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光伏直流開關的選擇

光伏行業發展至今,電站裝機量不斷上升,發電量也越來越受到大家的關注。然而近年來光伏電站頻頻爆發的各種安全問題也使得電站投資者越發擔憂。光伏直流開關是系統安全性保障的最重要部件,光伏直流開關的可靠性和穩定性直接關係到光伏系統的穩定發電和收益,直接影響到光伏系統的安全可靠運行。

德國、荷蘭等強制要求逆變器製造商標配內置直流開關,英國、印度、澳洲等更強制規定光伏系統一定要安裝外置直流開關,隨著國內光伏政策的明晰,光伏電站新增安裝的逐年增加,尤其是目前分散式光伏系統的啟動,個人住戶屋頂光伏系統的安裝將越來越流行。目前國內市場所謂的光伏直流開關多是一些交流開關或其改進產品,不是真正應用在光伏系統中的具有安全滅弧、高功率切斷的直流開關。這些交流開關的滅弧能力、額定帶載切斷功率都遠遠不夠,容易導致過熱、漏電和火花,嚴重時甚至燒毀掉整個光伏電站。

因此選擇合格的光伏直流開關將至關重要。如何為光伏系統選擇合適的直流開關呢?

總的來說光伏直流開關的選擇可以根據如下幾個步驟:

1.確定系統電壓

所選擇的直流開關的型號應能滿足最大光伏系統電壓和電流要求。常見的有滿足UL標準的600V和TUV標準的1000V以及目前比較熱點的1500V系統。一般接入單相逆變器的系統電壓最高為600V,三相組串型或者電站型逆變器的系統電壓最高為1000V或者1500V。

2.確定獨立電池串的路數

如果是內置的直流開關,由於集成在逆變器內部,所以和逆變器獨立的MPPT數目有關係。常見的逆變器是單路MPPT,雙路MPPT,市面上也有少數3路MPPT的並網逆變器。一般逆變器功率等級在1kW~3kW的設計為單路MPPT;3kW~30kW為雙路MPPT,有少數公司也有三路MPPT的逆變器;大型逆變器100kW以上一般都是通過匯流箱匯流後輸入一路MPPT。逆變器獨立的MPPT數目決定了選擇的內置直流開關的獨立通段對數。

如果是外置直流開關,可能和設計的系統組網有關係,可以選擇具有通斷多串電池板的外置直流開關或者選擇只能通斷一串電池板的外置直流開關,如下圖。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.確定電池組串的電壓和電流

根據電池組串的最大電壓和電流參數,確定直流開關的選型。如果使用者對光伏逆變器的參數比較瞭解,尤其是逆變器廠家在選擇內置直流開關時,為了有效節約逆變器整機成本,可以通過研究逆變器輸入直流電壓電流曲線來選擇,保證其所選擇的直流開關適用於各種天氣環境和溫度(詳見第5條)。

根據EN 60947-3 的標準,光伏系統中直流開關電氣參數選型必須以光伏組串的最大電壓和電流為基礎,且具有一定的安全係數餘量。

電壓= Ns × Voc × 1.15

電流= Np × Isc × 1.25

Ns - 電池板串聯數量

Np - 電池板並聯數量

Voc – 電池板開路電壓

Isc – 電池板短路電流

舉例一: 
單路MPPT組串系統 – 3kW 功率輸出 
逆變器: 直流輸入600VDC, 16A, 20A 
電池板: 39V, 9.06A, 270Wp 
電池板數量: 11 
計算: V = 11 × 39 × 1.15 = 493.35V ,I = 9.06 × 1.25 = 11.33A 
對於這個配置, Projoy PEDS150-EL16R-2 在500V時可持續通流16A,即可滿足該系統要求

舉例二: 
多路MPPT組串系統 – 12kW 功率輸出 
逆變器: 直流輸入1000VDC (VOC), 22A/22A (IDC), 25A/25A (IDC max) 
電池板: 39V (VOC), 9.06A (ISC), 270Wp (Pnom) 
電池板數量: 22 x 2 
計算: V = 22 x 39 x 1.15 = 986.7V ,I (每路)= 9.06 x 1.25 = 11.33A 
對於這個配置, Projoy PEDS150-EL32R-4 在1000V時可持續通流13A,即可滿足該系統要求

4.分析使用的環境和安裝方式。

根據使用的環境確定工作溫度,防護和防火等級,一般品質好的直流開關工作穩定可以在-40°到60°。常見的外置直流開關防護等級為IP65,內置直流開關安裝後保證整機通過IP65。防火等級一般為外殼或者本體材料UL 94V-0, 手柄UL 94V-2。

開關的一般安裝方式有面板安裝,底座安裝,單孔安裝等,可根據實際需求選擇安裝方式。

5.確定具體型號

目前Projoy可提供有單觸點電流為16A,25A和32A電流等級,2~12級(層)可選,通過跳線組成新的串並聯結構,最大電流可達到58A,最大電壓可達到1500V。

通用逆變器直流開關選型可參考下表: