分布式光伏发电系统电气设计

【摘 要】通过介绍分布式光伏发电系统的特点来说明发展分布式光伏发电系统不仅可以替代传统的不可再生能源，同时能够解决国内日益严重的环境问题。对分布式光伏发电系统设计中比较重要的电气系统的设计方法进行说明，同时对电气系统设计中的比较重要的并网逆变器选型、组串连接电气设计、直流汇流箱设计、光伏直流电缆选型和防雷系统设计进行了详细说明。

【关键词】分布式 光伏发电 光伏组件 光伏逆变器 直流汇流柜 光伏直流电缆 防雷系统

我国能源长期依赖于不可再生的石油及煤炭，给环境带来严重的负担。大力发展清洁能源能够实现国家的节能减排目标。分布式光伏发电能够实现每座建筑、每片适宜的土地都能分散生产、就地使用，尤其适合土地资源受限、电价相对较高、工业规模更大的中东部地区。

1 分布式光伏发电系统的特点

1.1 分布式光伏发电概念

分布式光伏发电是指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式电源系统；目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在城市建筑物屋顶的光伏发电项目。该类项目必须接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。

1.2 分布式光伏发电特点

分布式光伏发电具有以下特点：污染少；就地消耗，减少长距离传输损耗；余电上网等等。

2 分布式光伏发电系统的电气系统设计方法

分布式光伏发电系统的主要电气设计流程包括：计算装机容量及发电量；组件连接电气设计；逆变器选型；光伏电缆设计、直流汇流箱设计和防雷系统设计等等。

3 分布式光伏发电系统主要电气设计

3.1 逆变器选型

根据分布式光伏发电系统的装机容量来选择与输出功率较接近的逆变器。此外，选择逆变器还需要考虑最大直流电压、MPPT电压范围、MPPT数量、直流输入接线端口数量、额定输出电压和功率因数等技术参数。如根据分布式发电系统内光伏组件不同朝向来选择MPPT数量；根据最大直流电压和MPPT电压范围来选择组件组串数量；根据组串并联路数来选择直流输入接线端口数量等等。

3.2 组串连接电气设计

组件方阵在电气连接的过程中，一般依据的原则是先串联后并联的原则。串联是为了获得所需要的工作电压，并联是为了获得所需要的工作电流。

3.3 直流汇流箱设计

直流汇流箱用于将光伏组件输出的多路直流电源进行汇流后接入逆变器。断路器是直流汇流箱中重要电器元件。主断路器的额定工作电压不能小于回路的最高工作电压，额定电流不小于回路的最高工作电流。原则上，直流回路的断路器采用直流断路器。如果在直流回路中使用交流断路器，可以考虑采用二极或三级串联的办法。

另外，直流汇流箱的防护等级需要满足现场使用地点的要求。

3.4 光伏直流电缆选型

光伏设备用无卤PV1-F电缆是根据光伏发电设备所处的特殊环境条件设计的，主要用于组件间的跳线和组件间汇流连接。对于环境温度高于60℃时，要对载流量进行修正。

3.5 防雷系统设计

由于分布式光伏发电系统的主要部分都是露天放置，占地面积较大，所以存在着受直接雷击和间接雷击的危害。所以应该采用滚球法复核屋顶原有的和周围建筑物的防雷系统能否对光伏发电系统进行直击雷进行保护。如果不能保护，应该加装避雷设备。为了减小感应雷对光伏发电系统中开关、电缆、汇流设备等电气元件的损害，可以将光伏发电系统的组件外框、组件支架等金属材料进行等电位连接后，再与建筑物屋顶原有的防雷接地系统进行可靠连接。

4 结语

对分布式光伏发电系统的电气系统设计方法进行阐述，重点介绍了电气系统设计中比较重要的逆变器选型、电缆选型、直流汇流箱设计和防雷系统设计方法。

参考文献：

[1]李英姿，太阳能光伏并网发电系统设计与应用，机械工业出版社.

[2]李钟实，太阳能光伏发电系统设计施工与应用，人民邮电出版社.

[3]杨中华，分布式并网光伏发电系统设计 机电信息，2014年第33期总第423期.

作者简介：周浩（1982―），男，汉，辽宁沈阳人，硕士，工程师，电气高级工程师，研究方向：太阳能光伏发电电气设计