5.6 光伏子方阵设计

曲阳光伏工程从设计标准化、发电单元电气设备的接线与布置、设备效率、工期以及后期维护运行考虑，每个发电单元容量设计为1MWp，包括2个500kW子方阵。每1MWp方阵设1个逆变器室，每个逆变器室设置2台500kW逆变器。由于直流电缆压降不相同，导致各光伏子方阵的MPP不相同，逆变器无法跟踪光伏方阵的最大输出功率，其输出功率将发生偏移，直接影响发电量。为了减少布置引起的电量损失，合理选择汇流路径大致相同的汇流箱接入同一直流汇流屏，线缆长度应可能一致，从而减少发电量损失。

5.6.1 电池组件串并联设计

利用《光伏发电站设计规范》（GB 50797 2012）公式（6.4.2-1）及公式（6.4.2-2）计算电池组件串联数量，经计算，N≤23.1及16.2≤N≤22.8。

（1）初步确定串联光伏电池数量为每组22个，串联后每组电池组功率为5.39kWp

（2）每500kW方阵需电池组数量98组。

（3）每1MWp方阵需电池组数量196组。

（4）考虑电站的方阵组合及后期的维护管理，结合场址地形条件，1MWp方阵布置在场区的阳坡面，所需电池板数量为4312块。

（5）1MWp方阵功率为1056.44kWp

（6）500kWp子方阵共有6台16路汇流箱和1台10路汇流箱，子方阵电池串并连接入1台汇流箱，汇流箱布置于每行16组电池串中间。

5.6.2 电池组串单元的排列方式

每个电池组串单元中组件排列方式可以由多种，但是为了接线简单，线缆用量少，降低施工的复杂程度，一般采用统一的排列方式。对245Wp单晶硅电池排列进行了分析：

方案一：将一组电池组串（每串22块）竖向布置，排成2行11列。

方案二：将一组电池组串（每串21块）横向竖向布置，排成3行7列。

方案三：将一组电池组串（每串22块）横向竖向布置，排成2行11列。

由于方案三上下两排横向布置的方案土地利用率太低，主要对比方案一与方案二。

图5.6-1 方电池组串单元排列图

（1）布置方案。方案一的布置方式为：每组支架支撑22块组件，组件按照纵向2行、横向11列的形式布置。一个组串由一个支架支撑固定，8根支架基础。方案二的布置方式为：每组支架支撑21块组件，组件按照纵向3行、横向7列的形式布置。一个组串由一个支架支撑固定，8根支架基础。

50M W p规模电站，方案一的全场组串数为9600组，方案二的全场组串数为10100组。

（2）优缺点对比。方案二的组串占地是方案一的96%，但方案二的方阵布置总占地比方案一多3%。从工程占地上考虑，方案二占地略多。

由于方案一和方案二的上部荷载基本相同，支架地锚系统用钢量基本相同。考虑到方案二的组串数比方案一多500串，经测算，全场支架地锚系统用钢量比方案一多2%。

方案一选用22块为一个组串，比方案二的组串多1块。从电气设备上考虑，方案二会相应增加电气设备的投资。

综上，可研布置方案推荐方案一为电池组串单元排列方式。

5.6.3 光伏阵列间排距设计

太阳能电池阵列布置必须考虑前后排的遮挡问题，一般的确定原则是：冬至日当天9：00～15：00之间时间段内，要保证阵列不会有阴影遮挡。

根据《光伏发电站设计规范》（G B 50797—2012）中推荐的公式，计算如下：

式中 D——遮挡物距阵列的间距；

L——阵列倾斜面长度，取3.32m；

φ——当地纬度，取38.7°

β——阵列倾角，取34°。

经计算可得出曲阳光伏工程光伏阵列的前后排间距不小于3.44m。

鉴于场区东西向坡度为0～40%，南北向坡度为0～50%。考虑到山区不同的南北向坡度和东西向坡度，方阵中组串南北向间距为2～8m，东西向间距为0.2m。

5.6.4 方阵接线方案设计

曲阳光伏电站内共有215600块245W p多晶硅电池板，每22个电池板串为1组，共9800组，196组电池板组成1个1M W p方阵，全站共有50个1M W p方阵。每个1M W p方阵配12台16路和2台10路汇流箱，每组电池板最佳输出电压为665V，电池板组至汇流箱间采用1kV双芯光伏电缆连接，汇流箱至逆变器室直流配电柜采用1kV双芯光伏电缆连接，每个1MWp方阵通过14电缆分别引至逆变器室直流柜。每个1MWp方阵设2台汇流柜和2台逆变器，每个逆变器的交流额定输出电压为三相AC315V，50Hz，每2套500kW逆变器设置1座逆变器室，逆变器室布置在1MWp方阵中。2套逆变器经1台双分裂绕组组合式变压器升压至10kV。每台双分裂组合式变压器出1回10kV电缆，每5回10kV电缆出线为1组，汇经10kV电缆分支箱，最终以1回10kV架空线路，引至光伏电站内的110kV升压变电站10kV母线，经升压后采用110kV高压架空线路引至地方电力系统变电站。