一种简化光伏组串汇线的系统及方法与流程

本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种简化光伏组串汇线的系统及方法。

背景技术：

光伏支架上的光伏组串直流线缆通常依据光伏组串设计，每路光伏组串以一定数量经过组件正负极串联后从不同位置引出正负极组串线缆，多路组串线沿着支架走到汇流箱或组串逆变器等设备的位置接线，具体的，常规的光伏线缆走线如图1、图2所示，光伏组串100内部的各个光伏组件110采用邻接的方式连接，第一块光伏组件的正极作为所在光伏组串的正出线131，最后一块光伏组件的负极作为所在光伏组串的负出线132，然后将各光伏组串的正负出线一起接到逆变器。然而随着路数增多线缆逐量渐累加，不同项目中通常会有10～20根光伏组串线缆接到组串逆变器，或者20～30根光伏组串线缆接到光伏阵列汇流箱，这么大量的光伏组串线缆一般先用扎带简单固定在支架上，一定数量后进入线槽，对于光伏电站长达25年的运营周期，这种做法将使得后期运维困难，并且线缆数量越多后期发生故障可能也越多。

现有的光伏项目中常规做法是用光伏线缆将多路光伏组串接入组串逆变器或者汇流箱。这样造成线缆数量多而繁杂，也不便于后期的运维和管理。因此，如何将光伏组串直流线缆数量有效减少，降低光伏组串直流线缆线缆费用，从而极大减轻光伏项目的光伏组串直流线缆工作量，方便光伏组串直流线缆固定和整理、以及后期运维工作成为一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种简化光伏组串汇线的系统及方法，具体的技术方案如下：

一方面，本发明公开了一种简化光伏组串汇线的系统，包括：多路光伏组串，多段汇流线缆，及多个汇线连接器；其中：第一路光伏组串的正负出线接入第一段汇流线缆；后续每路光伏组串的正负出线与前一路光伏组串汇入的汇流线缆的正负出线通过汇线连接器汇成一路正负出线，再将汇流后的正负出线接入下一段汇流线缆；最后一段汇流线缆接入光伏组串逆变器或汇流箱。

优选地，每路光伏组串的正出线端在接入汇线连接器之前还接有一段保护线缆，用以保护对应的光伏组串不受过流情况的损坏。

优选地，所述保护线缆为带直流保险丝或熔断器的直流线缆，所述直流线缆的两端压接有连接端子。

优选地，所述汇流线为二芯线或平行线。

优选地，每段汇流线的截面积值至少为线路载流量值的1.25倍。具体的，线缆截面积s≧1.25*i(m²)；其中s-----铜导线截面积(m²)i-----负载电流(a)。

优选地，所述汇线连接器包括y型连接器、t型连接器、三通接头之中的任意一种。

优选地，所述光伏组串中光伏组件正负极以跳接的方式连接，具体包括：

所述光伏组串包含多个光伏组件；其中，第n个光伏组件的正极连接第n+2个光伏组件的负极，其中n为偶数；第m个光伏组件的负极连接第m+2个光伏组件的正极，其中m为奇数；最后一个奇数位组件的负极与最后一个偶数位组件的正极连接，第一个光伏组件的正极端与第二个光伏组件的负极端作为所述光伏组串的正负出线。

另一方面，本发明还公开了一种简化光伏组串汇线的方法，包括：将第1路光伏组串的正负出线接入第一段汇流线缆；将第2路光伏组串的正负出线与第一段汇流线缆的正负出线经汇线连接器汇成一路正负出线后，接入第二段汇流线缆；将第3路光伏组串的正负出线与第二段汇流线缆的正负出线经汇线连接器汇成一路正负出线后，接入第三段汇流线缆；采用逐级汇流的方式，将每路光伏组串的正负出线与前一路光伏组串汇入的汇流线缆的正负出线通过汇线连接器汇成一路正负出线，再将汇流后的正负出线接入下一段汇流线缆；将最后一段汇流线缆接入光伏组串逆变器或汇流箱。

优选地，在将各光伏组串的正负出线汇入对应的汇流线缆之前还包括：将每路光伏组串的正出线端接入一保护线缆；所述保护线缆为两端压接有连接端子的带直流保险丝或熔断器的直流线缆。

优选地，所述简化光伏组串汇线的方法还包括：将每路光伏组串中的各个光伏组件以跳接方式连接，具体为：将第n个光伏组件的正极连接第n+2个光伏组件的负极，其中n为偶数；将第m个光伏组件的负极连接第m+2个光伏组件的正极，其中m为奇数；将最后一个奇数位组件的负极与最后一个偶数位组件的正极连接；且将第一个光伏组件的正极端与第二个光伏组件的负极端作为所述光伏组串的正负出线。

本发明至少具备以下一项技术效果：

(1)本发明采用逐级汇流的方式，将每路光伏组串的正负出线与前一路光伏组串汇入的汇流线缆的正负出线通过汇线连接器汇成一路正负出线，再接入另一段汇流线缆，使得最终只有一路汇流线缆接入光伏组串逆变器或汇流箱。大大简化了光伏支架上光伏组串汇线线缆的数量，优化了光伏组串走线的布局，降低了光伏组串直流线缆费用，也能极大的减轻光伏项目的光伏组串直流线缆汇线的工作量，方便光伏组串直流线缆固定和整理，以及后期运维工作。

(2)本发明在每路光伏组串的正出线端还接有一段保护线缆，用以保护对应的光伏组串不受过流情况的损坏。具体的，保护线缆为两端压接有连接端子的带直流保险丝或熔断器的直流线缆。从而保证了每一路光伏组串都有保险保护。

(3)本发明光伏组串汇线的各线缆对接均可采用连接端子进行对接，比如每路光伏组串的正出线与保护线缆的对接，可采用mc4连接器对接，保护线缆与汇线连接器引线的对接、以及汇线连接器出线与汇流线缆的对接等均可采用对接端子进行对接，如此即可完成快速对接，减轻汇线工作量，又便于后续的维护与整理。

(4)本发明对光伏组串内部各光伏部件的连接采用了跳接的连接方式，有效避免光伏组串的正负出现位于距离较远的两块光伏组件上的情况，尤其适用于光伏组件较多的情况，从而进一步节省电缆，降低成本，减少损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中光伏组串汇线示意图；

图2为现有技术中光伏组串另一汇线示意图；

图3为本发明一种简化光伏组串汇线的系统实施例一的示意图；

图4为本发明一种简化光伏组串汇线的系统另一实施例的示意图；

图5为本发明一种简化光伏组串汇线的系统另一实施例的示意图；

图6为本发明一种简化光伏组串汇线的系统另一实施例中的细节图；

图7为本发明一种简化光伏组串汇线的系统另一实施例中的细节图；

图8为本发明中光伏组串内各光伏组件跳接连接示意图；

图9为现有技术中光伏组串汇线所用线缆用铜量计算示意图；

图10为采用本发明光伏组串汇线方式所用线缆用铜量计算示意图；

图11为本发明一种简化光伏组串汇线的方法实施例的流程图；

图12为本发明一种简化光伏组串汇线的方法另一实施例的流程图。

附图标记：

100--光伏组串；110--光伏组件；111--光伏组件正极；112--光伏组件负极；120--邻接线；131--光伏组串正出线；132--光伏组串负出线；200--多路光伏组串的正负出线；101--第一路光伏组串；102--第二路光伏组串；103--第三路光伏组串；140--跳接线；300--汇线连接器；400--汇流线缆；401--第一段汇流线缆；402--第二段汇流线缆；403--第三段汇流线缆；500--保护线缆；600--mc4连接器；610--mc4连接器公头；620--mc4连接器母头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一公开了一种简化光伏组串汇线的系统，包括：多路光伏组串，多段汇流线缆，及多个汇线连接器；其中：第一路光伏组串的正负出线接入第一段汇流线缆；后续每路光伏组串的正负出线与前一路光伏组串汇入的汇流线缆的正负出线通过汇线连接器汇成一路正负出线，再将汇流后的正负出线接入下一段汇流线缆；最后一段汇流线缆接入光伏组串逆变器或汇流箱。

具体的，如图3所示，本方案将第1路光伏组串101的正负出线接入第一段汇流线缆401，第一段汇流线缆401走至第2路光伏组串102的正负出线位置，通过汇线连接器300将第二路光伏组串102的正负出线和第一段汇流线缆401的正负出线汇流后，合并为1路正负出线，然后将合并后的这路正负出线接入第二段汇流线缆402，第二段汇流线缆走至第3路光伏组串103的正负出线位置，再通过汇线连接器300将第3路光伏组串103的正负出线和第二段汇流线缆402汇流后，合并为1路正负出线，然后再将合并后的这一路正负出线接入第三段汇流线缆403，如此逐级汇流，最后合并为1路正负出线，接入最后一段汇流线缆，然后只需将最后一段汇流线缆接入光伏组串逆变器或者汇流箱即可，无需太多线缆繁杂接入。

上述实施例中，每路光伏组串的正负出线与前一路光伏组串的正负出线接入的汇流线缆的正负出线通过汇线连接器汇成一路正负出线，是指将当前位置的光伏组串的正出线(即正极端出线)与前一光伏组串汇入的汇流线缆的正出线通过一个汇线连接器汇成一路正出线；将当前位置的光伏组串的负出线(即负极端出线)与前一光伏组串汇入的汇流线缆的负出线通过一个汇线连接器汇成一路负出线。最后将通过汇线连接器汇出的正出线和负出线再接入下一段汇流线缆。

采用本实施例的汇线系统，可将光伏组串直流线缆数量有效减少，降低光伏组串直流线缆线缆费用，能极大减轻光伏项目的光伏组串直流线缆走线工作量，方便光伏组串直流线缆固定和整理、以及后期运维工作。本方案尤其适用于光伏组件竖放情况，也同样适用于光伏组件横放的情况，对于线缆的节省程度和组件摆放方式有关。

本发明系统的另一实施例，如图4、图5所示，在上述实施例一的基础上，每路光伏组串的正出线131在接入汇线连接器之前还接有一段保护线缆500，用以保护对应的光伏组串不受过流情况的损坏。

本发明的汇线系统中，光伏组串内部的光伏部件可以采用横放或者竖放的摆放情况，本方案尤其适应于竖放的情况。竖放又可以一块部件竖放，如图4中的光伏组串内部各光伏部件的摆放方式，此外，竖放也可以两块部件竖放，如图5中的光伏组串内部各光伏部件的摆放方式，不管何种方式，光伏组串的正负出线都将逐级汇入汇流线缆。

将每一路的光伏组串的正出线端(即正极出线端)接上保护线缆，保证每一路组串都有保险保护。

较佳的，所述保护线缆为带直流保险丝或熔断器的直流线缆，所述直流线缆的两端压接有连接端子。

每一路光伏组串的正出线端均接有带有直流保险丝或者熔断器的直流线缆，从而对每一路光伏组串支路进行保护。且该直流线缆两端压接有连接端子，用以与光伏组串的正出线对接，线缆连接起来更为容易，也便于后期的维护。

如图6、图7所示，本系统中各线缆的对接均可在需要对接的线缆上压接连接端子进行对接。较佳的，各直流线缆两端压接的连接端子一般为mc4连接器600。此外，mc4连接器600还可用于光伏组件之间、光伏组串之间线缆对接用，通常由一对公头610和母头620组成。mc4连接器是光伏领域里面使用比较广的产品。

上述任一实施例中，所述汇流线缆为二芯线或平行线。所述平行线或2芯光伏线缆是将2根线缆压接在一起形成1根平行线，或者将2根线缆用绝缘防护外皮包在一起，线的两端会分别做好端子接头，端子通常为mc4连接器，线缆的截面积会有4平、6平、10平、16平等规格。

较佳的，每段汇流线的截面积值至少为线路载流量值的1.25倍。

具体的，线缆截面积s≧1.25*i(m²)；其中s-----铜导线截面积(m²)i-----负载电流(a)。

较佳的，上述任一实施例中，所述汇线连接器是由线缆、中间汇流点和两端接头组成。比如y型连接器、t型连接器、三通接头等，线缆的截面积会有4平、6平、10平等规格。具体的，y型连接器是指该汇线连接器的主体是y型的，如图4、图5中的汇线连接器300所示。t型连接器是指该汇线连接器的主体是t型的。三通接头即为常用的电缆三通接头。这些汇线连接器都是将两条线路汇成一条线路，从而简化了线路，也节省了线缆的用量。

本发明系统的另一实施例，在上述任一实施例的基础上，所述光伏组串中光伏组件正负极以跳接的方式连接，跳接的示意图如图8所示，具体包括：

所述光伏组串100包含多个光伏组件110；其中，第n个光伏组件的正极连接第n+2个光伏组件的负极，其中n为偶数；第m个光伏组件的负极连接第m+2个光伏组件的正极，其中m为奇数；最后一个奇数位组件的负极与最后一个偶数位组件的正极连接，第一个光伏组件的正极端与第二个光伏组件的负极端作为所述光伏组串的正负出线。

当然，本实施例的光伏组串中各组件采用跳接的连接方式，比较适用于组件数量多，且光伏组件单排竖放的情况。如果光伏组串中各光伏组件数量多，且光伏组件是双排竖放的情况，则可以采用邻接的方式连接，但需将第一块光伏组件及与该第一块光伏组件相邻的最后一块组件各引出一端，作为所在光伏组串的正负极。具体的，可参见附图7中所示出的光伏组串内部的部件连接。

在大型商业化光伏支架上，一定数量的光伏组件正负极以邻接或跨接、跳接的方式连接起来形成光伏组串，常规做法是用光伏线缆将多路光伏组串接入组串逆变器或者汇流箱。本发明的另一实施例，将每一路的光伏组串的正极端接上带保险线缆，保证每一路组串都有保险保护，然后将第1路正负出线接入平行线或2芯线，平行线或2芯线走至第2路组串正负出线位置，通过汇线连接器汇流后，合并为1路正负出线，然后继续接入平行线或2芯线，将平行线或2芯线走至第3路组串出线位置，通过汇线连接器汇流后，合并为1路正负出线，然后再继续接入平行线或2芯线，如此逐级汇流，合并为1路正负出线。具体合并的组串路数可按实际需求做合理分配，汇线连接器和平行线的截面积大小按照线路承载的直流电流的1.25倍来选定。

光伏组串直流线缆的用量，可通过用铜量来直观比较。

常规方案的光伏组串直流线缆用铜量，如图9所示，光伏支架上共n路光伏组串，截面积均为s1，线缆长度l1、l2、…、ln：第1路用铜量为s1*l1，第2路用铜量为s1*l2，…，第n路用铜量为s1*ln，线路总共用铜量为s1*l1+s1*l2+…s1*ln。线缆长度l1＝(n-1)*a+b、l2＝(n-2)*a+b、…、ln＝(n-n)*a+b，其中a代表一个组串支架上的线缆，b代表非支架上的线缆，整理得到光伏组串直流线缆总共用铜量为s1*((n-1)*a+b)+s1*((n-2)*a+b)+…+s1*((n-n)*a+b)＝a*(1*s1+2*s1+…+(n-1)*s1)+b*n*s1。

本方案的光伏组串直流线缆用铜量，如图10所示，光伏组串共n路汇线，截面积s1、s2、…、sn，线缆长度l1、l2、…、ln：第1路用铜量为s1*l1，第2路用铜量为s2*l2，…，第n路用铜量为sn*ln，线路总共用铜量为s1*l1+s2*l2+…+sn*ln。线缆长度l1＝a、l2＝a、…、l(n-1)＝a，ln＝b，其中a代表一个组串支架上的线缆，b代表非支架上的线缆，整理得到光伏组串直流线缆总共用铜量为s1*a+s2*a+…+s(n-1)*a+sn*b＝a*(s1+s2+…+s(n-1))+b*sn。

光伏组串直流线缆截面积规格一般为4平、6平、10平、16平等，平行线的截面积大小(m²)按照线路承载的直流电流(a)的1.25倍来选定。用1.25倍计算，常规方案光伏组串直流线缆截面积s1＝4，汇流所用线缆截面积依次顺序应当为s1＝4，s2＝4，s3＝6，s4＝6，s5＝10，s6＝16…：n＝6时，常规方案组串线缆用铜量60a+24b，本方案组串线缆用铜量30a+16b；n＝5时，常规方案组串线缆用铜量40a+20b，本方案组串线缆用铜量20a+10b；n＝4时，常规方案组串线缆用铜量24a+16b，本方案组串线缆用铜量14a+6b。

汇线后的截面积sn均小于n*s1，所以本方案的用铜量将少于常规方案。

从以上光伏组串直流线缆用铜量数据上来看，直观反映出本方案能明显节省光伏组串直流线缆的用量。

基于相同的技术构思，本发明还公开了一种简化光伏组串汇线的方法，本发明的简化光伏组串汇线的系统可采用本发明的方法来对光伏组串进行汇线，具体的，如图11所示，包括：

s101，将第1路光伏组串的正负出线接入第一段汇流线缆；

s102，将第2路光伏组串的正负出线与第一段汇流线缆的正负出线经汇线连接器汇成一路正负出线后，接入第二段汇流线缆；

s103，将第3路光伏组串的正负出线与第二段汇流线缆的正负出线经汇线连接器汇成一路正负出线后，接入第三段汇流线缆；

s104，采用逐级汇流的方式，将每路光伏组串的正负出线与前一路光伏组串汇入的汇流线缆的正负出线通过汇线连接器汇成一路正负出线，再将汇流后的正负出线接入下一段汇流线缆；

s105，将最后一段汇流线缆接入光伏组串逆变器或汇流箱。

采用本实施例的汇线方法，汇线后光伏组串走线示意图如图3所示，通过该方案，多个光伏组串的最终出现始终为一路线缆。可将光伏组串直流线缆数量有效减少，降低光伏组串直流线缆线缆费用，能极大减轻光伏项目的光伏组串直流线缆走线工作量，方便光伏组串直流线缆固定和整理、以及后期运维工作。本方案尤其适用于光伏组件竖放情况，也同样适用于光伏组件横放的情况，对于线缆的节省程度和组件摆放方式有关。

较佳的，如图12所示，在上述实施例的步骤s101之前还包括：

s100，将每路光伏组串的正出线端接入一保护线缆；所述保护线缆为两端压接有连接端子的带直流保险丝或熔断器的直流线缆。

具体的，每一路光伏组串的正出线端均接有带有直流保险丝或者熔断器的直流线缆，从而对每一路光伏组串支路进行保护。且该直流线缆两端压接有连接端子，比如mc4连接器，用以与光伏组串的正出线对接，线缆连接起来更为容易，也便于后期的维护。具体示意图如图4、图5所示。

在大型商业化平单轴支架上，单排上通常安装的光伏组串数量有限，平单轴单排上的光伏组件以邻接或跨接、跳接的方式连接起来形成光伏组串，将每一路的光伏组串的正极端接上带保险线缆，保证每一路组串都有保险保护，然后将第1路正负出线接入平行线或2芯线，平行线或2芯线走至第2路组串正负出线位置，通过汇线连接器汇流后，合并为1路正负出线，然后继续接入平行线或2芯线，将平行线走至第3路组串出线位置，通过汇线连接器汇流后，合并为1路正负出线，然后再继续接入平行线或2芯线，如此逐级汇流，合并为1路正负出线，平单轴支架上可以以单排为单位汇流，使每排的光伏组串汇流为1路，然后接入光伏组串逆变器或汇流箱。汇线连接器和平行线或2芯线的截面积大小按照线路载流量的1.25倍来选定。本方法对于平单轴跟踪器方面的产品，每排光伏组串线缆能减至1根线缆。

上述任一实施例中，所述汇流线为二芯线或平行线。所述平行线或2芯光伏线缆是将2根线缆压接在一起形成1根平行线，或者将2根线缆用绝缘防护外皮包在一起，线的两端会分别做好端子接头，端子通常为mc4连接器，线缆的截面积会有4平、6平、10平、16平等规格。

汇线连接器可以是y型连接器、t型连接器、三通接头等。

每段汇流线的截面积值至少为线路载流量值的1.25倍。具体的，线缆截面积s≧1.25*i(m²)；其中s-----铜导线截面积(m²)i-----负载电流(a)。

本发明方法的另一实施例，在上述任一实施例的基础上，所述简化光伏组串汇线的方法还包括：将每路光伏组串中的各个光伏组件以跳接方式连接，具体为：

将第n个光伏组件的正极连接第n+2个光伏组件的负极，其中n为偶数；

将第m个光伏组件的负极连接第m+2个光伏组件的正极，其中m为奇数；

将最后一个奇数位组件的负极与最后一个偶数位组件的正极连接；且将第一个光伏组件的正极端与第二个光伏组件的负极端作为所述光伏组串的正负出线。

本实施例除了对光伏组串外部连接线缆进行优化布线外，还针对光伏组串内部连接线缆进行了优化。传统的单块竖放的光伏组串内部接线一般是将相邻的组件依次串接起来，在距离最远的两头留有组串的正负极，为将组串接入汇流箱，必须使用线缆将组串正负极中的一极引至另一极附近，再进行后续的汇线，这种接线方式对线缆的消耗较大。而采用本实施例的方案，跳接示意图如图8所示，通过跳接方式连接光伏组串内部的各光伏组件，则可有效避免光伏组串的正负出现位于距离较远的两块光伏组件上的情况，尤其适用于光伏组件较多的情况，从而进一步节省电缆，降低成本，减少损耗。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。