光伏系统中电缆的选取设计方法.pdf

光伏系统中电缆的选取设计方法一、 光伏 系统中电缆的选择主要考虑如下因素：1、电缆的绝缘性能 ;2、电缆的耐热阻燃性能 ;3、电缆的防潮，防光 ;4、电缆的敷设方式 ;5、电缆芯的类型 ( 铜芯，铝芯 );6、电缆的大小规格。二、 光伏系统 中不同的部件之间的连接， 因为环境和要求的不同， 选择的电缆也不相同。以下分别列出不同连接部分的技术要求：1) 元件与元件之间的连接必须进行 UL测试，耐热 90℃，防酸，防化学物质，防潮，防曝晒。2) 方阵内部和方阵之间的连接可以露天或者埋在地下，要求防潮、防曝晒。建议穿管安装，导管必须耐热 90℃。3) 蓄电池和逆变器之间的接线可以使用通过 UL测试的多股软线，或者使用通过 UL测试的电焊机电缆。4) 室内接线 ( 环境干燥 )可以使用较短的直流连线。三、电缆大小规格设计，必须遵循以下原则：1) 蓄电池到室内设备的短距离直流连接， 选取电缆的额定电流为计算电缆连续电流的 1.25 倍。2) 交流负载的连接， 选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的 1.25 倍。3) 逆变器的连接， 选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的1.25 倍。4) 方阵内部和方阵之间的连接， 选取的电缆额定电流为计算所得电缆中最大连续电流的 1.56 倍。5) 考虑温度对电缆的性能的影响。6) 考虑电压降不要超过 2%。7) 适当的电缆尺径选取基于两个因素， 电流强度与电路电压损失。 完整的计算公式为：线损 = 电流 × 电路总线长 × 线缆电压因子式中线缆电压因子可由电缆制造商处获得。太阳能跟踪器太阳能跟踪器是保持 太阳能电池板 随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，采用太阳能跟踪器能显著提高太阳能 光伏 组件的发电效率。目前世界上通用的太阳能跟踪器都需要根据安放点的经纬度等资讯计算一年中的每天不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到 PLC、单片机或电脑软件中，都要靠计算该固定地点每一时刻的太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑资料理论，需要地球经纬度地区的的资料和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新计算参数、设定资料和调整各个参数 ; 原理、电路、技术、设备都很复杂，非专业人士不能够随便操作。太阳能背板太阳能背板 位于太阳能电池板的背面，对电池片起保护和支撑作用，具有可靠的绝缘性、阻水性、 耐老化性。一般具有三层结构 ( PVDF/PET/PVDF ) ，外层保护层 PVDF 具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为 PET 聚脂薄膜具有良好的绝缘性能， 内层 PVDF 和 EVA 具有良好的粘接性能。 太阳能电池板截面有五层： 光伏 玻璃、 EVA、太阳能电池片、 EVA和背板。太阳能背板材料太阳能背板材料有： TPT太阳能背板， TPE太阳能背板， BBF太阳能背板， EVA太阳能背板。TPT太阳能背板 ： TPT是聚氟乙烯复合膜，严格意义上的 TPT是指使用杜邦 Tedlar 制成的 Tedlar+PET+Tedlar 的三层复合膜。 杜邦公司对氟化物的研究居于世界超一流位置。 基本没有对手。除了 Gore 公司也许能一拼，然而， Gore 可以说是杜邦分出去的公司。 Tedlar 目前仅杜邦生产。TPE太阳能背板 ：这是一个总称。热塑性弹性体。通常包括嵌段共聚物 ( 苯乙烯类树脂、共聚多酯、 聚氨酯和聚醯胺 ) ， 以及热塑性弹性体掺混物及合金 ( 热塑性聚烯烃和热塑性硫化橡胶 ) 。其中，嵌段共聚物使用相对广泛。包含苯乙烯类树脂和氢化树脂。BBF太阳能背板 ： EVA+PET+THV制成的复合物。 一般采用三层共挤。 THV树脂是四氟乙烯、六氟丙烯和氟化亚乙烯的三元共聚物。 他是是目前韧性最佳的氟聚合物， 并具有最高等级的光学透明度。EVA太阳能背板 ：乙烯醋酸乙烯脂树脂。柔韧度较好，常温下没有粘性，在一定温度下与背板和玻璃体现较强的粘接性能。太阳能背板作用主要有：1. 耐高压以及具有高绝缘性能2. 耐候性佳 , 抗 UV紫外线老化≥ 25 年3. 防震并可以有效保护电池片断裂微型逆变器并网系统优势与传统的集中式逆变器或组串式逆变器比较， 微型逆变器并网系统具有以下一些明显的优点：微逆逆变器系统会对每一块光伏组件进行独立的 MPPT（最大功率点跟踪），从而可以避免因为阴影、 光照不均匀、 组件之间的参数不匹配等因素带来的能量损失。通常可增加 5~25%的系统发电量。系统没有高压直流电，避免潜在的电弧引起的火灾风险，以及高压对人体的伤害。系统中不需要高压直流断路器等昂贵的高压直流设备，减少成本。模块化结构，每两个光伏板和一个逆变器为一个最小模组，用户可以根据实际需要增加安装容量，系统设计方便灵活。易于扩展，日后就可以简单灵活地增加任意数量的光伏板。没有单点故障。和集中式逆变器不同，如果有一块太阳能电池板或板后的微逆不正常， 整个太阳能系统的其余部分不会受到任何影响， 仍可以正常运行， 冗余性更高，可以对每块光伏板的电压电流功率实施监控，便于维护和故障定位。集中型、组串型、微型逆变器有关逆变器分类的方法很多，例如：根据逆变器输出交流电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器；根据逆变器使用的半导体器件类型不同，又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。根据逆变器线路原理的不同，还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。为了便于光电用户选用逆变器，这里仅以逆变器适用场合的不同进行分类。一、集中型逆变器集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般功率大的使用三相的 IGBT功率模块，功率较小的使用场效应晶体管，同时使用 DSP转换控制器来改善所产出电能的质量，使它非常接近于正弦波电流，一般用于大型光伏发电站 (>10kW)的系统中。最大特点是系统的功率高，成本低，但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配 ( 特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时 ) ，采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接，以获得部分负载情况下的高效率。二、组串型逆变器组串逆变器是基于模块化概念基础上的， 每个光伏组串 (1-5kw) 通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网，已成为现在国际市场上最流行的逆变器。许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。同时，在组串间引人“主 - 从”的概念，使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串联系在一起，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。最新的概念为几个逆变器相互组成一个 “团队” 来代替 “主 - 从” 的概念，使得系统的可靠性又进了一步。目前，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。三、微型逆变器在传统的 PV系统中，每一路组串型逆变器的直流输入端，会由 10 块左右光伏电池板串联接入。当 10 块串联的电池板中，若有一块不能良好工作，则这一串都会受到影响。若逆变器多路输入使用同一个 MPPT，那么各路输入也都会受到影响，大幅降低发电效率。在实际应用中，云彩，树木，烟囱，动物，灰尘，冰雪等各种遮挡因素都会引起上述因素，情况非常普遍。而在微型逆变器的 PV系统中，每一块电池板分别接入一台微型逆变器，当电池板中有一块不能良好工作，则只有这一块都会受到影响。其他光伏板都将在最佳工作状态运行，使得系统总体效率更高，发电量更大。在实际应用中，若组串型逆变器出现故障，则会引起几千瓦的电池板不能发挥作用，而微型逆变器故障造成的影响相当之小。1. 什么是太阳能、风能并网逆变器？太阳能光伏（光电）或风能（风电）并网逆变器通过把太阳能板或风机的直流电转化为交流市电， 不需要蓄电池来储能， 直接通过并网逆变器把电能送到市电电网上， 发出来的电会优先供给家里的电器设备使用， 从而可以减少电器使用时对市电的依赖， 达到节能省电的目的，多余的电就会输送2．并网逆变器可以在没有电的情况下使用吗？不可以，因为并网机需要靠市电来存储逆变器发出来的电，没有市电就不会有输出的，（也叫：孤岛保护，这是并网机器里必须要做一项保护功能。）3．并网逆变器可以叠加使用吗？我们机器可以无限的叠加扩展使用， 比如： 两台 500W 的机器一同使用就是 1000W的功率， 5 台一起并网使用就是 2500W 了。可以很方便灵活的按照自己的需求来增减机器来达到需要的功率。4．并网逆变器和离网逆变器的区别？并网逆变器：就是将太阳能板的电能直接转换到市电上供给家里电器使用，不需要高成本短寿命的蓄电池来储能， 经济环保。 离网逆变器： 就是将充满电的蓄电池里的电转换成家里用的电，它不需要市电来配合，可以独立带负载使用。5．用并网逆变器配合一个离网逆变器可以组成一个独立的电网使用吗？不可以，虽然离网机可以独立输出一个标准的交流市电，但是接上并网机一同工作时， 离网机和并网机都有电发出来， 如果此时用电负载功率小于发出来的功率， 多出来的功率没有地方消耗掉，从而可能会将两台机器都烧坏，所以这种使用方法是比较危险的。6. 你们的逆变器效率怎么样？别人的机器都标有 94% 或 95% 哦！ 我公司机器效率在真实环境下配能板使用效率在 90% 以上，但虽着发电功率增大，机器内部的功率器件流过的电流增大，会有 ± 1% ～2%的损耗（有电子基础的朋友都应该懂这点）。别人的机器都标有 94% 或 95% ， ---大部分写的是最大的效率，而且这个最大效率一般是实验室里在最理想的环境下测试出来数据，在实际应用中没有什么参考意义！还有一点，如果用 DC 直流电源测试的话，这个效率有可能会低一两个点哦！因为直流电源的 PV 曲线和能板的 PV 曲线是不一样的！我们是专为能板使用所设计的，所以用直流电源测试和用能板实际测试可能会有一点差异的！7. 太阳能板的串，并联如何使用？并联：两片能板的正极接在一起，负极接在一起（可以使用专业的 MC4 三通连接器），再将这两个正，负极接到机器的 DC 输入端，这样就是并联（并联电流加大，电压不变）。串联：将一片能板中一个正极连接到另一片能板的负极，这样两片能板另一正，一负接到机器直流 DC 输入端，这种使用方法就是串联， 【电流不变，电压是两片能板电压之和】 （但一定要注意： 串联后的能板开路电压一定不能高于机器的最大允许输入电压，如果超过的话，将可能会造成机器永久性的损坏，切记！！）8. 你们的逆变器在阴天的情况下也会有输出吗？我们机器在阴雨天一样有功率输出，只是输出功率要比晴天输出低于些，最低功率可以工作到两三瓦，直到能板电压低于机器工作电压，不浪费能板宝贵的能量。9. 你们的逆变器可以多台一起并在同一条市电上使用吗？可以的，我们机器可以无限的叠加并联在同一条市电上同时工作，可以组成千瓦级或兆瓦级以上的光伏电站。10. 你们的机器安装使用复杂吗？安装很简单，我们逆变器的 DC 端采用专业的 MC4 连接器，使用寿命长， MC4 连接器防水好，安装方便，接触牢靠等优点！ （只要将我们机器的直流 DC 端连接到能板的直流输出端，再将机器配带的一条 AC 电源线，一头插在机器的 AC-OUTPUT 埠，另一头插在家里的任何一个带电的插座上，打开机器的 STAR 开关，机器就会自动开始工作啦！）11. 你们的机器可以接蓄电池使用吗？我们机器可以使用电瓶（蓄电池）的，因为电瓶有可能会有很大的容量，能够使用机器满载连续工作多个小时， 为了使机器的寿命和稳定性有更好的保障， 我们设计了自动识别蓄电池功能， 当检测到是蓄电池提供能量工作时， 我们机器会输出功率限制为满功率的 80% （比如 500W 的机器，使用蓄电池就会限制在 400W 输出，使用光伏能板的话就没有这个 400W 的限制）。