如何设计逆变器最佳组串接入方案？

在光伏系统设计中，光伏组件的串并联配置是至关重要的一个环节，直接影响系统的发电效率和稳定性，合理的设计能够充分地提升光伏组件的性能表现，降低系统损耗，从而提高整体发电效率。那么，究竟应该如何设计光伏组串呢？每个支路应当串联多少块光伏组件？

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组件参数及开路电压Voc计算公式

首先需要考虑的是组件的规格和性能参数，包括其开路电压（Voc）、短路电流（Isc）、温度系数（Kv）、最大功率点电压（Vm）和电流（Im）等。这些参数对于确定组串的配置至关重要，因为它们决定了系统在不同环境条件下的表现。

这几个参数之间存在的关系就是我们常说的组件I-V特性曲线（下图），在进行组串设计的时候，通常选择组件在标准测试条件（STC）下的电性能参数。

典型182mm硅片尺寸组件参数在上述组件参数中，与逆变器组串设计相关的两个重要参数就是电压和电流。而温度是影响组件开路电压Voc的因素，这个因素我们通常称为温度系数Kv，大家观察上述组件参数可以发现开路电压（Voc）温度系数 Kv 是一个负值，所以这个特性决定了组件的开路电压会随着温度的升高而降低，会随着温度的降低而升高。因此在设计接入逆变器组件串联数量前要结合项目地实际环境工况考虑，主要是低温状况。

开路电压计算公式为：

V=Voc×【1+（T-25）×Kv】V：实际组件开路电压Voc：STC条件下组件开路电压T：环境温度Kv：组件温度系数在STC条件下，以上述635W组件，环境温度为-10℃时为例计算：Voc为56.57V， Kv为-0.25%，开路电压值则为：V=56.57×【1+（-10-25）×-0.25%】=61.5V

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逆变器参数及效率曲线

逆变器作为将直流电转换成交流电的核心部件，其容量与效率直接决定了整个系统的性能表现，在设计组串时，必须考虑以下直流侧参数。最大直流输入电压：逆变器最大输入电压值，需要考虑实际温度对组件开路电压值的影响；MPPT路数：同一路MPPT下的组串接入，数量、朝向、角度要一致；MPPT工作电压范围：逆变器允许工作的Vmppt电压范围；额定工作电压：逆变器工作电压越接近额定工作电压，发电效率越佳；每路MPPT最大输入电流：每路MPPT下允许的最大工作电流；逆变器的转换效率受其工作电压的影响，电压过低或过高均会导致效率下降。当工作电压越接近额定电压时，转换效率越高，下图为1100V三相逆变器效率曲线图。

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光伏组串设计的一般原则

参考《光伏发电站设计规范(GB 50797-2012)》提出如下组串设计公式，同时满足两个条件：

1.光伏组件串联后的最大开路电压低于逆变器的最大接入电压；

2.光伏组件串联后的MPPT电压在逆变器的MPPT电压范围之内。

公式（1）参数含义：Vdcmax：逆变器最大输入电压；分母参数前面已做介绍。公式（2）参数含义：Vmpptmin：逆变器的MPPT输入最小电压；Vmpptmax：逆变器的MPPT输入最大电压；t′：组件安装处极限高温；t：组件安装处极限低温；Vpm：组件峰值功率电压 ；Kv′：组件峰值功率电压的温度系数（一般采用开路电压温度系数Kv进行计算）。

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逆变器可接入的组串数量计算

以635W组件为例，假设当地最低气温为-10℃（Voc=61.5V，Vpm=52.2V），最高温为50℃（Vpm=45V），以下为三类典型逆变器直流侧输入参数。

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如何确定逆变器最佳接入？

原则：逆变器Vmppt电压越接近额定工作电压，效率越高，发电量收益越好，则串联数量最佳。

设计：以1100V三相逆变器为例，额定工作电压为600V，635W组件STC条件下，Vmp电压为47.98V，初步计算最佳串联数量为600/47.98≈13块。

成本：考虑到实际的光照条件和投资成本，理论上，在工作电压的允许范围内，单串串联的组件数量越多，可以有效地减少设计支路的总数量，这将减少项目中直流线缆的使用量，从而降低系统的整体成本。此外，随着串联的数量增加，接入单台逆变器的支路数量相应减少，逆变器的额定工作电流则会降低，这有助于减少线缆损耗。

施工：为了减少接线的复杂性和出错的可能性，设计时通常会尽量使单串模块采用偶数串联，这样可以简化接线过程。

基于这些考虑因素，1100V三相逆变器建议采用14~16块串联为最佳配置范围。