智能光伏匯流箱序言

進入新世紀以來，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)今世界最受關(guān)注的新興產(chǎn)業(yè)之一。光伏發(fā)電是利用太陽能和半導(dǎo)體電子器件有效地吸收太陽光輻射能，并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式，是當(dāng)今主流的太陽能發(fā)電方式。光伏發(fā)電不需要燃料，無氣體排放，屬于 "綠色"產(chǎn)業(yè)，具有無污染、安全、長壽命、維護簡單、資源永不枯竭和資源分布廣泛等特點，被認為是21世紀最重要的新能源，可廣泛應(yīng)用于航天、通訊、能源、農(nóng)業(yè)、辦公設(shè)施、交通以及民宅等領(lǐng)域。

值得關(guān)注的是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的地方往往也是雷擊災(zāi)害損失最慘重的地方。本文針對光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏陣列組件數(shù)量極多、布線麻煩、逆變器造價高、雷擊損失慘重等問題提出了智能光伏匯流箱的設(shè)計方法，具有廣泛的適用性及應(yīng)用前景。

智能光伏匯流箱概述

智能光伏匯流箱用于連接光伏陣列及逆變器，提供防雷及過流保護，并監(jiān)測光伏陣列的單串電流、電壓及防雷器狀態(tài)、斷路器狀態(tài)。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為了減少太陽能光伏電池陣列與逆變器之間的連線，用戶可以將一定數(shù)量、規(guī)格相同的光伏電池串聯(lián)起來，組成一個個光伏串列，然后再將若干個光伏串列并聯(lián)接入智能光伏匯流箱，在智能光伏匯流箱內(nèi)匯流后，通過直流斷路器輸出，與光伏逆變器配套使用從而構(gòu)成完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)與市電并網(wǎng)。為了提高系統(tǒng)的可靠性和實用性，可在智能光伏匯流箱里配置光伏專用直流防雷模塊、直流熔斷器和斷路器等，并設(shè)置工作狀態(tài)指示燈、雷電計數(shù)器等，方便用戶及時準確的掌握光伏電池的工作情況，保證太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)揮最大功效。

對于大型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，為了減少光伏組件與逆變器之間連接線，方便維護，提高可靠性，一般需要在光伏組件與逆變器之間增加直流匯流裝置。使用光伏匯流箱，用戶可以根據(jù)逆變器輸入的直流電壓范圍，把一定數(shù)量的規(guī)格相同的光伏組件串聯(lián)組成1個光伏組件串列，再將若干個串列接入光伏陣列防雷匯流箱，通過防雷器與斷路器后輸出，方便了后級逆變器的接入。

匯流箱的結(jié)構(gòu)和機柜本身的制造質(zhì)量、主電路連接、二次線及電氣元件安裝等應(yīng)符合下列要求:

a) 機架組裝有關(guān)零部件均應(yīng)符合各自的技術(shù)要求;

b) 箱體應(yīng)牢固、平整，表面應(yīng)光滑平整，無剝落、銹蝕及裂痕等現(xiàn)象;

c) 機架面板應(yīng)平整，文字和符號要求清楚、整齊、規(guī)范、正確;

d) 標牌、標志、標記應(yīng)完整清晰;

e) 各種開關(guān)應(yīng)便于操作，靈活可靠。

智能光伏匯流箱的設(shè)計應(yīng)具有以下特點:

(1) 滿足室外安裝的使用要求

(2) 同時可接入8路光伏陣列，每路配16A,1000Vdc保險絲(可更換其他等級)

(3) 配有光伏專用高壓防雷器，正極負極都具備防雷功能

(4) 采用正負極分別串聯(lián)的四極斷路器提高直流耐壓值

(5) 對輸入陣列進行電流監(jiān)控，本機LED顯示及通過RS485方式輸出電流值

(6) 對匯流后電壓進行監(jiān)控，本機LED顯示及通過RS485 方式輸出電壓值

如下圖所示，就是一款高性能的智能光伏匯流箱的外形。具有性能價格比高、外觀漂亮 、安裝使用方便、效率高等眾多優(yōu)點,可以真正達到IP65的防護等級。可以檢測箱體內(nèi)電氣參數(shù)(例如:每路電流、電壓、防雷器狀態(tài)、斷路器狀態(tài))，并且通過RS485、無線等方式通信，克服光伏系統(tǒng)陣列監(jiān)測不足，故障無法定位等不易管理缺陷，是光伏系統(tǒng)的高端產(chǎn)品。

APV-M系列智能光伏匯流箱

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，數(shù)量龐大的光伏電池組件進行串并組合達到需要的電壓電流值，以使發(fā)電效率達到最佳。APV-M系列智能光伏匯流箱主要作用就是對光伏電池陣列的輸入進行一級匯流，用于減少光電池陣列接入到逆變器的連線，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性和可維護性。在提供匯流防雷功能的同時，還監(jiān)測了光電池板運行狀態(tài)，匯流后電流、電壓、功率，防雷器狀態(tài)、直流斷路器狀態(tài)采集，繼電器接點輸出等功能，并帶有風(fēng)速、溫度、輻照儀等傳感器接口功能供客戶選擇，裝置標配有RS485接口，可以把測量和采集到的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)。

內(nèi)部主要元件設(shè)計智能光伏采集裝置

智能光伏匯流采集裝置是專門應(yīng)用于智能光伏匯流箱，用于監(jiān)測光伏電池陣列中電池板運行狀態(tài)，光伏電池電流測量，防雷器、直流斷路器狀態(tài)采集，繼電器接點輸出，帶有風(fēng)速、溫度、輻照儀等傳感器接口，裝置帶有RS485接口可以把測量和采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)上傳。

比起第一代匯流箱，現(xiàn)在的匯流箱技術(shù)已向智能控制型發(fā)展。匯流箱技術(shù)可同時選配防反二極管，以保證輸出不會逆流;正負極都帶直流熔斷器，保證后續(xù)工作元器件的穩(wěn)定運行;四級斷路器分別串聯(lián) 使用，提高電壓保護等級;自供電技術(shù)的應(yīng)用，使得匯流箱本身成本降低的同時也降低了對于獨立電源的消耗成本;智能數(shù)據(jù)采集裝置，使用戶方便掌握每一路光伏組件的工作狀態(tài)。室外匯流箱箱體采用IP65防護等級，提高系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性。

如上圖所示，AGF系列光伏匯流采集裝置是專門應(yīng)用于智能光伏匯流箱，用于監(jiān)測光伏電池陣列中電池板運行狀態(tài)，光伏電池電流測量，防雷器、直流斷路器狀態(tài)采集，繼電器接點輸出，帶有風(fēng)速、溫度、輻照儀等傳感器接口，裝置帶有RS485接口可以把測量和采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)上傳。內(nèi)部元器件如下圖所示:

采用高性能元器件，智能化設(shè)計。智能檢測單元模塊化穿孔設(shè)計，安裝簡單方便，布局美觀;模塊都具有標準的RS485、無線等通訊接口，標準MODBUS規(guī)約傳送。浪涌保護器N+1采用國際或國內(nèi)知名 產(chǎn)品(例如:DEHN、PHEONIX、CITEL)。直流熔斷器選用國際或國內(nèi)熔斷器座與熔芯(例如:BUSSMAN、LITTLEFUSE等)。防反保護二級管也均采用國內(nèi)國際知名品牌

產(chǎn)品特點

測量元件采用霍爾傳感器，隔離測量可接受正極或負極匯流測量方式可選電壓功能，最高測量電壓DC1kV提供外部傳感器輸入接口標配單路RS485接口多種供電方式可選擇

產(chǎn)品功能

光伏電池串開路報警，狀態(tài)檢測帶開關(guān)量輸入，用于采集直流斷路器、防雷器等元件的動作狀態(tài)帶繼電器輸出，可以設(shè)定為點動方式，用于驅(qū)動直流斷路器的自動分合閘提供溫度、輻照、風(fēng)速等類型傳感器輸入接口可輸出DC24V電源給外部傳感器供電就地數(shù)碼管循環(huán)顯示每通道的輸入電流，并具有自動關(guān)閉節(jié)能顯示模式RS485接口，支持Modbus RTU通訊協(xié)議，通訊地址、波特率、數(shù)據(jù)方式都可自由設(shè)定

技術(shù)參數(shù)

防雷器

匯流箱輸出端應(yīng)配置防雷器，正極、負極都應(yīng)具備防雷功能。規(guī)格應(yīng)滿足如下要求:

a) 最大持續(xù)工作電壓(Uc): Uc>1.3Uoc(STC)

b) 最大放電電流(Imax): Imax (8/20): ≥40kA ，標稱放電電流In: In (8/20): ≥20kA

c) 電壓保護水平(Up): Up 是在標稱放電電流In 下的測試值，具體應(yīng)用要求見下表

d) 防雷器應(yīng)具有脫離器和故障指示功能。

保險絲

在任何電力系統(tǒng)中，保險絲被用來保護電子器件免受過電流的危害，如果不加保護，此過電流有可能導(dǎo)致電子器件失靈、過熱、損壞甚至起火。如果保險絲等級過大，無法提供保護功能，如果過小，則無法正常工作。因此在選擇保險絲時，需要根據(jù)光伏組件的額定等級以及相關(guān)標準要求而定。

保險絲的最小等級可由光伏組件的短路電流計算而得，如果當(dāng)?shù)貥藴蕸]有特殊要求，建議系統(tǒng)中使用的保險絲及接線的額定值需要滿足最小1.56倍的Isc取值。

根據(jù)以上說明，假設(shè)匯流箱所配的保險絲等級為1000V/16A，因此計算出每路光伏組件的最大短路電流為16/1.56=10.25A。因為熔絲根據(jù)用戶需要選配，因此以上的16A 僅為示例，若匹配其他等級的熔絲，用戶需要與以上說明進行核對，以確定是否滿足要求。

光伏匯流箱設(shè)計安裝注意事項

光伏匯流箱設(shè)計的一般正常使用環(huán)境條件為:

a) 使用環(huán)境溫度:-25℃~+55℃(無陽光直射);相對濕度≤95%，無凝露;

b) 符合GB 7251.1中6.1.2.3 中污染等級≤3 的規(guī)定;

c) 海拔高度≤2000m;

d) 無劇烈震動沖擊, 垂直傾斜度≤5º;

e) 空氣中應(yīng)不含有腐蝕性及爆炸性微粒和氣體。

白天安裝光伏組件時，應(yīng)用不透光的材料遮住光伏組件，否則在太陽光下，光伏組件會產(chǎn)生很高的電壓，可能導(dǎo)致電擊危險。

保險絲承受來自逆變器和光伏陣列的高壓。嚴禁在工作時觸碰保險絲。檢查和更換保險絲前必須將直流斷路器斷開，但注意此時直流斷路器的所有端子仍會有高壓，必須更換與原型號相同等級的熔絲。

光伏發(fā)電和其它可再生能源的資源不受限制，取之不盡，用之不竭。可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用，可以節(jié)約常規(guī)能源，達到可持續(xù)發(fā)展的目的。

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用有助于改善電網(wǎng)質(zhì)量，加強電網(wǎng)的調(diào)峰能力，抗災(zāi)害能力和電網(wǎng)的延伸能力，是未來中心電站向分布式電站模式過渡的必不可少的組成部分。

光伏并網(wǎng)發(fā)電在城市中的大規(guī)模應(yīng)用，有利于提高全民的能源節(jié)約和環(huán)境保護意識，提高政府和民眾對光伏產(chǎn)業(yè)的認知度和認同度。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，數(shù)量龐大的光伏電池組件進行串并組合達到需要的電壓電流值，以使發(fā)電效率達到最佳。APV-M系列智能光伏匯流箱 主要作用就是對光伏電池陣列的輸入進行一級匯流，用于減少光電池陣列接入到逆變器的連線，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性和可維護性。在提供匯流防雷功能的同時，還監(jiān)測了光電池板運行狀態(tài)，匯流后電流、電壓、功率，防雷器狀態(tài)、直流斷路器狀態(tài)采集，繼電器接點輸出等功能，并帶有風(fēng)速、溫度、輻照儀等傳感器接口功能供客戶選擇，裝置標配有RS485接口，可以把測量和采集到的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)。

中文名稱:光伏匯流采集裝置

英文名稱:Pvstation intelligent confluence acquisition device

定 義:專門應(yīng)用于智能光伏匯流箱，用于監(jiān)測光電池陣列中電池板運行狀態(tài)，光電池電流測量，匯流箱中防雷器狀態(tài)采集、直流斷路器狀態(tài)采集、繼電器接點輸出、帶有風(fēng)速、溫度、輻照儀等傳感器接口，裝置帶有RS485接口可以把測量和采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)上傳。