首先,必须理解以下概念!
一、什么是电压降?
电压降又称电压差或电位差,符号为u,单位伏(v ),是描述电场转移电荷工作能力的电物理量。 任意两点的电位差是两点之间的电压降。如下图所示。
1、起点和终点电压
设U1为起点电压,U2为终点电压,则该分段线的电压降为U=U1-U2。
展开:在高压输电系统中,为了降低线路损耗,发电量机组的输出电压U1一般比电网标称电压Un高5%~10%,为了平衡线路损耗,末端电压接近电网标称电压。
二、电压降时怎么产生的?
电力消耗设备中流过电流时,该设备两端产生的差压称为压降。 电流通过导体(或电气设备)时,会受到一定的电阻,但在电压的作用下,电流可以战胜该电阻,顺利地通过导体(或电气设备)。 但是,很遗憾,串联电阻)或电气设备)流过后,电压不会像以前那么高,会下降。 而且,电阻越大,电压差变化越大。 因此,电流流过电阻(或电气设备),由此产生的电压大小之差称为“电压降”这样,“电压降”是指电流通过线路时损耗电力而产生的电压降,称为“电压降”。
三、 电压降对光伏系统的影响
光伏系统安装后,用户最关心的是发电量,因为它直接关系到用户的投资回报。 影响发电量的因素很多,例如组件、逆变器、电缆的质量、安装方向方位角、倾斜角度、灰尘、阴影的屏蔽、组件和逆变器的配合体系方案、线路设计、施工、电网电压等各种因素都是可能的。 光伏电站的设计寿命为25年,表明电缆选型对光伏系统发电量的影响尤为重要。光伏设计人员在电缆设计选型时,往往只考虑电缆载流量是否满足计算电流要求,而忽略线路功率损耗对整个光伏系统发电量的影响。 一般情况下,业主要求光伏交直流系统线路损耗控制在5%以内,而最大化发电量收益的严格要求可达到2%以内。 为此,必须选择电阻率小的导线,电缆截面必须有足够的直径。 高压系统多同时考虑导体经济电流密度的计算。
四、光伏系统的组成
光伏系统一般由直流系统和交流系统组成。 例如,在某12kW小型复合光伏发电系统中,DC由370Wp单晶硅光伏发电模块和40个直流电缆组成,AC侧由1台12kW系列逆变器、1台复合配电柜和交流电缆组成。光伏模块采用20片双联方式与逆变器连接,允许配合比为1:1.23。
以下是光伏模块和串联逆变器的电气参数。
2、光伏模块电气参数
1. 370Wp光伏器件的电参数
3、变频器的电气参数
2. 12kW组串变频电气参数
组间变频器通过PV1-F-1*4mm2电缆电气连接,变频器间并联配电盘通过ZC-YJV-4*10mm2电缆电气连接。
4、光伏直流电缆
3 .光伏直流专用电缆
5、太阳能交流电缆
4 .太阳能交流电缆
五、如何计算光伏电缆电压降?
线路压降的计算公式一般来说,线路电压降的计算并不复杂,可以按照以下步骤进行。
1 .计算线路电流I
I=P/1.732*U*cos
其中,P-功率(千瓦; u电压(kV; cos-电力因子、太阳光输出电力质量高的电力因子可以忽略,即cos=1
2 .计算线路电阻r
R=*L/S
其中,-导体电阻率(铜芯电缆=0.01740、铝导体=0.0283 ); L-线长(m ); S-电缆的公称截面(mm2 )。
表:不同温度下的铜导体电
阻率3. 计算线路压降(最简单实用)
线路压降计算公式:ΔU=I*R,I-线路电流;L-线路长度
4. 实例计算
为便于计算,电缆长度取整数。
表:各段电缆长度
直流电缆的电压降为:
由上图可知组件额定输出电流为10.76A,组串至逆变器直流电缆长度为50m,项目地最高温度为35℃,考虑到导体运行时有温升,取值为40℃,即铜电缆的导体电阻率为0.0192Ωmm²/m。
ΔU直流=IR=I*ρ*2*L/S=10.76*0.0192*2*50/4≈5.16V
该段直流电缆的电压降低百分比为:
ΔU直流%=ΔU/Ump=5.16/(34.4*20)=0.75%
交流电缆的电压降为:
由上图可知逆变器额定输出电压为380V,逆变器至并网柜电缆长度为100m,项目地最高温度为35℃,考虑到导体工作时有温升,取值为40℃,即铜电缆的导体电阻率为0.0192Ωmm²/m。
逆变器额定输出电流:
Ie=12/0.38/1.732=18.23A(不考虑功率因数)
ΔU交流=IR=I*ρ*L/S=18.23*0.0192*100/10≈3.5V
该段交流电缆的电压降低百分比为:
ΔU交流%=ΔU/Ump=3.5/380=0.92%
六、光伏系统线路损耗计算
在计算出电压降时,我们就可以知道怎么计算该系统的电能损耗了。
光伏系统线损按下列公式计算:
P损Max=(P直损+P逆交损)/P装机容量 * 100%
其中:
P损Max—单台逆变器最大线损,kW;
P直损—逆变器直流侧所有回路线损总和,kW;
P逆交损—逆变器交流侧至交流并网配电箱之间线损,kW;
P装机容量 —逆变器直流侧所接光伏组件容量,kW;
下面是计算过程:
=(5.16*10.76/1000)*2≈0.11kW
=3.5*18.23*1.732/1000≈0.11kW
P装机容量=370*40/1000=14.8kW
=(P直损+P逆交损)/P装机容量* 100%=(0.11+0.11)/14.8*100%≈1.48%<5%
七、总结
以上就是对整个光伏系统的线路损耗计算啦,当然还有其他方法也可以计算出线路损耗,比如查《工业与民用配设计电手册》找到相应的电压损失百分比,通过公式也可以得出较为准确的线路损耗。需要注意的是《工业与民用配设计电手册》电压损失百分比是基于民用400V系统及10kV系统的数据,用于计算光伏系统会有一定的偏差。当然本次计算数据基于系统在额定输出下,光伏功率的输出与实时天气有关,具有一定的波动性和间歇性。