如何計算光伏電纜電壓降及系統(tǒng)線路損耗

什么是電壓降

電壓降又稱為電壓差或電位差，符號為ΔU，單位伏特（V），是描述電場力移動電荷做功大小的電氣物理量。任意兩點的電位差即是兩點間的電壓降。

U1為起點電壓，U2為終點電壓，則該段線路的電壓降為ΔU=U1-U2。

拓展：在高壓輸電系統(tǒng)中，為了降低線路損耗，發(fā)電量機組輸出電壓U1一般比電網標稱電壓Un高出5%~10%，以平衡線路損耗，使末端電壓仍接近電網標稱電壓。

電壓降是怎么產生的

當電流通過用電設備后(電阻)，其設備兩端產生的壓差稱其為電壓降。電流通過導體(或用電器)的時候，會受到一定的阻力，但在電壓的作用下，電流能夠克服這種阻力順利通過導體(或用電器)。

但遺憾的是，流過串聯(lián)電阻(或用電器)后，電壓再也沒有以前那么高了，它下降了。而且電阻越大，電壓差變化的就越大。所以電流流過電阻（或用電器）上的電流，其產生電壓大小的差別，就叫“電壓降"。

可見，“電壓降"就是電流通過線路時損耗了電力，產生的電壓降落，稱為“電壓降"。

電壓降對光伏系統(tǒng)的影響

光伏系統(tǒng)安裝之后，用戶最關心就是發(fā)電量，因為它直接關系到用戶的投資回報。影響發(fā)電量的因素很多，比如組件、逆變器、電纜的質量、安裝朝向方位角、傾斜角度、陰影遮擋、組件和逆變器配比系統(tǒng)方案、并網電壓等等各種因素都有可能。光伏電站設計使用年限25年，可見電纜選型對光伏系統(tǒng)的發(fā)電量影響尤為重要。

設計人員在電纜設計選型時，往往只考慮電纜的載流量是否滿足計算電流要求，而忽略了線路功率損耗對整個光伏系統(tǒng)發(fā)電量的影響。

一般來說，較為專業(yè)的業(yè)主會要求光伏交直流系統(tǒng)的線路損耗要控制在5%以內，苛刻的要求達到2%以內，以達到發(fā)電量收益大化。為此設計上要選用電阻率較小的導線，電纜截面要有足夠的線徑。在高壓系統(tǒng)中往往也同時考慮導體經濟電流密度。

光伏系統(tǒng)的組成

一般來說光伏系統(tǒng)由直流系統(tǒng)和交流系統(tǒng)組成。例如某個20kW小型并網光伏系統(tǒng)，DC側由40塊550Wp單晶硅光伏組件及直流電纜組成，AC側由1臺20kW組串式逆變器和1臺并網配電箱及交流電纜組成。

光伏組件以20塊2串方式接入逆變器，容配比為1:1.2。

組串至逆變器采用PV1-F-1*4mm2電纜電氣連接，逆變器至并網配電箱采用ZC-YJV-4*10mm2電纜電氣連接。

如何計算光伏電纜電壓降

一般來說，計算線路的壓降并不復雜，可按以下步驟：

1.計算線路電流I

I=P/1.732*U*cosθ

其中：P-功率(kW)；U-電壓(kV)；cosθ-功率因素，光伏輸出電能質量較高，功率因素可以忽略不計，即cosθ=1。

2.計算線路電阻R

R=ρ*L/S

其中：ρ-導體電阻率（銅芯電纜ρ=0.01740，鋁導體ρ=0.0283）；L-線路長度(m)；S-電纜的標稱截面（mm2）

3.計算線路壓降（簡單實用）

線路壓降計算公式：ΔU=I*R，I-線路電流；L-線路長度

為便于計算，電纜長度取整數(shù)。

光伏系統(tǒng)線路損耗計算

在計算出電壓降時，我們就可以知道怎么計算該系統(tǒng)的電能損耗了。

光伏系統(tǒng)線損按下列公式計算：

P損Max=（P直損+P逆交損）/P裝機容量 * 100%

其中：

P損Max—單臺逆變器最大線損，kW；

P逆直損—逆變器直流側所有回路線損總和，kW；

P逆交損—逆變器交流側至交流并網配電箱之間線損，kW；

P裝機容量 —逆變器直流側所接光伏組件容量，kW；

下面是計算過程：