的影响。结果表明，在哈密地区，当光伏阵列设计为21块/串时，光伏并网发电系统中有更大的产出电能，而当光伏阵列设计为20或19块/串时，光伏并网发电系统中产出电能量呈下降的趋势。在不同地区，通过光伏阵列计算选取最优的串联关系，可以获得最大的电能输出。
关键词：多晶硅组件；仿真；光伏阵列；发电量
中图分类号：TM914.4 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）22-0124-02
太阳能光伏电池的输出具有非线性，而这种非线性受外部环境（包括日照强度、温度等）和本身技术指标（比如输出阻抗）的影响。在不同地区、不同经纬度条件下，环境资源的差异性直接导致太阳能光伏电池输出存在差异，进而影响太阳能光伏电池组串的串联设计。
1 理论分析
1.1 光伏阵列串联数计算
特变电工哈密295 KWp光伏实验电站采用了TBEA 245 Wp太阳能光伏电池和Danfoss TLX CNPro+10kW逆变器。按照GB 50797—2012《光伏发电站设计规范》中光伏组串串联数计算公式计算，得到串联太阳能光伏电池数量为9≤N≤22.在冬季，太阳能光伏电池串开路电压有可能会超过逆变器的MPPT工作电压范围上限。为了使太阳能光伏电池串输出电压更接近逆变器MPPT工作电压的上限，太阳能光伏电池串联数量可选择19≤N≤21.据统计，哈密市已建或在建光伏电站均采用了20块太阳能光伏电池串联的设计方案。
1.2 太阳能光伏电池工作环境和电压仿真分析
鉴于冬季环境温度较低、日照较强时，太阳能光伏电池串的开路电压较高等原因，为了有效评估不同组件串选择与光伏阵列电能产出之间的关系，根据光伏电池组件的物理特性等效电路和数学模型，基于Simulink仿真软件建立了光伏电池组件的仿真模型。模型的基本参数按照TBEA 245Wp产品参数设置。仿真分析对不同辐照度和环境温度下太阳能光伏电池的开路电压输出十分重要。
2 实验结果及分析
2.1 光伏阵列发电量与组件串联数的关系
每月太阳能光伏阵列每千瓦发电量与组件串联数的变化关系如图2所示。在哈密实验电站中，19块/串、20块/串和21块/串组件接线形式下每月发电量趋势一致。采用21块太阳能光伏电池串联时，月均发电量最大，这种接线会带来一定的发电量增益。以常规设计20块太阳能光伏块电池串联发电量为基准计算每千瓦日均发电量增益，19块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，其月均发电量减小了1.636%，21块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，月均发电量增加了1.284%.
2.2 光伏阵列每月的系统效率
*[基金项目]国家863项目《百兆瓦级光伏系统设计集成技术研究及关键设备研制项目》（编号：2011AA05A305）
从表3中可以看出，2013-12，21块太阳能光伏电池串联时，系统效率比常规20块太阳能光伏电池串联时高出了2.88%；且采用21块太阳能光伏电池串联时，将会节约支架基础、电缆量和电缆沟的开挖，在节约投资成本的同时进一步提高了系统效率。
3 结论
本文通过光伏电池组件仿真模型和光伏阵列计算模型，分析和研究了在哈密295 KWp光伏实验电站并网发电系统中，不同光伏阵列对并网光伏发电系统产能的影响，得出以下结论：①在哈密实验电站中，19串、20串和21串组件接线形式下每月发电量趋势一致。②计算每千瓦日均发电量增益时，19块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，其月均发电量减少了1.636%，21块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，其月均发电量增加了1.284%.由此可以看出，在满足设计要求的范围内，选择靠近上限的组件串联设计方案有利于提高方阵的发电量。③计算光伏阵列每月系统效率时，21块太阳能光伏电池串联时的系统效率为75.6%，20块太阳能光伏电池串联时的系统效率为74.6%，19块太阳能光伏电池串联时的系统效率为74.2%.④采用21块太阳能光伏电池串联的方式，会节约支架基础、电缆量和电缆沟的开挖，但其经济效益和方案的可行性还需要进一步分析。
参考文献
[1]周孑明，郭智群，晏玥.太阳能光伏电池特性实验研究[J].能源与环境，2011（04）.
[2]中国电力企业联合会.GB 50797—2012 光伏发电站设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.
〔编辑：白洁〕
摘 要：通过太阳能光伏电池仿真模型和光伏阵列计算模型，分析和研究了特变电工哈密295 KWp光伏实验电站并网发电系统中，不同光伏阵列对并网光伏发电系统性能的影响。结果表明，在哈密地区，当光伏阵列设计为21块/串时，光伏并网发电系统中有更大的产出电能，而当光伏阵列设计为20或19块/串时，光伏并网发电系统中产出电能量呈下降的趋势。在不同地区，通过光伏阵列计算选取最优的串联关系，可以获得最大的电能输出。
关键词：多晶硅组件；仿真；光伏阵列；发电量
中图分类号：TM914.4 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）22-0124-02
太阳能光伏电池的输出具有非线性，而这种非线性受外部环境（包括日照强度、温度等）和本身技术指标（比如输出阻抗）的影响。在不同地区、不同经纬度条件下，环境资源的差异性直接导致太阳能光伏电池输出存在差异，进而影响太阳能光伏电池组串的串联设计。
1 理论分析
1.1 光伏阵列串联数计算
特变电工哈密295 KWp光伏实验电站采用了TBEA 245 Wp太阳能光伏电池和Danfoss TLX CNPro+10kW逆变器。按照GB 50797—2012《光伏发电站设计规范》中光伏组串串联数计算公式计算，得到串联太阳能光伏电池数量为9≤N≤22.在冬季，太阳能光伏电池串开路电压有可能会超过逆变器的MPPT工作电压范围上限。为了使太阳能光伏电池串输出电压更接近逆变器MPPT工作电压的上限，太阳能光伏电池串联数量可选择19≤N≤21.据统计，哈密市已建或在建光伏电站均采用了20块太阳能光伏电池串联的设计方案。
1.2 太阳能光伏电池工作环境和电压仿真分析
鉴于冬季环境温度较低、日照较强时，太阳能光伏电池串的开路电压较高等原因，为了有效评估不同组件串选择与光伏阵列电能产出之间的关系，根据光伏电池组件的物理特性等效电路和数学模型，基于Simulink仿真软件建立了光伏电池组件的仿真模型。模型的基本参数按照TBEA 245Wp产品参数设置。仿真分析对不同辐照度和环境温度下太阳能光伏电池的开路电压输出十分重要。
2 实验结果及分析
2.1 光伏阵列发电量与组件串联数的关系
每月太阳能光伏阵列每千瓦发电量与组件串联数的变化关系如图2所示。在哈密实验电站中，19块/串、20块/串和21块/串组件接线形式下每月发电量趋势一致。采用21块太阳能光伏电池串联时，月均发电量最大，这种接线会带来一定的发电量增益。以常规设计20块太阳能光伏块电池串联发电量为基准计算每千瓦日均发电量增益，19块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，其月均发电量减小了1.636%，21块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，月均发电量增加了1.284%.
2.2 光伏阵列每月的系统效率
*[基金项目]国家863项目《百兆瓦级光伏系统设计集成技术研究及关键设备研制项目》（编号：2011AA05A305）
从表3中可以看出，2013-12，21块太阳能光伏电池串联时，系统效率比常规20块太阳能光伏电池串联时高出了2.88%；且采用21块太阳能光伏电池串联时，将会节约支架基础、电缆量和电缆沟的开挖，在节约投资成本的同时进一步提高了系统效率。
3 结论
本文通过光伏电池组件仿真模型和光伏阵列计算模型，分析和研究了在哈密295 KWp光伏实验电站并网发电系统中，不同光伏阵列对并网光伏发电系统产能的影响，得出以下结论：①在哈密实验电站中，19串、20串和21串组件接线形式下每月发电量趋势一致。②计算每千瓦日均发电量增益时，19块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，其月均发电量减少了1.636%，21块太阳能光伏电池串联与20块太阳能光伏电池串联相比，其月均发电量增加了1.284%.由此可以看出，在满足设计要求的范围内，选择靠近上限的组件串联设计方案有利于提高方阵的发电量。③计算光伏阵列每月系统效率时，21块太阳能光伏电池串联时的系统效率为75.6%，20块太阳能光伏电池串联时的系统效率为74.6%，19块太阳能光伏电池串联时的系统效率为74.2%.④采用21块太阳能光伏电池串联的方式，会节约支架基础、电缆量和电缆沟的开挖，但其经济效益和方案的可行性还需要进一步分析。
参考文献
[1]周孑明，郭智群，晏玥.太阳能光伏电池特性实验研究[J].能源与环境，2011（04）.
[2]中国电力企业联合会.GB 50797—2012 光伏发电站设计规范[S].北京：中国计划出版社，2012.
〔编辑：白洁〕
