光伏系统的系统构成与选型(第四课)

8. 交流配电柜的选型 交流配电柜是在太阳能光伏发电系统中，连接在逆变器与交流负载之间 的接受和分配电能的电力设备，它主要由开关类电器(如空气开关、切换开 关、交流接触器等)、保护类电器(如熔断器、防雷器等)、测量类电器(如电 压表、电流表、电能表、交流互感器等)以及指示灯、母线排等组成。交流 配电柜按照负荷功率大小分为大型配电柜和小型配电柜；按照使用场所的 不同，分为户内型配电柜和户外型配电柜；按照电压等级不同，分为低压 配电柜和高压配电柜。
设备选型初步
1．太阳能电池组件或方阵的形状与尺寸的确定 在上一章的太阳能电池组件或方阵的设计计算中，虽然根据用电量或 计划发电量计算出了电池组件或整个方阵的总的容量和功率，确定了电 池组件的串并联数量，但是还需要根据太阳能电池的具体安装位置来确 定电池组件的形状及外型尺寸、以及整个方阵的整体排列等。有些并型 和特殊尺寸的电池组件还需要与生产厂商定制。 2.直流接线箱的选型 直流接线箱也叫直流配电箱，小型太阳能光伏发电系统一般不用直流 接线箱，电池组件的输出线就直接接到了控制器的输入端子上。直流接 线箱主要是在中、大型太阳能光伏发电系统中，用于把太阳能电池组件 方阵的多路输出电缆集中输入、分组连接，不仅使连线井然有序，而且 便于分组检查、维护，当太阳能电池方阵局部发生故障时，可以局部分 离检修，不影响整体发电系统的连续工作。
导线截面积与载流量的计算
一、一般铜导线载流量 导线的安全载流量是根据所允许的线芯最高温度、冷却条 件、敷设条件来确定的。 一般铜导线的安全载流量为5~8A/mm2，铝导线的安全载 流量为3~5A/mm2。 <关键点> 一般铜导线的安全载流量为5~8A/mm2，铝导线的安 全载流量为3~5A/mm2。 如：2.5 mm2 BVV铜导线安全载流量的推荐值 2.5×8A/mm2=20A 4 mm2 BVV铜导线安全载流量的推荐值4×8A/mm2=32A 二、计算铜导线截面积 利用铜导线的安全载流量的推荐值5~8A/mm2，计算出所选 取铜导线截面积S的上下范围： S=< I /（5~8）>=0.125 I ~0.2 I（mm2） S-----铜导线 截面积（mm2） I-----负载电流（A）
上图是单路直流接线箱内部基本电路，它们由分路开关、主开关、避雷防 雷器件、接线端子等构成，有些之流接线箱还把防反充二极管也放是用于太阳能发电系统中，控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充 电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。光伏控制器采用高速CPU 微处理器和高精度A/D模数转换器，是一个微机数据采集和监测控制系统。既可快 速实时采集光伏系统当前的工作状态，随时获得PV站的工作信息，又可详细积累 PV站的历史数据，为评估PV系统设计的合理性及检验系统部件质量的可靠性提供 了准确而充分的依据。此外，光伏控制器还具有串行通信数据传输功能，可将多个 光伏系统子站进行集中管理和远距离控制。 选型：光伏控制器要根据系统功率、系统直流工作电压、电池方阵输入路数、蓄电 池组数、负载状况以及用户的特殊要求等确疋光伏控制器的类型。 一般小功率光伏发电系统采用单路脉冲宽度调制型控制器，大功率光伏发电系统采 用多路输入型控制器或带有通信功能和远程监测控制功能的智能控制器。选型时还 要注意，控制器的功能并不是越多越好，注意选择在本系统中适用和有用的功能， 抛弃多余的功能，否则不但增加了成本，而且还增添了出现故障的可能性。
6.直流输送电缆的选型 直流输送电缆的选型
在太阳能光伏发电系统中低压直流输送部分使用的电缆，因为使用环境和技术要 求的不 同，对不同部件的连接有不同的要求，总体要考虑的因素有：电缆的绝缘性能、耐 热阻燃性能、抗老化性能及线径规格等。具体要求如下。 （1）组件与组件之间的连接电缆，一般使用组件接线盒附带的连接电缆直接连接， 长度 不够时还可以使用延长电缆如图6-6所示。依据组件功率大小的不同，该类连接电 缆有截面积为2.5m㎡、4.0 m㎡、6.0 m㎡等的三种规格。这类连接电缆使用双层绝 缘外皮，如图6-7所示，其有优越的防紫外线、水、臭氧、酸、盐的侵蚀能力，优 越的全天候能力和耐耐磨损能力。 （2）蓄电池与逆变器之间的连接电缆，要求使用通过UL测试的多股软线，尽量就 近连接。选择短而粗的电缆可使系统减少损耗，提高效率，增强可靠性。 (3)电池方阵与控制器或直流接线箱之间的连接电缆，也要求使用通过UL测试的多 股软线，截面积规格根据方阵输出最大电流而定。
4.逆变器 在离网(独立)光伏发电系统中，系统电压的选择应根据负载的要求而定。 负载电压要求越高系统电压也虑尽量高，当系统中没有12V直流负载时， 系统电压最好选择24V、48V或以上，这样可以使系统直流电路部分的电流 变小。系统电压越高。系统电流就越小，从而可以使系统损耗变小。 在并网光伏发电系统中，逆变器的输入电压是每块（每串）太阳能电池 组件峰值输出电压或开路电压的整数倍(如17V、34V或21V、42V等)，并且 在工作时，系统工作电压会随着太阳能辐射强度随时变化，因此并网型逆 变器的输入直流电压有一定的输入范围。
7. 监控测量系统与软件的选型
太阳能光伏发电中的监控测量系统是各相关企业针对太阳能光伏发电系统开发的软 件平台，一般可配合逆变器系统对系统进行实时监视记录和控制，系统故障记录与 报警以及各种参数的设置，还可通过网络进行远程监控和数据传输。监控测量系统 运行界面一般可以显示：当前发电功率、日发电量累计、月发电量累计、年发电量 累计、总发电量累计、累计减少C02排放量等相关参数，如图6-8所示。逆变器各种 运行数据提供RS485接口与监控测量系统主机连接。监控测量系统一般用在中大型 光伏发电系统中，可根据光伏发电系统的重要性和投资预算等因素考虑选用。
太阳能电气基础知识培训
第四课： 第四课：太阳能光伏系统的构成与选型
系统构成
太阳能光伏发电系统完整的配置构成如图所示，主要由：太阳能光伏组 件或方阵、直流接线箱、控制器、逆变器 、交流配电箱（系统）、 蓄 电池组 、防雷接地系统、 监控测量系统等组成。
其中需要选配的内容主要是：太阳能电池组件的形状和尺寸确定、直接 线箱(成品)的选型、控制器的选型、逆变器的选型、交流配电柜(成品) 的选型、蓄电池的选型、监控测量系统及其软件的选型及直流输送电缆 的选型等。
5.蓄电池的选型 蓄电池的选型 蓄电池的选型一般是根据光伏发电系统设计和计算出的结果，来确定蓄 电池或蓄电池组的电压和容量，选择合适的蓄电池种类及规格型号，再确 定其数量和串并联连接方式等。为了使逆变器能够正常工作，同时为了给 负载提供足够的能量，必须选择容量合适的蓄电池组，使其能够提供足够 大的冲击电源来满足逆变器的需要，以应付一些冲击性负载如电冰箱、冷 柜、水泵和电动机等确在启动瞬间产生的很大电流。蓄电池选型举例如表 所示。
各部位直流电缆截面积依据下列原则确定：
组件与组件之间的连接电缆、蓄电池与蓄电池之间的连接电缆、交流负载的连 接电缆，一般选取的电缆额定电流为各电缆中最大连续工作电流的l.25倍；电池方 阵 与方阵之间的连接电缆、蓄电池(组)与逆变器之间的连接电缆， 段选取的电缆额定 电流为各电缆中最大连续工作电流的l.5倍。