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【干货】光伏DC1500V直流系统断路器选型思路

导读: 随着光伏DC1500V系统的脚步临近,选型问题大家也提上了议事日程。2015年8月,三峡新能源30MW光伏电站项目,率先采用DC1500V直流光伏断路器,这是国内第一次在大型地面光伏电站中批量使用DC1500V直流断路器。

  随着光伏DC1500V系统的脚步临近,选型问题大家也提上了议事日程。2015年8月,三峡新能源30MW光伏电站项目,率先采用DC1500V直流光伏断路器,这是国内第一次在大型地面光伏电站中批量使用DC1500V直流断路器。今天就和大家分享我们在DC1500V光伏系统的选型思路。

  断路器的额定工作电流、额定工作电压、分断能力三大指标在光伏系统中应重点关注额定工作电压与额定工作电流,分断能力做参考指标。

  额定工作电压、额定工作电流的选型应当确保断路器保护可靠且无误动作。在光伏系统中断路器选型主要依据是组件的参数、组串块数、海拔、辐照度峰值、极端低温及余量等几个主要方面,组件参数与组串块数是主要的计算依据,海拔、辐照度峰值、极端低温应当与设计余量测算一起考量。额定工作电压主要与组件参数、组串块数有直接联系,海拔与低温在考虑设计余量中考虑。额定工作电流与辐照度峰值、经验余量一同考虑。我们的选型思路以额定工作电压与额定工作电流为主线展开,首先我们先谈系统电压,其次谈电流。

  我们选择已经通过UL1500V认证的国内某知名组件厂的组件作为计算参照样本,组件功率260W到275W,组件效率16.8%。需要重点说明的是组件厂的样本参数是大气 AM1.5, 辐照度1000 W/m2, 温度25°C环境下参数,现场峰值数据与以上条件差异较大,这是余量设计计算的重点考虑方面。组件参数选择方面重点参照组件三个主要参数,1.最大工作电压;2.最大工作电流;3.最大开路电压。

  首先我们来探讨一下电压的计算:

  表一 光伏组件参数表

  系统电压最主要的影响是组件的排布和单串组件块数,DC1500V系统的核心价值应当是提高系统效率,有效降低直流输电、逆变成本。目前我们主流的单串组件排布采用2*11比较多,这个方案是目前最优成本方案。DC1500V系统并没有改变发电侧与交流侧的系统,所以DC1500V方案应保留目前的组件排布主流方案采取增加单串块数来实现更高的系统电压。基于以上原因我们推荐DC1500V系统组串排布及块数最佳方案是3*11,这样在不改变组件阵列的方案的基础上可以在电缆、汇流箱、逆变器这三方面取得较大的成本下降。如果我们确定了单串的组件块数,那么后面的系统电压就非常好得到了。

  表二 光伏DC1500V系统不同功率组件系统在单串33块组件时基准电压:

 

  图表二得出的数据是否就是实际峰值?这个肯定不是,对于系统电压还有两个主要影响因素。海拔及温度,首先从海拔谈断路器的灭弧性能,电压问题对断路器的最大挑战是灭弧,电压越高难度越大。断路器参数实验环境是以2000米海拔的大气AM基准,在2000米以上空气相对稀薄,断路器的灭弧能力随海拔升高线性下降,我们为了计算方便折算成额定工作电压降容系数的方式。根据圣电气团队多年收集的资料分析,国内大型地面电站海拔在1500米到3000米占绝大多数,故推荐海拔降容设计余量方面考虑10%,这样可以覆盖绝大多数项目海拔。

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