太阳能光伏发电系统的整体配置与相关设计

第6章太阳能光伏发电系统得整体配置与相关设计

本章主要介绍太阳能光伏发电系统得整体配置与设计，即各种电力电子设备、部件

得配置选型和相关附属设施得设计。主要包括光伏控制器、交流逆变器得选型与配置,

组件支架及固定方式得确定与基础设计，交流配电系统、防雷与接地系统得配置与设计，

监控和测量系统得配置,直流配线箱及所用电缆得设计选择等。

6、1太阳能光伏发电系统得整体配置

太阳能光伏系统得整体配置主要就就是根据上一章计笄出得太阳能电池方阵和蓄

电池容量，来合理地选酉凌她电力电子设备并根据需要和系统得大小决定各个相关附属

设施得取舍,例如有些中小型光伏发电系统由于容量或者环境得因素,就可以不考虑配

置防雷接地系统和监控测量系统等。

6、1、1太阳能光伏发电系统得配置构成

太阳能光伏发电系统完整得配置构成如图6—1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，需要选配得内容主要就就是：太阳能电池

组件得形状和尺寸得确定、直流接线箱（成品）得选型、控制器得选型、逆变器得

选型、交流配电柜（成品）得选型、蓄电池得选型、监控测量系统及其软件得选型

及直流输送电缆得选型等。而需要设计得内容主要有：太阳能电池组件或方隼固

定支架和基础得设计、直流接线箱得设计、交流配电柜得设计、防雷接地系统得

设计等。下面就先介绍选型配置部分得内容。

图6T太阳能光伏发电系统配置构成示意图

6、1、2设备、部件得配置和选型

1、太阳能电池组件或方阵得形状与尺寸得确定

在上一章得太阳能电池组件或方阵得设计计算中，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得总得容量和功率，确定了电池组件得串并联

数量，但就就是还需要根据太阳能电池得具体安装位置来确定电池组件得形状及

外型尺寸，以及整个方阵得整体排列等。有些异型和特殊尺寸得电池组件还需要

与生产厂商定制。

例如从尺寸和形状上讲，同一功率得电池组件可以做成长方形，也可以做成

正方形或圆形、梯形等其她形状；从电池片得用料上讲，同一功率得电池组件可以

就就是单晶硅或多晶硅组件，也可以就就是非晶珪组件等，这就需要我们来选择

和确定。电池组件得外形和尺寸确定后，才能进行组件得组合、固定和支架、基

础等内容得设计。附录2提供了太阳能光伏发电常用晶体硅电池组件规格尺寸和

技术参数等可供选型时参考。

2、直流接线箱得选型

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,

电池组件得输出线就直接接到了控制器得输入端子上。直流接线箱主要就就是在

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得多路输出电缆集

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得连续工作。

图6-2就就是单路直流接线箱内部基本电路，图6—3所示得就就是多路直

流接线箱得内部基本电路，她们由分路开关、主开关、避雷防雷器件、接线端子

等构成，有些直流接线箱还把防反充二极管也放在其中。

直流接线箱一般由逆变器生产厂家或专业厂家生产并提供成型产品。选用时

主要考虑根据光伏方阵得输出路数、最大工作电流和最大输出功率等参数进行选

择。当没有成型产品提供或成品不符合系统要求时，就要根据实际需要自己设计

制作了。

光伏控制器要根据系统功能、系统直流工作电压、电池方阵输入路数、蓄电

池组数、负载状况以及用户得特殊要求等确定光伏控制器得类型。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谕入

型控制器或带有通信功能和远程监测控制功能得智能控制器。选型时还要注意，

控制器得功能并不就就是越多越好，注意选择在本系统中适用和有用得功能，抛

弃多余得功能，否则不电增加了成本，而且还增添了出现故障得可能性。

控制器选择时要特别注意其额定工作电流必须同时大于太阳能电池组件或

方阵得短路电流和负载得最大工作电流。为适应将来得系统扩容，和保证系统长

时期得工作稳定，建议控制器得选型最好选择高一个型号。例如，设计选择12V

/5A得控制器就能满足系统使用时，实际应用可考虑选择12V/8A得控制器。

下列几个表就就是合肥阳光电源和德国施德凯生产得各种光伏控制器得技

术参数与规格尺寸，供选型时参考。

«6-1合肥阳光电源小功搴光伏控制器技术参数表

技术参数ST12O5ST1208SDI205SDI208SDI205-A|SDI2I0-A

额定电压（V）DC12

额定电流（A）5858510

太阳电池组件

6096609660120

最大功率（W）

保护14.4

铁电池充电

淳充13.7

电用（V）

恢复13.2

蓄电池过放保护10.8

电压（V）恢复12.3

保护16.S17.5

负载过压（V）

帙复1515

温度补偿（mV/r）-13.220

使用环境温度（C）-20〜+50

温度过高保护值2751c

温度过高恢复值£65C

防护等级IP20

海拔高度（m）<5500

外形尺寸（长X宽X厚）

9R*88«37

（mm）

技术参数SD2405-ASD241O-ASD12O5-BSDI2IO-BSD2405-BSD2410-B

欲定电压（V）DC24DC12DC24

璇定电流（A）5102.5*2路“2路2.5*2路5x2路

太阳电池蛆件

!2O24060120120240

最大功率（W）

技术参数|SD2405-A|SD24I0-ASD1205-BSDI21O-BSD24O5BSD2410-B

保护|28.8

■电池充电14.428.8

电压（V）浮充27.413.727.4

密电池过放保护21.610.821.6

电压（V）恢复24.812.424.8

保护3517335

负载过压（V）

假复301530

温度却镂（mV/X?）-40-20-40

使用环境温度（r）―20~+50

温度过高保护值为75C

温度过离恢复值£659

防护等级IP20

海拔高度（E）£5500

外形尺寸（长x宽**）

98x88*37

（mm）

*6-2合肥阳光电源中功率光伏控制器技术套畋表

技术参数SD1220SDI230SD2420SD2430SD4815

额定电压（V）DC12DC24DC48

松定电流（A）2030203015

太阳电池组件

120180240360720

♦大功率（W）

蓄电池充电保护14.428.857.6

（V）

淳充13.727.454.8

・电泡过放保护10.821643.2

（V）

恢复12.424.849.6

保护17.53570

负敦过压（V）

恢复153060

温度补偿（mv/r）-20-40-60

使用环境温度（r）-20〜+50

温度过高保护»75匕

温度过高恢复W65C

防护等级IP20

海拔高度（m）经5500

外形尺寸（长x宽X厚）

202*)36.5x45

（mm）

表6-3合肥阳光电源大功率光伏控制器技术参数表

技术参数SD125OSD12100SD2450SD24100SD24150SD24200

桢定电本（V）DC12DC24

四!定电流/P（A）5010050100150200

太阳电池方住幅入珞1SNW6路

每路方阵最大电流小（A）

电压港落太阳能电池方阵与蓄电池之同为0.7V,蓄电池与他校之间为0.1V

使用环境温度（t）-20-4-50

防护等级IP20

海疲高度（m）W55OO

外形尺寸（深x宽x高）（nrwn）400-482x177455*482*266

技术参数SD4830SD4850SD48I00SD48150SD48200SD48300

额定电压（V）DC48

额定电流b（A）3050100150200300

太阳电若万阡漏入珞敷N1路2除4路6路

每路方阵fit大电流/MA）4=VAT

电压降落太阳能电池方阵与充电沌之间Q.7V.常电池与负我之间（MV

使用环境温度（C）-20-+50

防护等场1P20

海拔鹿度（m）£5500

600x600*

外形尺寸（深x宽*高）（mm）400*482x177455*482x266

1200

技术参数SD110S0SD1I0I00SDI10150SD110200SDI103W

额定电压（V）DCIIO

期I定电流/P（A）50100150200300

太阳电池方落给入路数NW6跳《12路

每路方苒最大电流心（A）

/b=w

电压降落太郎能电池方防叼南电池之间0.7V.花电池与负载之间0JV

使用环境温度（C）■20〜+50

防护等级IP2O

*6-4值国施德飙光伏控制名技术,数表

StecaPR系列StecaPRNight系列StecaPR系列

光伏控制器量号

PRO3O3PRO5O5PR0606NPRI010NPR1010PR1515

系统电压12V12V(24V)

最大充电电流3A5A6AI0AI0AISA

最大负载电流3A5A6AI0A10A15A

♦大1耗电电流3mA6mA12mA

铅酸13.9V(27.8V)

最终充电电压（浮充）13.7V13.7V(27.4V)

胶体14.1V(28.2V)

快速充电电压（浮充）

144V14.4V(28.8V)144V(288V)《2小时)

（所用时间）

均衡充电可编程（浮充）

—14.7V或15.0V(29.4V)14.7V(29.4V)《2小时)

（所用时间）

过放恢复值（LVR）（V）12512.6(25.2)12.6(25.2)

过放保护值（LVD）（V）11.0—11.511.1(22.2)11.1(22.2)

环境温度（℃）-25-+5070~+50

端子尺寸（mm2）6〜1016〜25

防护等级IP22

”(g)160120350

尺寸（长'宽x高）（mm）146*90*33146*94x28)87*96x44

StccaPR系列StccaTarom系列

光伏控制器型号

PR2020|PR3O3OT«pom235Tapom245Tapom430Tapom440

系统电压12V(24V)12V(24V)48V

・大充电电流20A30A6A10A10AISA

■大负裁电流20A30A6A10A10AISA

最大自耗电电流12mA14mA

忸酸13.9V(27.8V)

最终充电电压（浮充）13.7V(27.4V)54.8V

蛟体I4.IV(28.2V)

可

快速充电电任（浮充）14.4V(28.8V)

端14.4V(28.8V)57.6V

（所用时间）(2小时)葬

均衡充电可搏程（浮充）14.7V(29.4V)控

制147V(294V)58.8V

（所用时间）<2小时)

过放恢复值（LVR）12.6V(25.2V)126V(25.2V)50.4V

过放保护值（LVD）II.IV(22.2V)11.IV(22.2V)44.4V

馍衣

StecaPR系列SiccaTarom系列

光伏控制器型号

PR2020(PR3O3OTapom235|Tapom245"|Iapom430[Tapom440

环境温度（℃）-10-+50TO〜+60

端子尺寸（mm2）16-25

防护等级TP22

Ifl(g)350550

尺寸（长•并二•;mm：187*96*44188*128*49

StecaPowerTarom系列

光伏控制器型号

20702140405541104140

系姣电压12V(24V)48V

最大充电电流70A140A55AI10A140A

最大负载电流70A70A55A55A70A

・大白耗电电流14mA

最终充电电序（浮充）13.7V(27.4V)54.8V

快速充电电压14.4V(28.8V)57.6V

均衡充电可给理14.7V(29.4V)58.8V

过故恢复信（SOC/LVR）>50%/12.6V(25.2V)/50.4V

过放保拧值（SOCA.VD）V3O%H1.1V(22.2V),'44.4V

环境温度（七）TO〜+60

端子尺寸（mm?）50-70

防护等级IP65

M(kg)10

尺寸（mm）（长*宽*及）360(330)x330x157

4、光伏逆变器得选型

光伏逆变器选型时一般就就是根据光伏发电系统设计确定得直流电压来选

择逆变器得直流输入电压，根据负载得类型确定逆变器得功率和相数，根据负载

得冲击性决定逆变器得功率余量。逆变器得持续功率应该大于使用负载得功率,

负载得启动功率要小于逆变器得最大冲击功率。在选型时还要考虑为光伏发电系

统将来得扩容留有一定得余量。

在离网（独立）光伏发电系统中，系统电压得选择应根据负载得要求而定，负

载电压要求越高系统电压也应尽量高，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得电流变小。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，逆变器得输入电压就就是每块（每串）太阳能电池组

件峰值榆出电压或开路电压得整数倍（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，因此并网型逆变器得输

入直流电压有一定得输入范围。

表6-5和表6-6列出了合肥阳光电源公司生产得部分逆变器产品得技术参

数与规格尺寸，供选型时参考。

*6-5合肥阳光电源离网《独立）型逆变器技术,数我

DC24V.DC48V单相速变器

逆变器更号

SN487.5K

SN24IKSSN481KSSN4msSN483KsSN485KS

S

第入标定电RIV）DC24DC48

珀入额定电流（A）50244873116172

恰入电压范围IV）21〜3242〜64

领定容■(kVA)12357.5

额定输出功率（kW）0.81.62.446

额定扬出电压及领率AC220V/50Hz正弦波

额定检出电波（A）4.59.013.622.7M.l

除出电压精度（V）AC220Vi3%

交

输出频率精度（Hz）50*0.05

波形失真率（线性负载）

瑜W5%

出动态脸皮5%(负蛾0~100%)

功率因政0.8

过载能力150%.10s

峰值系微3：1

逆变效率

84%86%90%

（80%阻怪负我）

-20〜+50

防护等故IP20

海拔高度（m）<1000

立式（深X宽*高）（mm）

尺425x205*365470-400*75060C*550

x98。

卧式（深x宽嘀）（mm）__________440*482*177450*482x266.492x720*300

--,--1，，

DCI10V单相逆变器

逆变器型号

SNHQ5KSSN1I07JKSSNIIOIOKSSNH0I5KSSN11020KSSNI1O30KS

地入额定电压（V）DC110

检入额定电流（A）$176101152202303

等入电压范HHV）99〜]SO

额定容量（kVA）57.5)0152030

做定*出功率（kW）468121624

额定输出电压及频率

交AC220V/50HZ正做波

流题定蛤出电流（A）22.734.145.568.291136

输出电压精度（V）AC220Vx3%

由

检出版率精度（HZ）5(UO.O5

波形失亶率W5%（线性负裁》

动态响应5%(fttt0-100%)

续表

DC110V单•相逆变需

逆变热度号

SN1105KSSN11O7.5KSSNIIOIOKSSN110I5KSSN1I020KSSNII030KS

功率因效0.8

过栽能力150%.10s

峰值系数3：1

逆变效率（80%阳性负载）90%

使用环境温度（r）-20-4-50

防护等级IP20

海拔高度（m）《6000

尺600«$50«600x800*

立式（深X责X高“mm）470*430*638600*800*180

寸12002260

DC220V单相逆殳赛

逆变器型号

SN2205KSSN2207.5KSSN22010KSSN220I5KSSN22O20KS

直检入锐定电压（V）DC220

流

输入额定电流（A）2537497499

输入电压症国（V）

入198700

额定容量（kVA）57.5101520

额定修出功率（kW）4681216

额定电出电压及浆率AC220V,50Hz正一被

额定输出电流（A）22.734.145.568.290.9

，出电压精度（V）AC220V±3%

检出频率精度（Hz）5go.05

波形失真率C5%（线性负载）

动态响应5%(负我0-100%)

功率因数0.8

过毂能力150%,IOs

峰值系数3：1

逆⑥效率（用住而低）

80%92%

使用环境温度（七）-20-+50

防护等级1P20

海拔高度（m）〈6000

尺600x800“

立式（深x宽"高）（mm）470«430»638600*550*1200

寸1800

DC220V单相逆变器

逆交器型号

SN22030KS|SN22050KSSN22060KS|SN22080KS1SN220100KS

直输入号定电压（V）,DC220

-1__・___________・一一..一_•

DC1I0V三相逆变器

逆变器型号SN110SNII0SN110SNIIOSNHOSNI10SNUOSNUO

5K3S7.5K3S10K3S1SK3S20K3s30K3s5OK3S75K3S

直检人截定电压（V）DC110

谨

翰人额定电流（A）5075100150200300500750

嫡

入场入电压范圉（V）99~150

C［定容量（kVA）57.5101520305075

额定■出功率（kw）4681216244060

额定希出电压及领率AC38O/22OV,50Hz正弦波（三相四线制）-

额定检出线电流（A）7.611.4।15.222.830.445.676114

输出电压的度（V）AC380V±3%-

交检出领率赭度（Hz）5010.05

流

波形失口率C5%（线性负敦）

输

动态响应

匕5%（负数0~100%）

功率因欺0.8

过我能力150%.10s

嶂值系数3：1_

逆变效率（80%阻性负载）91%_

三相负教不平盒能力W20%-

使用环境湿度（r）-20〜+50-

防护等级irzo-

海拔虎度（m）£6000—

尺600*550X

t（深x宽x高）（mm）470x4'W>638J0*800x2260800X］（H）0x2260

131200

寸—

立式（深x灵x灌）（nin1）］558-4600应O«1200600*«00-2260

寸12001

表6-6合肥阳光电源并网型逆变器技术参数表

单和并网型逆变器

逆变器型号

SG1K5TLSG2K5TLSG5KSG5K-C/6K-CSG5K-B/6K-B

隔离方式无变压器1.频变压器

指荐最大太甯电池

1800W3000W36O3W6000W/7200W

方阵功率

最大方阵开路电压450V780V

太阳电池量大功

220^7807/300V-7B0V/

率点跟踪（MPPT）150-450V200-450V

240-780V320V780V

范围

电池板连接方式立插式防水端子

可接入方阵保联数124

最大方阵愉入电流I