光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布置結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布置結(jié)構(gòu)，包括成排布置的光伏組件串(1)，布置在每排光伏組件串(1)前方中間位置的匯流箱(2)，同排中的每個(gè)光伏組件(11)通過一級匯流電纜(7)與匯流箱(2)連接，位于每排光伏組件串(1)前方中間位置的單個(gè)匯流箱(2)通過二級匯流電纜(3)與逆變器(4)連接，所述的逆變器(4)位于場區(qū)主干道(6)的一側(cè)，所述的逆變器(4)有二臺，每臺逆變器(4)連接同側(cè)的一半光伏發(fā)電單元(8)，兩臺所述的逆變器(4)與變壓器(5)連接，所述的光伏發(fā)電單元(8)逆變器總輸出功率1MW。本發(fā)明通過綜合考慮直流電纜用量、線路損耗、線路壓降變化、逆變器功率輸出等因素，達(dá)到使光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布置的目的。
【專利說明】光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布置結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)，具體地指一種光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布置結(jié) 構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 光伏發(fā)電單元是一個(gè)光伏電站中基本的組織。通常每個(gè)光伏發(fā)電單元配置一臺變 壓器和若干臺逆變器。在實(shí)際工程中，一個(gè)光伏發(fā)電單元的光伏裝機(jī)容量沒有定式，有W SOOkWp規(guī)模設(shè)計(jì)光伏發(fā)電單元，也有按照lMWp、2MWp等規(guī)模設(shè)計(jì)一個(gè)光伏發(fā)電單元。部分 研究提到光伏陣列盡量布置成矩形，但是并未對逆變器的合理布置進(jìn)行分析。
[0003] 光伏電站的總體布置光伏組件需要盡量避免被陰影遮擋，因此逆變器通常布置在 整個(gè)光伏發(fā)電單元的外側(cè)，同時(shí)，將多個(gè)光伏發(fā)電單元的逆變器安放在場區(qū)主干道的兩側(cè)， 從而可W減少場區(qū)中道路的建設(shè)，降低建設(shè)成本。但是，該些設(shè)計(jì)沒有考慮逆變器布置在光 伏發(fā)電單元外側(cè)可能增加直流電纜用量，而在光伏電站中，直流電纜用量較多，增加電纜用 量導(dǎo)致線路損耗和線路壓降變大，影響光伏電站整體發(fā)電效率（如圖3所示）。
[0004] 光伏電站中光伏組件和逆變器的典型配置是使二者功率匹配，即每SOOkWp的光 伏裝機(jī)容量配置一臺500kW的逆變器。但從實(shí)際運(yùn)行狀況分析，IMWp裝機(jī)容量的光伏組件 無法達(dá)到IMW的額定輸出，因此，逆變器絕大部分時(shí)間在小于額定功率的情況下運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有【背景技術(shù)】的不足之處，而提供一種光伏發(fā)電單元 發(fā)電效益最大化布置結(jié)構(gòu)。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過如下措施來達(dá)到的；光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布置結(jié) 構(gòu)，其特征在于；包括成排布置的光伏組件串，布置在每排光伏組件串前方中間位置的匯流 箱，同排中的每個(gè)光伏組件通過一級匯流電纜與匯流箱連接，位于每排光伏組件串前方中 間位置的單個(gè)匯流箱通過二級匯流電纜與逆變器連接，所述的多排光伏組件串通過場區(qū)主 干道等分為左右兩部分，所述的左右兩部分構(gòu)成光伏發(fā)電單元并布置成正方形，所述的逆 變器位于場區(qū)主干道的一側(cè)，所述的逆變器有二臺，每臺逆變器連接同側(cè)的一半光伏發(fā)電 單元，兩臺所述的逆變器與變壓器連接，所述的光伏發(fā)電單元逆變器總輸出功率1MW。
[0007] 在上述技術(shù)方案中，所述的逆變器布置在光伏發(fā)電單元的幾何中也。
[000引在上述技術(shù)方案中，所述的匯流箱的位置與光伏組件串相鄰。
[0009] 在上述技術(shù)方案中，每臺所述逆變器接入的光伏組件裝機(jī)功率大于逆變器額定功 率，小于逆變器最大允許輸入功率。
[0010] 在上述技術(shù)方案中，所述光伏發(fā)電單元裝機(jī)功率為逆變器額定功率的1.1倍。
[0011] 本發(fā)明結(jié)合光伏電站的特點(diǎn)，提出光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化設(shè)計(jì)技術(shù)，通過 合理規(guī)劃光伏發(fā)電單元布置格局和裝機(jī)容量，減少直流匯流電纜用量，降低線路功率損失， 最大化單個(gè)光伏發(fā)電單元的發(fā)電效益；通過按照每個(gè)合理配置光伏發(fā)電單元的裝機(jī)容量， 降低光伏發(fā)電單元的單位MW工程建設(shè)成本；通過光伏發(fā)電單元裝機(jī)容量略大于逆變器額 定容量的配置，W實(shí)現(xiàn)逆變器的充分利用。
[0012] 本發(fā)明光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布置結(jié)構(gòu)包含如下要點(diǎn)；光伏發(fā)電單元盡量 布置成準(zhǔn)正方形格局，逆變器布置在光伏發(fā)電單元的準(zhǔn)幾何中也，匯流箱布置于每排光伏 陣列中間，光伏發(fā)電單元光伏組件裝機(jī)容量W使所有逆變器總輸出功率達(dá)到IMW為配置原 貝1J，單臺逆變器光伏組件功率宜按逆變器額定功率的1. 1倍配置。
[0013] 本發(fā)明基于"面積一定條件下，圓形周長最短，正方形其次"的基本理論，并考慮施 工可行性，首次提出正方形的光伏發(fā)電單元布置格局。光伏發(fā)電單元中的光伏串列成排布 置成一組光伏陣列，若干組光伏陣列構(gòu)成一個(gè)光伏發(fā)電單元，根據(jù)光伏陣列之間的間距和 光伏陣列中光伏組件數(shù)量不同，每一個(gè)光伏陣列數(shù)量可進(jìn)行調(diào)整，但每個(gè)光伏發(fā)電單元的 整體布置為準(zhǔn)正方形。雖然布置成圓形時(shí)，光伏發(fā)電單元中的電纜布線可能比矩形的布置 用量少，但在實(shí)際工程中，圓形布置的光伏發(fā)電單元±地利用率不高。
[0014] 本發(fā)明中每個(gè)光伏發(fā)電單元布置兩臺逆變器，按照使逆變器總輸出功率為IMW的 規(guī)格配置光伏組件裝機(jī)功率，光伏組件串布置在逆變器兩側(cè)，每側(cè)布置一半光伏組件。由于 每個(gè)光伏發(fā)電單元的逆變器通常采用集中放置的方案，光伏發(fā)電單元的裝機(jī)規(guī)模越大，單 位MW光伏的總直流電纜用量越大，將導(dǎo)致建設(shè)成本增加。而光伏發(fā)電單元的裝機(jī)規(guī)模小于 單位MW時(shí)，不能體現(xiàn)規(guī)模化布置的成本優(yōu)勢。
[0015] 在本發(fā)明中逆變器集中布置在光伏發(fā)電單元準(zhǔn)幾何中也，光伏發(fā)電單元分成等容 量的兩組分別布置在兩臺逆變器兩側(cè)，同側(cè)的光伏組件接入同一臺逆變器。將逆變器布置 在光伏發(fā)電單元準(zhǔn)幾何中也，可W使一個(gè)光伏發(fā)電單元內(nèi)，光伏匯流箱至逆變器的匯流電 纜的總長度遠(yuǎn)小于逆變器布置在光伏發(fā)電單元外圍，既降低電纜用量，也降低線路損耗。與 逆變器布置于光伏陣列外圍相比，該布置增加部分道路建設(shè)成本，但由此減少的電纜用量 及降低線損帶來的發(fā)電收益遠(yuǎn)高于道路成本
[0016] 在本發(fā)明中每一側(cè)同一排光伏組件串共用一個(gè)光伏匯流箱，光伏匯流箱布置在每 一排光伏組件串的中間。采用此種布置，光伏組串至光伏匯流箱的電纜總長度小于光伏匯 流箱布置在一排光伏組件串的外側(cè)時(shí)的電纜用量，可降低電纜用量。
[0017] 在本發(fā)明中每臺逆變器所接的光伏組件峰值功率大于逆變器的額定輸入功率，同 時(shí)小于逆變器的最大允許輸入功率，W光伏組件接入峰值功率為逆變器額定輸入功率1.1 倍為宜。光伏電站中光伏組件和逆變器的典型配置是使二者功率匹配，即每SOOkWp的光伏 裝機(jī)容量配置一臺500kW的逆變器。但從實(shí)際運(yùn)行狀況分析，IMWp裝機(jī)容量的光伏組件無 法達(dá)到IMW的額定輸出，因此，逆變器絕大部分時(shí)間在小于額定功率的情況下運(yùn)行。采用本 設(shè)計(jì)方案多配光伏組件，可提高逆變器的實(shí)際輸出功率，充分利用逆變器的輸出能力，而且 相同規(guī)模的光伏組件所需的逆變器數(shù)量更少，降低工程造價(jià)。本發(fā)明打破常規(guī)逆變器輸入 功率不超配的固定思維，在提高逆變器、變壓器等設(shè)備的利用率的同時(shí)降低了工程造價(jià)，提 高了光伏發(fā)電單元發(fā)電效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明光伏電站的光伏發(fā)電單元平面布置圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明光伏發(fā)電單元中光伏組件串和匯流箱的接線示意圖。
[0020] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中變壓器和逆變器布置在光伏發(fā)電單元外圍的結(jié)構(gòu)示意圖。
[002。 圖4為光伏陣列的輸出功率特性P-U曲線圖。
[0022] 圖5為光伏逆變器的效率曲線圖。
[0023] 圖中；1.光伏組件串，11.光伏組件，2.匯流箱，3.二級匯流電纜，4.逆變器，5.變 壓器，6.場區(qū)主干道，7. -級匯流電纜，8.光伏發(fā)電單元。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該并構(gòu)成對本發(fā)明的限制，僅作 舉例而已。同時(shí)通過說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解，
[00巧]參閱附圖可知：本發(fā)明光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布置結(jié)構(gòu)，其特征在于：包 括成排布置的光伏組件串1，布置在每排光伏組件串1前方中間位置的匯流箱2,同排中的 每個(gè)光伏組件11通過一級匯流電纜7與匯流箱2連接，位于每排光伏組件串1前方中間位 置的單個(gè)匯流箱2通過二級匯流電纜3與逆變器4連接，所述的多排光伏組件串1通過場 區(qū)主干道6等分為左右兩部分，所述的左右兩部分構(gòu)成光伏發(fā)電單元8并布置成正方形，所 述的逆變器4位于場區(qū)主干道6的一側(cè)，所述的逆變器4有二臺，每臺逆變器4連接同側(cè)的 一半光伏發(fā)電單元8,兩臺所述的逆變器4與變壓器5連接，所述的光伏發(fā)電單元8逆變器 總輸出功率mw。
[0026] 所述的逆變器4布置在光伏發(fā)電單元的幾何中也。
[0027] 所述的匯流箱2的位置與光伏組件串1相鄰。
[0028] 每臺所述逆變器4接入的光伏組件裝機(jī)功率大于逆變器額定功率，小于逆變器最 大允許輸入功率。
[0029] 所述光伏發(fā)電單元8裝機(jī)功率為逆變器4額定功率的1. 1倍。
[0030] 本發(fā)明布置結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)：
[0031] 一、光伏發(fā)電單元布置成準(zhǔn)正方形
[0032] 光伏發(fā)電單元根據(jù)現(xiàn)場條件，通?？刹贾贸烧叫巍⒕匦魏蛨A形，W及其他不規(guī)則 形狀。從設(shè)計(jì)、施工及美觀角度考慮，盡量將光伏發(fā)電單元布置成規(guī)則圖形。根據(jù)理論分析， 在面積一定的條件下，圓形的周長最短，正方形其次。布置成圓形時(shí)，光伏發(fā)電單元中的電 纜布線可能比矩形的布置用量少，但是從實(shí)際工程角度考慮，圓形布置的光伏發(fā)電單元施 工不便，且相鄰光伏發(fā)電單元之間的空地都被浪費(fèi)。因此，光伏發(fā)電單元盡量布置成規(guī)則的 正方形格局（如圖1)。
[0033] 二、變壓器和逆變器布置在光伏發(fā)電單元準(zhǔn)幾何中也
[0034] 在圖1中，光伏發(fā)電單元整體呈準(zhǔn)正方形布置，逆變器4和變壓器5布置在光伏發(fā) 電單元的準(zhǔn)幾何中也，光伏陣列成排布置在逆變器兩側(cè)，每側(cè)光伏組件裝機(jī)容量相等。
[00巧]圖3中，光伏發(fā)電單元整體呈準(zhǔn)正方形布置，逆變器4和變壓器5布置在光伏發(fā)電 單元的外側(cè)。
[0036] 按照圖1布置光伏發(fā)電單元，需要額外建設(shè)主干道通往變壓器及逆變器的場區(qū)主 干道6。按照圖3布置光伏發(fā)電單元，逆變器4和變壓器5可直接布置在場區(qū)主干道6旁， 減少了道路建設(shè)成本。
[0037] 為便于比較，假定圖1和圖3中的光伏發(fā)電單元為IMWp,每一橫排光伏組件之間的 間距為5m。則可W估算出按照圖3布置光伏電站每MW發(fā)電單元比圖I的布置方式減少道 路約270m。相應(yīng)的節(jié)省道路建設(shè)成本約5000元。
[0038] 但是，對比圖1和圖3布置方式中的電纜用量，假定一級匯流電纜7全部采用 2X6mm2的光伏專用電纜，匯流箱2和逆變器4之間的二級匯流電纜3采用IXSOmm 2的電 力電纜，則可計(jì)算得到電纜用量分別如表1所示。
[003引表1麗光伏發(fā)電單元電纜用量比較
[0040]

【權(quán)利要求】
1. 光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布置結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括成排布置的光伏組件串 (1)，布置在每排光伏組件串（1)前方中間位置的匯流箱（2)，同排中的每個(gè)光伏組件（11) 通過一級匯流電纜（7)與匯流箱（2)連接，位于每排光伏組件串（1)前方中間位置的單個(gè) 匯流箱（2)通過二級匯流電纜（3)與逆變器（4)連接，所述的多排光伏組件串（1)通過場 區(qū)主干道（6)等分為左右兩部分，所述的左右兩部分構(gòu)成光伏發(fā)電單元（8)并布置成正方 形，所述的逆變器（4)位于場區(qū)主干道（6)的一側(cè)，所述的逆變器（4)有二臺，每臺逆變器 (4)連接同側(cè)的一半光伏發(fā)電單元（8)，兩臺所述的逆變器⑷與變壓器（5)連接，所述的 光伏發(fā)電單元（8)逆變器總輸出功率1麗。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布局結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的 逆變器（4)布置在光伏發(fā)電單元的幾何中心。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布局結(jié)構(gòu)，其特征在于：所 述的匯流箱（2)的位置與光伏組件串（1)相鄰。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布局結(jié)構(gòu)，其特征在于：每臺所 述逆變器（4)接入的光伏組件裝機(jī)功率大于逆變器額定功率，小于逆變器最大允許輸入功 率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布局結(jié)構(gòu)，其特征在于：所 述光伏發(fā)電單元（8)裝機(jī)功率為逆變器（4)額定功率的1. 1倍。
【文檔編號】H02S10/00GK104362937SQ201410459008
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】趙鑫, 劉海波, 蘇毅, 葉任時(shí), 魚維娜, 張鵬 申請人:長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司