光伏电站设计工作随笔之一：光伏方阵的设计
前言：做光伏电站设计工作多年，我的一个体会是：很多业主对光伏电站的设计工作非常不重视。他们认为，相对于火电站、水电站，甚至于相对于风电场，光伏电站的设计太简单，尤其是场区部分（除升压变电站以外），几乎没有什么技术含量。有的业主甚至跟我说过“你们不就是把以前的图纸copy一下换个图签吗，根本布置那么多设计费！”我承认，图纸的使用有延续性，但绝对不是简单的Ctrl+C和Ctrl+V那么简单！每一个设计细节，我们都是用心的！只不过，你们看到的是结果，没看到中间复杂的演算过程。所以，我想用一个系列告诉大家，每个设计细节都是设计者用心之作，设计上的一个小小改进，可能让你的电站施工费用降低，后期运维更方便，发电收入提高！
从几个小细节说一下我自己设计思路的变化。先从看似最简单的光伏方阵设计开始吧。
光伏方阵（ solar cell array）：由若干个光伏组件在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元，地基、太阳跟踪器、温度控制器等类似的部件不包括在方阵中。
下面几张图是我不同时期的，针对平坦地势（非丘陵、山地）光伏方阵设计图纸。
图1：长31.596m×宽4.028m=127.3m2（16串4并）
图2：长33.38m×宽3.016m=100.7m2（20串3并）
图3：长20.22m×宽3.32m=67.1m2（20串2并）
图4：长22.244m×宽3.32m=73.9m2（22串2并）
图5：长18.35m×宽4.028m=73.9m2（22串2并）
图1（我做的第一张图纸，可以当作反面教材）采用72片的光伏组件（尺寸：1956mm×992mm），每个方阵上16串4并共64块组件（为什么这个设计我自己也不清楚，完全是照猫画虎，看已建成的电站这么设计，也就这么设计了）。
2008年底的时候，设计规范还没出来。为了弄清串联方案问题，我请教了吴达成老师和王斯成老师，又到国家图书馆和网上查阅了大量的资料，最后终于弄明白，串并联设计方案是用几个关键参数计算出来的：1）当地的极端低温和极端高温； 2）光伏组件的开路电价和最佳工作电压；3）逆变器的的最大开路电压和MPPT电压。回头算一下，果然应该是16串。弄清楚这个，自己还小得意了一下。
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分布式光伏电站的设计研究
作者：俞琪
来源：《山东工业技术》2019年第20期
摘 要：光伏发电是具有可再生、绿色环保、发电系统建造灵活、光伏建筑集成的特点，本文介绍了分布式发电站设计的基本构成，逆变器的特性，并网接入的分类，接地系统施工技术要求进行研究分析。
关键词：光伏电池;逆变器;接入;并网;接地系统
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.20.130
1 分布式光伏发电站设计的基本构成
由光伏发电系统（光伏组件）、光伏逆变系统（汇流箱;光伏并网逆变器）、并网接入系统（升压变压器;并网接入柜（智能电表））构成。
1.1 分布式光伏发电系统主要元器件 龙源期刊网
光伏电池主要由单晶硅或多晶硅生产而成。多组光伏电池串并联形成光伏电池板。单晶硅太阳能电池具有较高的光电转换效率，性能稳定，但成本高。多晶硅太阳能电池具有成本低，转换效率略低。由于光伏电池板的负电压温度系数，设计需考虑在最低环境温度条件下，光伏组串的开路电压满足要求。
1.2 分布式光伏逆变系统
1.2.1 逆变系统常见的形式有三种
①集中式逆变器方案：光伏方阵、直流汇流箱以及逆变器是集中式逆变器结构的主要设备，光伏组件经过串并联组合光伏方阵，经逆变器将所产生的直流电转变成交流电。
直流汇流箱→逆变（大容量逆变器）→升压变
②组串式逆变器方案：运用模块化方法，将若干个太阳能电池组件串联接一个逆变器，每串都具有最大功率点跟踪功能，在交流端并联后并入电网。
逆变器（小容量多台）→交流汇流（交流配电箱）→升压变
③组串式+集中式组合方案：
设计前通过投资成本对比和发电量对比，来选择在整个生命周期内，哪种逆变器方案更有优势。
光伏电站设计规范
光伏电站设计规范主要包括以下几个方面：
1.地理环境选择：光伏电站应选址在日照充足、没有遮挡物、地形平坦、土地利用率低的地区。同时，要考虑到地理环境对光伏组件的影响，避免高温、寒冷和潮湿等极端天气条件。
2.光伏组件选型：根据光伏电站的容量需求和发电要求，选择合适的光伏组件。组件的选型应考虑到效率、耐久性、可靠性和维护成本等因素。同时，要与逆变器、支架和电缆等设备兼容，以确保正常运行。
3.电站布局设计：根据光伏电站的容量和地形条件，设计合理的电站布局。电站布局应尽量避免遮挡和阻挡光的现象，最大限度地提高光伏电站的发电效率。同时，要考虑到设备的安装和维护的便利性，以及未来的扩展需求。
4.接地设计：光伏电站的接地设计应符合电气安全标准，以保证电站的安全运行。接地系统应包括接地极、接地线、接地网和接地电阻等组成部分，同时应与电站的其他设备系统正常连接。
5.逆变器选型：逆变器选型应根据光伏电站的容量和电网的规格要求来确定。逆变器的选型应考虑到其效率、可靠性、响应时间和维护成本等因素。同时，要确保逆变器能够与光伏组件和电网兼容，以确保电站的稳定运行。
6.电缆敷设：光伏电站的电缆敷设应符合电气安全标准。电缆的选型和敷设应考虑到电流、温度和湿度等因素，以确保电缆正常运行。同时，应采取防水、防腐和防电磁干扰措施，保证电缆系统的安全和可靠性。
7.灾害防御设计：光伏电站应考虑到地震、风灾、洪水和火灾等自然灾害的影响。电站的设计应包括结构的抗震能力、支架的防风能力、防洪和防火措施等。同时，应制定灾害应急预案，以及定期进行演练和检查，确保电站的安全性和可靠性。
总之，光伏电站设计规范是保障光伏电站安全、可靠和高效运行的基础。设计人员应根据实际情况和电站的特点，综合考虑各种因素，制定科学合理的设计规范，以确保光伏电站的长期稳定发电和运行。
屋面名称总面积
(㎡)可用总面
积(㎡)平均单块
所需面积
(斜屋面
㎡)所需组件
块数单块功率
(W)
103.50290
203.50290
303.50290
403.50290
503.50290
603.50290
A103.50280
A203.50280
B103.50280
B203.50280
C203.50280
D2806480643.52304280
仓库03.50280
101661016642542280
991699163.52833280
10166101663.52905
991699163.52833
10302103023.52943
10048100483.52871
19030190303.55437
961596153.52747280
03.50
03.50
03.50
03.50
03.50
03.50
03.50
03.50
9722327415
27415250不可用面积(㎡)
总容量
(KW)总容量
（MW）
00.00
00.00
00.00
00.00
00.00
00.00
00.00
00.00
00.00
00.00
00.00
645.120.65
00.00
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00.00
00.00
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00.00
00.00
769.20.7724162块
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00.00
00.00
00.00
00.00
2919.222.92
6853.7326.85
