太阳电池子方阵的设计方法

1.原则

1）太阳电池组串单元其输出电压的变化范围，必须在逆变器正常工作的允许输入电压范围内。

2）每个逆变器直流输入侧连接的太阳电池组件的总功率，应大于逆变器的额定输入功率，而不应超过逆变器的最大允许输入功率。

3）太阳电池组串其最高输出电压，不允许超过最高系统电压。

4）太阳电池板至逆变器的直流部分电缆通路应尽可能短，以减少直流损耗。

2.太阳电池组件的串、并联设计

太阳电池组件串联的数量，由逆变器的最高输入电压和最低输入电压、太阳电池组件允许的最大系统电压所确定；太阳电池组件并联的数量，由逆变器的容量确定。在条件允许时，应尽可能提高直流电压，以降低直流部分线路的损耗，同时还可以减少汇流设备和电缆的数量。

本工程所选500kW逆变器的最高输入电压为880 V DC，输入电压MPPT（最大功率点跟踪）工作范围为300～850 V DC；55.5Wp电池板开路电压74.4V，最佳工作点电压U_mp为55.5V。

太阳电池组件串联的数量计算公式为

式中U_dcmin——逆变器直流侧最小输入电压，300V；

U_mp——电池组件最佳工作电压，55.5V；

N——电池组件串联数；

U_dcmax——逆变器直流侧最大输入电压，850V；

U_oc——电池组件开路电压，74.4V。

经计算：5.4≤N≤11.4，为节约材料，N取大值，取N=11。

太阳电池组件输出的最低电压条件：太阳辐射强度最小，组件工作温度最高。这种情况一般发生在夏季日出、日落时。

太阳电池组件输出的最高电压条件：太阳辐射强度最大，组件工作温度最低。这种情况一般发生在冬季中午至下午时段。

3.校核(www.xing528.com)

1）最低电压：夏季日出、日落时，当辐射强度为100W／m²时，采用11组串联，开路电压为68.2V，组串电压为750.2V，大于逆变器初始工作电压300V，逆变器可以起动。

2）最高电压：冬季中午至下午时段，当辐射强度为800W／m²时，采用11组串联，开路电压为74.4V，组串电压为818.4V，小于逆变器最高工作电压880V，逆变器可以正常工作。

综上所述，根据逆变器最佳输入电压以及电池组件工作环境等因素进行修正后，最终确定串联组数为N=11（串）。每一路额定功率容量分别为：55.5Wp×11=610.5Wp。

500kWp逆变器，对应55.5Wp电池板，需要串联500／0.6105=819路，考虑逆变器效率及系统损失3％后，取844路。

4.太阳电池阵列的排列方式

太阳电池阵列的排列方式有多种，但要求最佳排列方式接线简单、装夹方便，线缆用量少、施工复杂程度低。

（1）电池组件竖放、横放的确定 从电池的物理结构分析，竖放横放均不影响电气性能，但横放雨水流路线短，四个装夹点即可夹紧，而竖放雨水流路线长，需要六个装夹点，因此选择横放。

电池板横放，排成4行11列，44块电池板。

（2）阵列确定 阵列逆变器组由844／4=211个阵列组成，1MWp为一个子方阵，需要2个阵列逆变器组，即422个阵列，一个子方阵由422个阵列组成；共18568块电池板，装机1030524Wp，即1.030524MWp。图17-2为阵列。

图17-2 阵列

（3）阵列最小间距D计算（见图17-3）计算原则：冬至当天9：00～15：00的时间段内，太阳电池方阵不被遮挡。

已知：支架倾角36°，当地纬度36.35°，支架长度L=2615mm。由公式计算得

经计算，阵列行间最小距离为5.89m。由于地形坡度的影响，每个太阳电池组件单元之间留出1.0m的空间，既可作为纵向交通使用，又可使两个太阳电池组件单元相互之间不产生影响。

图17-3 阵列最小间距计算图