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光伏拓展 | 碲化镉的分布式光伏发电系统设计

发布时间：

2024-09-14 14:34

分布式光伏发电是未来新能源在建筑领域发展的主要形式，而碲化镉发电玻璃由于其具有建材及发电的双属性，受到越来越多的关注。结合碲化镉发电玻璃的性能特点、应用形式，研究基于碲化镉的分布式光伏发电系统设计。本文主要介绍其电气设计、预测社会、经济效益。

一、碲化镉发电玻璃的性能特点

1.1碲化镉发电玻璃的电气特性

传统晶硅光伏组件的电气性能为低电压、高电流，开路电压在50V以内，工作电流为8~20A。

碲化镉发电玻璃的电气性能为高电压、低电流，开路电压为160~230 V，工作电流为1~4 A。

良好的弱光特性：碲化镉发电玻璃对光线入射角度和温度不敏感，有较强的弱光发电性能，保证了在不同光照条件下系统都能保持较高的发电效率。

建筑材料特性：碲化镉发电玻璃具有重量轻、热斑效应小、光衰不明显、温度系数低、价格便宜等优点，非常适合作为建筑材料应用于墙体和屋顶

由于碲化镉发电玻璃的电压较高，其光伏方阵的串联数量要明显少于晶硅组件；并且由于光伏方阵出线电流较低，需在其直流侧增加汇流设备。

1.2不同色彩碲化镉发电玻璃的技术参数差异

在工程设计过程中，为了满足不同应用场景的需求，可以对碲化镉发电玻璃进行定制化生产，进行多种颜色及形状的变换，突出建筑的美感，不同颜色碲化镉发电玻璃的技术参数差异较大。

二、发电系统设计

2.1整体设计

建筑光伏系统按与公共电网连接情况可分为并网光伏发电系统及独立光伏发电系统；按带储能装置情况可分为带有储能装置光伏发电系统及不带储能装置光伏发电系统；按所带用电负荷形式，可分为直流光伏发电系统、交流光伏发电系统及交直流混合光伏发电系统。

2.2电网等级

光伏发电系统接入电网的电压等级应根据光伏发电系统的容量及电网的具体情况，在接入系统设计中经技术经济比较后确定。分布式光伏发电项目通常采用自发自用/余量上网(接入用户电网)方式，发电系统由碲化镉光伏组件组成组串方阵，组件经串、并联后发出的直流电逆变成50Hz、0.4kV的三相交流电，交流配电柜接入变配电所0.4kV低压母线或升压至10kV为用电负荷供电。太阳能光伏发电系统在发电出力不足时，不足部分由市电电网供电给负荷。

单个并网点参考装机容量不大于300kW，采用三相接入；装机容量8kW及以下，可采用单相接入；接入配电室或箱变低压母线时，单个并网点参考装机容量20~300kW；接入用户10kV开关站、配电室或箱变时，单个并网点参考装机容量30kW~6 MW。

2.3碲化镉发电玻璃选择

碲化镉发电玻璃应选择技术及产品成熟度高、运行可靠的产品。

根据发电玻璃安装位置（顶面/立面）、玻璃热工性能（中空组件/普通玻璃组件）、玻璃色彩、透光需要（透光产品/不透光产品）、建筑效果等因素；结合安装点的日照情况、施工条件、交通运输状况；技术经济比较后选用恰当的光伏组件类型、尺寸、颜色，同等状况下应优先选择标称功率大的组件，以提高系统发电效率。

2.4组串设计

由于不同颜色的碲化镉发电玻璃的电压、电流不同，在进行组串设计时需按照相同颜色、相同形状、相同倾角、相同朝向将光伏组件以串联方式连接，形成具有所需直流输出电压的最小单元。

在进行组件方阵设计时，组串方阵最大系统电压不应超过直流系统设计电压，分布式光伏项目直流侧系统电压结合系统并网形式，逆变器参数设计，通常直流系统最大系统电压为1000V或1500V；同一个逆变器MPPT接入的光伏组串的电压、方阵朝向、安装倾角应一致；组串最高开路电压低于逆变器所能承受的最高电压，计算时要考虑光伏组件的开路电压温度系数影响，组串并联数量由单个组串的最大功率和逆变器的最大允许输入功率决定，并考虑对逆变器容量的最大化利用和系统发电效率的最大化；光伏组串至逆变器的直流电缆通道应尽可能短，以减少直流电压损耗和功率损耗。

2.5光伏逆变器选择

光伏逆变器主要有集中式、组串式和集散式三种类型，组串式逆变器不仅具有多路MPPT跟踪技术以及更宽的MPPT电压跟踪范围，启动电压更低，电压范围更宽，运行时间更长，在复杂区域使用，能够表现出更优的性能。

碲化镉的分布式光伏发电系统设计是一个综合性的工程，涉及多个方面的考虑，包括系统性能、电气设计、建筑美学以及经济效益等。以下是对该系统设计的一个详细概述：

三、建筑美学设计

3.1定制化生产

为了满足不同应用场景的需求，可以对碲化镉发电玻璃进行定制化生产，进行多种颜色及形状的变换，以突出建筑的美感。

3.2与建筑风格协调

在设计过程中，需要考虑碲化镉发电玻璃的颜色、纹理和形状与建筑风格的协调性，以确保整体美观。

3.3功能性与美观性并重

碲化镉发电玻璃在提供发电功能的同时，还能有效降低建筑墙体的温度，减少室内空调冷负荷，实现功能与美观的完美结合。

四、经济效益分析

4.1发电自用与余电上网