如何计算光伏电缆电压降及系统线路损耗

什么是电压降

电压降又称为电压差或电位差，符号为ΔU，单位伏特（V），是描述电场力移动电荷做功大小的电气物理量。任意两点的电位差即是两点间的电压降。

U1为起点电压，U2为终点电压，则该段线路的电压降为ΔU=U1-U2。

拓展：在高压输电系统中，为了降低线路损耗，发电量机组输出电压U1一般比电网标称电压Un高出5%~10%，以平衡线路损耗，使末端电压仍接近电网标称电压。

电压降是怎么产生的

当电流通过用电设备后(电阻)，其设备两端产生的压差称其为电压降。电流通过导体(或用电器)的时候，会受到一定的阻力，但在电压的作用下，电流能够克服这种阻力顺利通过导体(或用电器)。

但遗憾的是，流过串联电阻(或用电器)后，电压再也没有以前那么高了，它下降了。而且电阻越大，电压差变化的就越大。所以电流流过电阻（或用电器）上的电流，其产生电压大小的差别，就叫“电压降”。

可见，“电压降”就是电流通过线路时损耗了电力，产生的电压降落，称为“电压降”。

电压降对光伏系统的影响

光伏系统安装之后，用户最关心就是发电量，因为它直接关系到用户的投资回报。影响发电量的因素很多，比如组件、逆变器、电缆的质量、安装朝向方位角、倾斜角度、阴影遮挡、组件和逆变器配比系统方案、并网电压等等各种因素都有可能。光伏电站设计使用年限25年，可见电缆选型对光伏系统的发电量影响尤为重要。

设计人员在电缆设计选型时，往往只考虑电缆的载流量是否满足计算电流要求，而忽略了线路功率损耗对整个光伏系统发电量的影响。

一般来说，较为专业的业主会要求光伏交直流系统的线路损耗要控制在5%以内，苛刻的要求达到2%以内，以达到发电量收益大化。为此设计上要选用电阻率较小的导线，电缆截面要有足够的线径。在高压系统中往往也同时考虑导体经济电流密度。

光伏系统的组成

一般来说光伏系统由直流系统和交流系统组成。例如某个20kW小型并网光伏系统，DC侧由40块550Wp单晶硅光伏组件及直流电缆组成，AC侧由1台20kW组串式逆变器和1台并网配电箱及交流电缆组成。

光伏组件以20块2串方式接入逆变器，容配比为1:1.2。

组串至逆变器采用PV1-F-1*4mm2电缆电气连接，逆变器至并网配电箱采用ZC-YJV-4*10mm2电缆电气连接。

如何计算光伏电缆电压降

一般来说，计算线路的压降并不复杂，可按以下步骤：

1.计算线路电流I

I=P/1.732*U*cosθ

其中：P-功率(kW)；U-电压(kV)；cosθ-功率因素，光伏输出电能质量较高，功率因素可以忽略不计，即cosθ=1。

2.计算线路电阻R

R=ρ*L/S

其中：ρ-导体电阻率（铜芯电缆ρ=0.01740，铝导体ρ=0.0283）；L-线路长度(m)；S-电缆的标称截面（mm²）

3.计算线路压降（简单实用）

线路压降计算公式：ΔU=I*R，I-线路电流；L-线路长度

为便于计算，电缆长度取整数。

光伏系统线路损耗计算

在计算出电压降时，我们就可以知道怎么计算该系统的电能损耗了。

光伏系统线损按下列公式计算：

P损Max=（P直损+P逆交损）/P装机容量 * 100%

其中：

P损Max—单台逆变器最大线损，kW；

P逆直损—逆变器直流侧所有回路线损总和，kW；

P逆交损—逆变器交流侧至交流并网配电箱之间线损，kW；

P装机容量 —逆变器直流侧所接光伏组件容量，kW；

下面是计算过程：