光伏方阵串并联失配损失的测试与分析

董双丽，刘书强，林荣超，曾 飞，胡振球（广东产品质量监督检验研究院，广东佛山，528300）



光伏方阵串并联失配损失的测试与分析

董双丽，刘书强，林荣超，曾 飞，胡振球
（广东产品质量监督检验研究院，广东佛山，528300）

摘要：本文总结了一套光伏方阵串并联失配损失的测试方法；以广东某5.5MWp分布式光伏发电系统为例，现场抽测了4组20块组件串联成为一个组串后的串联失配损失和10个组串并联接入一台汇流箱后的并联失配损失，最大值分别为1.64%和0.92%，证实了此方法的可操作性；对结果进行分析，提出了减小串并联失配损失的方法，对提高光伏发电系统的发电量具有重要意义。

关键词：光伏发电系统；串并联失配；测试；减小措施

0 前言

在如今的度电补贴时代，评价一个光伏发电系统的好坏，其实是单位功率下发电量的角力。因此，诸如灰尘遮挡、串并联失配、温升损失、交直流线损、逆变器和变压器损耗等一些影响光伏发电系统实际发电量的不利因素越来越被重视。本文对光伏方阵的串并联失配损失测试方法进行了探讨，以广东某5.5MWp分布式光伏发电系统为例，现场抽测了4组20块组件串联成为一个组串后的串联失配损失和10个组串并联接入一台汇流箱后的并联失配损失，并对结果进行分析，提出了减小串并联失配损失的方法。

1 光伏方阵串并联失配损失的定义和计算方法

光伏方阵进行组件串并联时，理想状态是将工作电流基本相同的组件串联在一起，再将工作电压基本相同的组串并联在一起，最后再将工作电压基本相同的汇流箱并联在一起（组串式逆变器不存在）。但在实际安装中很难做到，即使是同种型号组件，其最佳工作电压和电流不一定完全相同，造成整个方阵的输出总功率小于系统中所有组件的最大功率之和，这部分功率损失就叫做光伏方阵的串并联失配损失。光伏方阵的串并联失配损失包括组串内所有光伏组件的串联失配损失、光伏组串的并联失配损失以及汇流箱的并联失配损失（组串式逆变器不存在此项）。本文主要介绍前两种失配损失，计算方法如下：

组件串联失配损失=（各组件修正最大功率之和 - 组串修正最大功率）/各组件修正最大功率之和*100%（1）

表1 组件到组串的串联失配损失

组串并联失配损失=（并联回路组串修正最大功率之和 -并联回路修正最大功率）/并联回路组串修正最大功率之和*100%。（2）

2 光伏方阵串并联失配损失的测试方法

测试设备为cetisPV-CTF1光伏阵列功率测试仪，在辐照度、温度稳定的条件下连续测试至少3次，取中间值进行分析。

2.1组串内光伏组件的失配损失

断开选定组串，用cetisPV-CTF1采集选定组串及组串中每一块组件的最大功率，记录光强和温度；读取修正到STC下的数据，按公式（1）计算。

2.2多个组串并联的失配损失

断开汇流箱，用cetisPV-CTF1采集选定汇流箱中组串并联后及每一个组串最大功率，记录光强和温度；读取修正到STC下的数据，按公式（2）计算。

3 测试结果

以广东某5.5MWp屋顶式固定倾角安装的分布式光伏发电系统为例，现场选取具有代表性的4个组串和4台汇流箱，测试4 组20块组件串联成组串后的串联失配损失和10个组串并联接入汇流箱后的并联损失，最大值分别为1.64%和0.92%，详见表1和表2。

4 结果分析

公式（1）和（2）假定组串和汇流箱工作在最大功率的状态下，计算得到串并联失配损失均比实际值偏小。4个串（箱）分别位于不同屋顶或同一屋顶不同朝向，遮挡、光照及通风状况各异，因此串（并）联失配损失有高有低。《并网光伏电站性能监测与质量评估技术规范》规定：串联失配损失不超过1%，组串并联失配损失不超过2%。现场抽测串联失配损失最大值1.64%，因此要采取相应的措施减小串联失配损失，如减少遮挡，保证组件受到均匀光照和处于通风条件下等。此外，新旧组件及不同规格组件混用，不合理的组件连接方式，同样会造成失配损失，在光伏电站的设计和建设阶段要充分考虑。

参考文献

［1］W.G.J.H.M. van Sark， et al. Review of PV performance ratio development ［C］World Renewable Energy Congress. Denver： Red Hook， NY： Curran， 2012： 4795-4800.

［2］杨静涛， 贾晖杰，吕国东. 并网光伏电站发电量影响因素分析.太阳能［J］， 2013（17）：40-45.

［3］CQC XXXX-2014，并网光伏电站性能检测与质量评估技术规范［S］.

［4］D.Picaul， B.Raison， S.Bacha， et al.Forecasting photovoltaic array power production subject to mismatch losses ［J］. Solar Energy， 2010 （84）：1301-1309.

作者简介

表2 组串到汇流箱的并联失配损失

董双丽（1990-），女，硕士，从事光伏产品的检测、科研工作。

Test and analysis of the loss of PV array parallel connection

Dong Shuangli，Liu Shuqiang，Lin Rongchao，Zeng Fei，Hu Zhenqiu
（Guangdong Testing Institute of Product Quality Supervision，528300）

Abstract：This paper summarizes a set of photovoltaic array series parallel test method of loss distribution；in Guangdong，a 5.5MWp distributed photovoltaic power generation system as an example，on-site sampling tests and 4 groups of 20 pieces of components are connected in series into a group on the series lost with loss and 10 groups on parallel access to a junction box after the parallel mismatch loss，maximum value respectively 1.64% and 0.92%， confirmed the this method of operation；to analyze the results of the proposed decrease on parallel loss of loss distribution approach，and it has important significance to improve the photovoltaic power generation system of generating capacity.

Keywords：photovoltaic power generation system；series parallel mismatch test；measures