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(guò)一級(jí)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(guò)二級(jí)匯流電纜(3)與逆變器(4)連接，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(chǎng)區(qū)主干道(6)的一側(cè)，所述的逆變器(4)有二臺(tái)，每臺(tái)逆變器(4)連接同側(cè)的一半光伏發(fā)電單元(8)。本實(shí)用新型通過(guò)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(shuō)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] 本實(shí)用新型涉及光伏發(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(tái)變 壓器和若干臺(tái)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(méi)有定式，有W SOOkWp規(guī)模設(shè)計(jì)光伏發(fā)電單元，也有按照l(shuí)MWp、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(duì)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(chǎng)區(qū)主干道的兩側(cè)， 從而可W減少場(chǎng)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(méi)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500kWp的光 伏裝機(jī)容量配置一臺(tái)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(wú)法達(dá)到1MW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] 本實(shí)用新型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] 本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下措施來(lái)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(guò)一級(jí)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(guò)二級(jí)匯流電纜與逆變器連接，所述的多排光伏組件串通過(guò)場(chǎng)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(chǎng)區(qū)主干道的一側(cè)，所述的逆變器有二臺(tái)，每臺(tái)逆變器連接同側(cè)的一半光伏發(fā) 電單元巧），兩臺(tái)所述的逆變器與變壓器連接。
[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] 本實(shí)用新型結(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(guò)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(guò)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(guò)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。
[0010] 本實(shí)用新型光伏發(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1MW為配 置原則，單臺(tái)逆變器光伏組件功率宜按逆變器額定功率的1. 1倍配置。
[0011] 本實(shí)用新型基于"面積一定條件下，圓形周長(zhǎng)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。
[0012] 本實(shí)用新型中每個(gè)光伏發(fā)電單元布置兩臺(tái)逆變器，按照使逆變器總輸出功率為 mw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)?；贾玫某杀緝?yōu)勢(shì)。
[0013] 在本實(shí)用新型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(tái)逆變器兩側(cè)，同側(cè)的光伏組件接入同一臺(tái)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(zhǎng)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(lái)的發(fā)電收益遠(yuǎn)高于道路成本
[0014] 在本實(shí)用新型中每一側(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(zhǎng)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。
[0015] 在本實(shí)用新型中每臺(tái)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500kWp 的光伏裝機(jī)容量配置一臺(tái)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(wú)法達(dá)到1MW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(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明光伏電站的光伏發(fā)電單兀平面布置圖。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 圖4為光伏陣列的輸出功率特性P-U曲線圖。
[0020] 圖5為光伏逆變器的效率曲線圖。
[0021] 圖中；1.光伏組件串，11.光伏組件，2.匯流箱，3.二級(jí)匯流電纜，4.逆變器，5.變 壓器，6.場(chǎng)區(qū)主干道，7. -級(jí)匯流電纜，8.光伏發(fā)電單元。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該并構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限 巧||，僅作舉例而已。同時(shí)通過(guò)說(shuō)明本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解，
[0023] 參閱附圖可知：本實(shí)用新型光伏發(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(guò)一級(jí)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(guò)二級(jí)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(guò)場(chǎng)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(chǎng)區(qū)主干道6的一側(cè)，所述的逆變器4有二臺(tái)，每臺(tái)逆變器4連接同側(cè)的一半光伏 發(fā)電單元8,兩臺(tái)所述的逆變器4與變壓器5連接。所述的逆變器4布置在光伏發(fā)電單元的 幾何中也。所述的匯流箱2的位置與光伏組件串1相鄰。
[0024] 本實(shí)用新型布置結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)：
[00巧]一、光伏發(fā)電單元布置成正方形
[0026] 光伏發(fā)電單元根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)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)。
[0027] 二、變壓器和逆變器布置在光伏發(fā)電單元準(zhǔn)幾何中也
[0028] 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。
[0029] 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)。
[0030] 按照?qǐng)D1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(chǎng)區(qū)主 干道6。按照?qǐng)D3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(chǎng)區(qū)主干道6旁， 減少了道路建設(shè)成本。
[003。 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?qǐng)D3布置光伏電站每MW發(fā)電單元比圖1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。
[0032] 但是，對(duì)比圖1和圖3布置方式中的電纜用量，假定一級(jí)匯流電纜7全部采用 2 X 6mm2的光伏專用電纜，匯流箱2和逆變器4之間的二級(jí)匯流電纜3采用1 X 50mm2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
[0034]

【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(guò)一級(jí)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(guò)二級(jí)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(guò)場(chǎng) 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(chǎng)區(qū)主干道（6)的一側(cè)，所述的逆變器（4)有二臺(tái)，每臺(tái)逆變器 (4)連接同側(cè)的一半光伏發(fā)電單元（8)，兩臺(tái)所述的逆變器（4)與變壓器（5)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述光伏發(fā)電單元發(fā)電效益最大化布置結(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)電效益最大化布置結(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。
【文檔編號(hào)】H02S10/00GK204206059SQ201420517762
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)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(qǐng)人:長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司