SG500MX集中型逆变器系统应用方案设计V111112Word格式.docx
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图1：
基于SG500MX集中型逆变器的光伏发电系统示意图
2.2系统关键设备选型
2.2.1组件
目前电站常用组件的规格有多晶265W、多晶270W、多晶305W、单晶265W等，如某厂家组件的主要规格参数如表1所示。
表1：
某厂家组件的主要规格参数
技术参数
多晶265W
多晶270W
多晶305W
单晶265W
电池片数
60PCS
72PCS
开路电压
38.14V
38.30V
45.35V
38.26V
短路电流
9.10A
9.16A
8.79A
9.00A
峰值功率电压
30.89V
31.21V
36.71V
31.11V
峰值功率电流
8.58A
8.65A
8.31A
8.52A
开路电压温度系数
-0.33%/℃
峰值功率电压温度系数
-0.40%/℃
-0.41%/℃
短路电流温度系数
0.058%/℃
0.059%/℃
最大系统电压
1000Vdc
标称工作温度
45±
2℃
尺寸（mm）
1650*991*40
1956*991*45
重量
18.2kg
26.0kg
2.2.2直流汇流箱
本方案选用PVS-16M智能直流汇流箱，拥有完善的防雷设计，组串电流、电压检测，异常报警设计，带防雷的PV自供电设计等特点；
汇流箱标准配置为16路输入，其实物图和电气接口如图2所示，部电气拓扑结构如图3所示。
图2：
直流汇流箱PVS-16M实物和电气接口
图3：
PVS-16M电气结构
表2：
PVS-16M技术参数
光伏电压围
200Vdc～1000Vdc
通讯连接方式
RS485
最多输入路数
16路
无线通讯
可选配
每路熔丝额定电流
10A/15A（可更换）
环境温度
-25℃～+60℃
直流输出断路器
根据实际容量选配
尺寸（宽×
深×
高）
670×
570×
180mm
防雷
光伏专用防雷模块
25kg
防护等级
IP65
安装方式
壁挂式
2.2.3集中型逆变器
基于SG500MX集中型逆变器在MW级大型并网地面电站、MW级分布式电站中的应用，我司均以SG1000TS箱式逆变房的整体方案进行设计和推荐。
SG1000TS箱式逆变房，集成了2台SG500MX集中型逆变器，采用户外型7尺集装箱房体设计，将逆变器、直流柜、监控单元、配电单元、安防系统、消防设备等进行了高度集成化设计，同时具备IP54的防护等级、三面可开门易于维护、缩短电站建设周期等优点。
SG500MX集中型逆变器及SG1000TS箱式逆变房实物如图4所示。
图4：
SG500MX集中型逆变器及SG1000TS箱式逆变房实物图
SG500MX集中型逆变器最大输入功率可达560kW，系统最大输入电压1000V，460V~850V的宽MPPT围，标准315Vac输出，详细参数如表3所示。
表3：
SG500MX技术参数
输入
输出
最大输入功率
560kW
额定输出功率
500kW
最大输入电压
最大输出视在功率
550kVA
启动电压
500V
最大输出电流
1008A
最低工作电压
460V
额定电网电压
315Vac
MPP电压围
460V~850V
电网电压围
252~362Vac
最大输入电流
1220A
额定电网频率
50Hz/60Hz
系统
最大效率
99.00%
通讯
RS485，以太网
欧洲效率
98.7%
显示
彩色触摸屏
外部辅助电源电压
380V，3A
IP21
夜间自耗电
<
20W
高×
深）
1205×
1915×
805mm
冷却方式
温控强制冷风
900kg
运行温度围
-30℃～+65℃
认证
金太阳认证，CE，符合BDEW
最高海拔
6000m（>
3000m降额）
SG500MX集中型逆变器采用高效的拓扑，直流输入的具体路数可定制，具体电气拓扑如图5所示。
图5：
SG500MX电气拓扑
SG1000TS箱式逆变房，集成了2台SG500MX集中型逆变器，并集成了监控、安防等设备。
部设备间的连接线缆已在出厂前全部接好，箱式逆变房与外部设备的连接线缆统一从箱式逆变房底部进出。
电路拓扑如图6所示。
图6：
逆变房电气连接图
用户可按照表4推荐完成逆变房与外部设备间的线缆连接。
表4：
逆变房与外部设备间的线缆连接
编号
作用
接线描述
A
直流输入
每台6路，70mm2电缆
B
交流输出
三相，每相3×
185mm2电缆
C
外部通讯接口
可提供RS232/RS485，以太网/Modbus，IEC61850，DNP3.0，101,103,104等各种标准通讯接口
D
外部三相厂用电380Vac
可接入厂用电，为逆变房各设备正常使用供电，推荐使用10mm2阻燃线缆
注：
厂用电不是必备项，也可直接利用逆变器的交流输出为监控配电柜供电，进而为房其他设备提供供电；
或厂用电与供电主备切换，提高供电可靠性。
2.2.4箱变
箱变的实物和部电气结构如图7所示，箱变容量由系统单个方阵的容量确定。
本方案逆变器最大输出视在功率为1100kVA，因此箱变容量选用1100kVA，电压等级为35kV/0.315kV，对于10KV并网的项目，可选择10KV/0.315kV的箱变。
图7：
箱变实物和部电气结构
表5：
箱变规格参数
定容量
1100kVA
联接组标号
D,y11,y11
额定电压
35kV/0.315-0.315kV
低压断路器
315V/1100A
额定频率
50Hz
高压侧断路器
35kV/500A
阻抗电压
6.50%
外壳材质
不锈钢/铝
最大效率
>
99%
承受电流不平衡能力
5%
本箱变仅适用于1MW单元方案，对于其它容量单元，需重新对箱变选型。
2.2.5线缆
线缆选型主要考虑的因素有：
敷设方式、安规、导体材质、电压等级、载流量、环境温度等，本方案选用的线缆规格如表6所示。
表6：
线缆选型规格参数
类型
规格
起点
终点
备注
直流线缆
PV1-F-1×
4mm2
光伏组串
直流汇流箱
建议光伏专用电缆
ZR-YJV22-1-2×
50mm2
SG500MX逆变器
汇流箱8路输入
70mm2
汇流箱16路输入
交流线缆
ZR-YJV22-1-3×
185mm2
箱式变压器
通讯线缆
ZR-RVSP-2×
1.0mm2
被采集点
COM100通讯箱
建议屏蔽双绞线
1.交流电缆建议采用阻燃、铠装的多股线芯电缆，承受外力强，且不易损坏；
2.逆变器到箱式变压器建议多股硬线，以保证接线接触良好；
三、系统设计方案
3.1方案设计目标
系统方案的设计围绕最小化度电成本（LCOE）来进行，需要综合考虑如何降低系统投资成本和提高发电量两个方面因素；
为达到目标，既不可无限制的压缩投资成本，亦不可盲目追求发电量，需要正确找到两者的平衡点。
为实现最小化度电成本目标，需对系统进行精细化设计，主要包括科学合理的组件串/并联设计、组件排布与连接设计、阵列倾角设计、阵列间距设计、箱变位置设计、线缆走向设计、以及系统布局设计等，使系统高效运行，从而提高系统的能量效率（PR）和发电量，降低系统初始投资成本，结合我司的智能化设计方法，找到投资和产出的最优化设计方案。
3.2组件串、并联设计方案
3.2.1组件串、并联设计
组件串联设计原则：
组串最高开路电压低于逆变器所能承受的最高电压，组串最低工作电压高于逆变器满载MPPT围的最小值。
组串并联设计原则：
组串并联路数由逆变器的最大功率输入决定，同时考虑适当超配以补偿直流侧损失、提高逆变器利用率，降低系统的LCOE。
图8：
容配比与LCOE的关系曲线
以格尔木地区为例，组件选取某厂家多晶265W，组件的串、并联设计步骤及关键参数的取值，如表7所示。
表7：
组件串、并联设计步骤
计算例证
步骤一：
确定组件电池片的工作温度
其中G=0.8kW/㎡
格尔木全年的白天环境温度围-25℃~50℃，组件的NOCT为45℃。
计算出组件电池片实际温度为-25℃~75℃
步骤二：
确定组件的电压围
在STC情况下，
，
；
温度系数：
（
如无,可参考
）。
代入左边公式：
步骤三：
组件串联数设计
SG500MX满载MPPT最小电压为460V，最大输入电压是1000V，得出
，推荐N取22
步骤四：
组串并联路数设计
组串并联后的功率等于逆变器的最大输入功率，允许围推荐适当超配
SG500MX额定输出功率为500,000W，比如，在II类辐照度地区，接入6台16路汇流箱，输入功率为559,680W，容配比为1.12：
1，满足设计要求
3.2.2组件的串、并联配置推荐
结合设计原则和我国各地区的温度围，针对几种常用规格组件，与我司SG500MX规格逆变器配合使用，推荐配置如表8所示。
表8：
几种常用组件的组串配置推荐
地区辐照度等级
I类
II类
III类
超配比率
1.0倍-1.1倍
1.1倍-1.2倍
1.2倍
组件规格
265W/270W
305W
265W
组件串联设计
22串
18串
汇流箱输入路数
汇流箱台数
6（注）
6
7（注）
7
SG500MX输入路数
6路
7路
组件实际容量（W）
513,040
527,040
559,680
570,960
606,320
614,880
SG500MX额定输出（W）
500,000
配比
1.02：
1
1.05：
1.12：
1.14：
1.21：
1.23：
（1）环境温度围计算以-25℃～50℃为围；
（2）研究表明，系统适当超配有利于降低LCOE。
（3）（注）：
设表8中汇流箱台数用"
N"
表示，（N-1）台接满16路组串，第N台接入8路组串。
（4）后文中涉及方案对比计算的参数均基于配比1.1：
1方案。
3.3组件排布与连接设计方案
设计原则：
组件在支架上的排布方式以线缆成本、土地利用率、遮挡影响最小、接线方便、施工简单为设计原则。
组件常见的排布方式有横向4×
11和竖向2×
11两种，组件横向4×
11排布方式线路连接推荐如图9所示，组件竖向2×
11排布方式线路连接推荐如图10所示。
图9：
组件横向4×
11排布方式连接图
图10：
组件竖向2×
由于某种原因引起的遮挡对两种布局的影响不同，如图11所示，单块电池板（6排10列cell组成）竖向放置，一排被遮挡，理论上组件几乎没有功率输出；
横向放置，一排被遮挡，组件的输出功率约为正常输出功率的2/3；
因此横向4×
11排布方式因遮挡引起的损失更小。
图11：
组件竖向、横向被遮挡示意图
此外，从土地利用率、电缆成本方面考虑，横向4×
11排布方式均有优势，但是支架成本较竖向2×
11排布略高，且安装较困难。
表9为以格尔木地区冬至日（09:
00-15:
00）不遮挡为原则，交流输出1MW（阵列容量为1,096,040W）单元按横向4排布置和竖向2排布置的数据对比。
本方案推荐横向4×
11排布方式，后续章节单元设计均以4×
11排布方式为原则。
表9：
两种排布方式数据对比
阵列实际容量
布局方式
倾角设计
阵列面积
电缆总成本
电缆平均成本
1,096,040W
竖向2×
11排布
32度
17,379㎡
169,797元
0.155元/W
横向4×
17,096㎡
158,028元
0.144元/W
土地面积的计算均按照相同发电量条件下各自对应的间距（4.7米和5.6米）计算。
3.4固定支架倾角设计方案
倾角设计原则：
依据最优经济效益倾角设计。
支架的安装倾角分为最优发电量倾角和最优经济效益倾角，最优发电量倾角由当地纬度和辐照条件共同决定，通常最优经济效益倾角比最优发电量倾角低5°
左右。
以格尔木地区交流输出1MW（阵列容量为1,096,040W）单元为例，最佳发电量倾角为36度，然而在倾角30°
~36°
围发电量差异不超过0.878%，土地利用率30°
与36°
相比减小6.4%。
图12：
倾角与年发电量及土地使用关系图
表10：
不同倾角下的发电量损失及土地节省率
倾角
间距（m）
年发电量（MWh）
发电量损失
占地面积（㎡）
土地节省率
30度
5.3
1693
0.878%
16,722
6.4%
5.6
1700
0.468%
17,096
4.3%
34度
5.8
1704
0.234%
17,490
2.1%
36度
6.1
1708
0.0%
17,865
38度
6.4
1706
0.117%
18,240
-2.1%
由于最优倾角与阵列容量、土地成本、当地纬度多种因素有关，我司会根据具体项目，利用专业软件和算法进行最优经济效益倾角设计推荐，本方案中后续设计均推荐倾角32度。
3.5阵列间距设计方案
阵列间距设计原则：
当地冬至日（当天影子倍率最大）真太阳时09:
00的6小时前后阵列互不遮挡的最小距离，在土地资源较为丰富地区可增长前后阵列互不遮挡的小时数（增大时角）。
本方案阵列间距的计算如图13：
图13：
阵列间距示意图
（公式1）
（公式2）
以格尔木地区电站为例，以冬至日真太阳时09:
00的6小时前后阵列互不遮挡为原则，固定支架倾角设计选择32°
，多晶265W组件横向4×
11排布，阵列间距的计算方法和其中关键参数的取值，如表11所示。
表11：
光伏阵列前后排间距计算关键参数
序号
参数符号
含义
当地冬至日真太阳时09时取值
H
前排高点和后排低点高度差
由下面L和
值代入得：
2.13m
2
太阳实时方位角
真太阳时09时方位角为：
-45°
3
当地纬度
格尔木纬度：
北纬36.42°
4
太阳赤纬角
冬至日太阳赤纬角为：
-23.45°
5
L
横向4排布斜边长
组件宽0.99m，共4排：
4.02m（含压块）
固定支架倾角
取固定倾角：
32°
阵列间距
以上参数代入公式5：
计算得出阵列间距为5.1m
表11的计算为理论计算，实际设计中综合考虑土地价格和地面平整因素，在理论计算的基础上适当调整间距。
3.6箱变位置、线缆敷设设计方案
箱变的位置、线缆的敷设方式，影响到系统直流侧的整体损耗和系统电缆的成本，常见的几种设计方案对比如表12所示。
表12：
几种常见方案比较
方案1：
汇流箱靠路边放置、箱式变房和箱变居中√
方案2：
汇流箱阵列中间放置、箱式变房和箱变居中
方案3：
与其他单元共用东西道路
线缆成本：
168,361元
175,286元
单位线缆成本：
0.154元/W
0.160元/W
表格数据以交流输出1MW单元、组件按照4×
11方式排布、阵列前后间距5.6米、支架左右间距0.5米进行核算，线缆成本为箱变前端低压直流线缆和低压交流线缆成本之和。
本方案推荐：
汇流箱靠路边放置、箱式逆变房和箱变居中、维护道路南北走向、南北方向两条电缆沟的方案（表12中方案1）；
对比分析可看出，该方案单元线缆单位成本最低。
3.7单元布局设计方案
3.7.1单元布局设计（配比1.0：
1）
基于SG500MX集中型逆变器，本方案推荐系统按照交流输出1MW设计。
组件推荐选择多晶硅265W组件，单支架组件采取横向4排11列排布，整个单元采用11排8列的布局，单元的实际容量为1,002,760W；
道路为南北方向；
箱式逆变房和箱变居中放置，共占用两个支架位置；
系统配置一台箱式逆变房SG1000TS，一台容量1100kVA的箱式变压器，12台PVS-16M智能汇流箱（其中10台接满16路，2台接入8路，详见布局图）。
图14：
单元布局示意图（配比1.0：
3.7.2单元布局设计（配比1.1：
组件推荐选择多晶硅265W组件，单支架组件采取横向4排11列排布，整个单元采用12排8列的布局，单元的实际容量为1,096,040W；
系统配置一台箱式逆变房SG1000TS，一台容量1100kVA的箱式变压器,12台PVS-16M智能汇流箱（12台汇流箱均接满16路）。
图15：
单元布局示意图（配比1.1：
3.7.3单元布局设计（配比1.2：
组件推荐选择多晶硅265W组件，单支架组件采取横向4排11列排布，整个单元采用13排8列的布局，单元的实际容量为1,189,320W；
系统配置一台箱式逆变房SG1000TS，一台容量1100kVA的箱式变压器。
14台PVS-16M智能汇流箱（其中12台接满16路，2台接入8路，详见布局图）。
图16：
单元布局示意图（配比1.2：
3.7.4单元参数设计
表13：
单元参数
配比方案
1.0：
1.1：
1.2：
单元容量
1,002,760W
1,189,320W
单元排布方式
11排8列
12排8列
13排8列
单支架组件排列
横向排布4×
11
维护道路走向
南北
组件数量
3,784
4,136
4,488
组件串联数
22
支架数量
86
94
102
逆变器及箱变占用支架数
逆变器型号
箱式逆变房SG1000TS（含两台SG500MX）
汇流箱型号
PVS-16M
汇流箱数量
12
14
箱变容量
升级会员 