斷路器的額定工作電流、額定工作電壓、分斷能力三大指標在光伏系統(tǒng)中應重點關注額定工作電壓與額定工作電流,分斷能力做參考指標。
額定工作電壓、額定工作電流的選型應當確保斷路器保護可靠且無誤動作。在光伏系統(tǒng)中斷路器選型主要依據是組件的參數(shù)、組串塊數(shù)、海拔、輻照度峰值、極端低溫及余量等幾個主要方面,組件參數(shù)與組串塊數(shù)是主要的計算依據,海拔、輻照度峰值、極端低溫應當與設計余量測算一起考量。額定工作電壓主要與組件參數(shù)、組串塊數(shù)有直接聯(lián)系,海拔與低溫在考慮設計余量中考慮。額定工作電流與輻照度峰值、經驗余量一同考慮。我們的選型思路以額定工作電壓與額定工作電流為主線展開,首先我們先談系統(tǒng)電壓,其次談電流。
我們選擇已經通過UL1500V認證的國內某知名組件廠的組件作為計算參照樣本,組件功率260W到275W,組件效率16.8%。需要重點說明的是組件廠的樣本參數(shù)是大氣 AM1.5, 輻照度1000 W/m², 溫度25°C環(huán)境下參數(shù),現(xiàn)場峰值數(shù)據與以上條件差異較大,這是余量設計計算的重點考慮方面。組件參數(shù)選擇方面重點參照組件三個主要參數(shù),1.最大工作電壓;2.最大工作電流;3.最大開路電壓。
首先我們來探討一下電壓的計算:
表一 光伏組件參數(shù)表
功率 |
260W |
265W |
270W |
275W |
最大工作電壓 |
30.7V |
30.7V |
30.8V |
31.2V |
最大工作電流 |
8.49A |
8.63A |
8.77A |
8.82A |
最大開路電壓 |
38.5V |
38.5V |
38.6V |
38.7V |
測試數(shù)據環(huán)境指標:(大氣 AM1.5, 輻照度1000 W/m², 溫度25°C)
系統(tǒng)電壓最主要的影響是組件的排布和單串組件塊數(shù),DC1500V系統(tǒng)的核心價值應當是提高系統(tǒng)效率,有效降低直流輸電、逆變成本。目前我們主流的單串組件排布采用2*11比較多,這個方案是目前最優(yōu)成本方案。DC1500V系統(tǒng)并沒有改變發(fā)電側與交流側的系統(tǒng),所以DC1500V方案應保留目前的組件排布主流方案采取增加單串塊數(shù)來實現(xiàn)更高的系統(tǒng)電壓?;谝陨显蛭覀兺扑]DC1500V系統(tǒng)組串排布及塊數(shù)最佳方案是3*11,這樣在不改變組件陣列的方案的基礎上可以在電纜、匯流箱、逆變器這三方面取得較大的成本下降。如果我們確定了單串的組件塊數(shù),那么后面的系統(tǒng)電壓就非常好得到了。
表二 光伏DC1500V系統(tǒng)不同功率組件系統(tǒng)在單串33塊組件時基準電壓:
功率 |
260W |
265W |
270W |
275W |
最大系統(tǒng) |
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最大系統(tǒng) |
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測試數(shù)據環(huán)境指標:(大氣 AM1.5, 輻照度1000 W/m², 溫度25°C)
圖表二得出的數(shù)據是否就是實際峰值?這個肯定不是,對于系統(tǒng)電壓還有兩個主要影響因素。海拔及溫度,首先從海拔談斷路器的滅弧性能,電壓問題對斷路器的最大挑戰(zhàn)是滅弧,電壓越高難度越大。斷路器參數(shù)實驗環(huán)境是以2000米海拔的大氣AM基準,在2000米以上空氣相對稀薄,斷路器的滅弧能力隨海拔升高線性下降,我們?yōu)榱擞嬎惴奖阏鬯愠深~定工作電壓降容系數(shù)的方式。根據圣電氣團隊多年收集的資料分析,國內大型地面電站海拔在1500米到3000米占絕大多數(shù),故推薦海拔降容設計余量方面考慮10%,這樣可以覆蓋絕大多數(shù)項目海拔。