光伏电站能量传输流程里各环节电压等级的变化趋势——淼可森

这是一个非常经典的光伏电站电气结构问题。在整个能量传输流程中，电压等级的变化趋势可以清晰地分为直流侧升压、直流变交流和交流侧升压三个主要阶段。

下面我们来详细分解各个环节的电压变化趋势：

总趋势概括：

组件 (低直流电压) → 汇流箱 (直流电压小幅提升/汇集) → 逆变器 (直流中压 → 交流低压) → 升压变 (交流低压 → 交流高压) → 电网 (交流高压)

各环节详细分析：

1. 光伏组件

• 电压性质：直流电

• 电压等级：低电压

• 一块标准的光伏组件，工作电压通常在30V至40V之间（如72片电池片的组件），开路电压可达40V以上。

• 在电站中，为了减少损耗和提高效率，会将多块组件串联起来，形成一个“组串”。一个组串的电压就是所有单个组件电压之和。

• 典型值：一个由20-30块组件串联的组串，其直流工作电压可达600V ~ 1500V。目前主流的大型电站普遍采用1500V直流系统。

变化趋势：从单个组件的低电压，通过串联提升到较高的直流组串电压。

2. 汇流箱

• 电压性质：直流电

• 电压等级：与输入组串电压基本一致

• 汇流箱的主要功能是将多个光伏组串并联在一起，汇集电流。

• 并联的特性是电压不变，电流相加。因此，汇流箱输出端的直流电压与输入的单个组串电压基本相同（忽略线损导致的微小压降）。

• 它的主要作用是实现“多串汇一”，方便布线和管理。

变化趋势：电压基本保持不变，主要功能是汇集电流。

3. 逆变器

这是整个流程中能量形式发生根本转变的环节。

• 输入端（DC侧）：

• 电压性质：直流电

• 电压等级：直流中高电压（例如，600V, 1000V, 1500V）。这是从汇流箱来的直流电。

• 输出端（AC侧）：

• 电压性质：交流电

• 电压等级：交流低电压。逆变器将直流电转换成工频交流电，其输出电压通常是三相380V（对于分布式小型电站）或更高一些如480V、540V等，但总体上属于低压交流电范畴，以便与升压变压器的低压侧匹配。

变化趋势：实现【直流电→交流电】的转换，电压等级从直流中高电压转变为交流低电压。

4. 升压变压器

• 电压性质：交流电

• 电压等级：从低电压升至高电压

• 低压侧：连接逆变器的输出端，通常为400V或690V等低压。

• 高压侧：升至电网接入所需的电压等级。根据电站规模和接入点要求，通常是10kV, 35kV，甚至110kV或更高。

• 目的：为了远距离输电并减少线损，必须将电压升高。

变化趋势：实现【交流低压→交流高压】的转换，电压等级大幅提升。

5. 电网

• 电压性质：交流电

• 电压等级：高电压

• 接收从升压变压器高压侧输送过来的电能，并入区域电网进行分配。电压等级固定，由电网决定（如10kV, 35kV, 110kV等）。

变化趋势：电压等级与升压变压器输出端一致，保持高压传输状态。

总结与示意图

为了更直观地理解，可以看下面的简化示意图：

记忆点：

• 直流侧：通过组件串联提升电压。

• 逆变环节：完成直流到交流的质变，电压降至交流低压。

• 交流侧：通过变压器再次大幅提升电压至电网等级。

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