高海拔地区光伏场高低压交直流电缆选型的研究 陈国涛 （四川电力设计咨询有限责任公司，四川成都，６１００４１） 摘要：高海拔地区光伏场地形较为复杂，其集电线路的造价比重相对也较大，而且光伏上网电价较高，其电能损耗也较大，因 此电缆截面的选择较为重要。本文通过经济电流密度及压降计算得出最优的电缆截面，为光伏电站电缆设计提供了参考。 关键词：光伏场；高海拔地区；电缆；经济截面 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ＡＣ／ＤＣ ｃａｂｌｅｓ ｉｎ ｈｉｇｈ ‘ ａｌｔｉｔｕｄｅ ａｒｅａ Ｃｈｅｎ Ｇｕｏｔａｏ （Ｓｉｃｈｕａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏ．ｉｔｄ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｓｉｃｈｕａｎ，６１００４１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｒｏｐ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃａｂｌｅ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｉＳ ｏｂｔａｉｎｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｃａｂｌｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｖｏ１ｔａｉｃ ｆｉｅｌｄ：ｈｉｇｈ ａｌｔｉｔｕｄｅ ａｒｅａ：ｃａｂｌｅ：ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ １按经济电流密度选择截面 １．１经济电流密度计算 根据文献２，电缆的经济电流密度的计算公式为： 数。工程计算时可以取ＣＯＳ ＝ｃｏｓ（０且认为电压恒定，则： ａｒｔ （４） 厂——■ 而＿一＝ （３）光伏电站年最大负荷损耗小时数 常用光伏组件的输出功率与太阳辐射照度成线性关系。可将 光伏系统视为昼夜周期变化的电源，只能在年日照时数Ｔ 。 内发 电，负荷曲线是不连续的。为便于分析，可将全年负荷曲线看成由 两段组成：０～Ｔ 。 为发电段，Ｔ￣ｃｔ￣８７６０为不发电段，由式（２）可得： 一————————Ｔ石石 ———————一一 ‘＿２． 。４ ’ ￣ｌＮｐ（＇ｒＰ＋２５２）ｔ ｍｍ） （１） 其中：Ｊ为导体经济电流密度；Ｎｐ以为每回路相线数目，直 流系统取ＮＰ＝２，交流系统取ＮＰ＝３；Ｎｃ为传输同样型号和负荷值的 回路数，取Ｎｃ＝ｌ； 为最大负荷损耗时间，ｈ；Ｐ为电价，对光伏 尸眦＝＝￣Ｐｄｔ＋ 。Ｐｄｔ＝ 础 （５） 电站，四川等地区取Ｐ＝Ｏ．８８元（ｋＷ・ｈ），地区取０．９８元（ｋＷ・ｈ）。 Ｐ＝ １ （６） １．２光伏电站年最大负荷损耗小时数Ｔ的求取方法 根据ＧＢ５０２１７（电力工程电缆设计规范》取Ｔ＝Ｏ．８５Ｔ，其中Ｔ 为最大负荷利用时数，此算式主要针对火电厂出力性质统计，对 光伏电站不再适用。 将式（６）带入式（４）： 毒 ，ｉｔ＝ ｃ ＝卺 对于光伏电站，式中的年日照时数Ｔ 。 和最大负荷利用小时 （１）年最大负荷利用小时数Ｔ 数Ｔ 均是已知。 根据年持续负荷曲线，并假定负荷始终等于最大值Ｐ一，经 １．３ Ａ值的计算 过Ｔ 小时后所消耗的电能恰好等于全年的实际耗电量，则Ｔ Ａ为与电缆截面尺寸有关的单位长度成本可变部分，假定电 定义为年最大负荷利用小时数： ＝ 缆单位安装费用相同，电缆的购置费用可分为不变部分和可变部 Ｉ Ｐｄｔ （２） 分，不变部分主要是电缆的绝缘部分和制作成本，可变部分则主 要体现在电缆铜芯的成本价差上。可变成本Ａ的计算公式为： （２）年最大负荷损耗小时数 假定电缆线路向一个集中负荷供电，且输送的功率一直保持 为最大负荷功率ｓ ，在 小时内的能量损耗恰好等于线路全 年的实际电能损耗，则将 定义为年最大负荷损耗小时数，即： ∞ ㈤ ： ！二 Ｓｉ＋１一Ｓｌ 式中：ｙ 为单价，Ｓ 为截面。 （１）光伏系统低压交流电缆 本节所指的光伏系统交流电缆，是指组串式光伏电站中由 逆变器至交流汇流箱以及交流汇流箱至箱变的电缆（ＹＪＹ２３— ＝ 其电缆价格分别如表１和表２所示。 式中：ＣＯＳ 为最大负荷的功率因数；ｃｏｓ为负荷功率因 ０．６／１．０ ｋＶ，三芯铜导体）。（下转第６７页） ４９ Ｉ ２ｏｌ７．２３ 航服务。 网络与信惠Ｉ程 技术的缺陷，满足特殊环境以及特殊场所的相关要求。在工业方 面，利用ＲＦＩＤ／蓝牙／ｗｉＦｉ／ｕ１】Ｉ『Ｂ的混合成为了发展趋势；在个人 ３．２室内定位技术在公共安全方面的应用 ｎＪ的有效结合成为了发展趋势。 室内定位技术在消防、安全执法、抗震救灾等方面具有至关 消费方面，ｗｉＦｉ／ＢＬＥ／Ｉ￣２将室内定位技术与室外定位技术进行衔接 重要的作用。室内定位技术能够为应急救援工作提供技术保障， ４．确保救援人员以及被救人员的安全性，提升救援效率与效果。 室内ＬＢＳ系统的基本架构包含基础设施、应用终端以及服务 器。用户体验对于ＬＢＳ来说是至关重要的，从室外进入室内，或者 ３－３室内定位技术在人员物品管理方面的应用 室内定位技术能够为一些特殊人群进行定位监控服务，特殊 人群包括：病人、学生、犯人等。具体而言，它可以将学生到校时 间和在校情况提供给学生父母；企业员工的签到服务系统也是 是从室内大厅进入到狭小的房间内，已有的室内定位技术还不能 够提供对用户透明性能一致的位置服务，对于室内外定位而言， 在蜂窝网络的前提下，ＧＮＳＳ辅助并且融合了短距离无线定位技 术成为了发展趋势。羲和系统在完善的信号以及系统架构下 应用到了室内定位技术；在监狱方面，可以为狱警们提供犯人的 外，室内定位技术也能够为仓储人员提供物品定位信息，便于工 活动情况；在幼儿园里，也可以为其电子围栏提供监护服务。此 实现了室内外定位衔接。５结论 如何提高室内技术的高精度，如何降低室内技术的成本是室 内定位领域所需要解决的问题。此外，只有将多种室内定位技术 进行有效结合，让不同种类的定位技术都能够发挥其优点，才可 作人员对物品进行整理、运输、装卸及搬运。 ４室内定位技术的发展趋势 从目前情况来看，室内定位在技术方面上还需要提升定位精 系统的实施成本以及系统的复杂度；在应用方面上，以为用户提 供高效的室内位置服务为发展方向。其具体的发展趋势如下所述。 度、扩大信号覆盖范围、降低系统能量消耗；在实施方面上需要改善 以有效解决复杂的室内定位问题。参考文献 【１】冯星明。倪冰．主流室内定位技术应用研究Ｕ】．现代建筑电 ４．１室内定位技术可以将多种定位技术进行结合 所不同。多数解决方案都利用多种技术相融合的方式来补充单一 气，２０１７，８（０２）：２Ｉ－２５． 技术，２０１６，３５（０７）：１－３＋８． 室内定位技术有很多种，不同环境和不同场所对其应用也有 【２】王杨，赵红东．室内定位技术综述及发展前景展望［Ｊ］．测控 （上接第４９页） 表１ ＹＪＹ２３—０．６／１．０ ｋＶ三芯铜导体电缆参考价格（一） 方阵由３１２个并联支路组成，每个并联支路由２０块电池组件 （２６０Ｗｐ）串联形成。 ｌ 截面（ｍｍ２） ｌ ３×１０ Ｉ ３Ｘ１６ ｌ ３Ｘ ２５ ｌ ３×３５ ｌ参考价格（万元／ｋｍ） ｌ ２．７３ Ｊ ３．８８ ｌ ５．３６ ｌ ６．８０ 表２ ＹＪ１Ｙ２３—０．６／１．０ ｋＶ三芯铜导体电缆参考价格（－） （１）对于组串式逆变器至交流汇流箱的电缆，组串式逆变 器至交流汇流箱（６进１）的电流为Ｉｇ＝４６Ａ，计算经济电流截面 Ｉ ＝２７．７９ｍｍ ，汇流箱至逆变器电缆的电缆的经济电流截面选 ｌ参考价格（万元／ｋｍ）ｌ ２２．０６ ｌ ２７．Ｏ０ ｌ ３４．２２ Ｉ ４３．９８ ｌ Ｓ￣（２）对于交流汇流箱（６进１）至箱变的电缆，交 经计算逆变器至交流汇流箱ＹＪＹ２３—０．６／１．０ ｋＶ三芯铜导 择为３×２５ｍｍ￣。体电缆的Ａ值为１６６７元／（ｋｍ・ｍｍ。），交流汇流箱至箱变ＹＪＹ２３— 流汇流箱（６进１）至逆变器的电流为Ｉｇ＝２７６Ａ，计算经济电流截 截面（ｍ２） Ｉ ３×１２０ ｌ ３×１５０ ｌ ３×１８５ ｌ ３×２４０ ｌ ０．６／１．０ ｋＶ三芯铜导体电缆的Ａ值为１８２８元／（ｋｍ・ｍＩＩｌ２）。 （２）光伏系统高压交流电缆 面Ｓｏ＝１５９．２６ｍｍ ，汇流箱至逆变器电缆的电缆的经济电流截面 选择为１５０ｍｍ 。（３）对于高压交流电缆，３５ｋＶ集电线路电流为 １＝２１１Ａ和Ｉｇ２＝２ＯｉＡ，计算经济电流截面分别是Ｓｅ，＝１１３．３８ｍｍ 和 光伏电站高压集电线路电缆（ＹＪＹ２３—２６／３５ｋＶ，三芯铜导 ＩＳｅ２＝ｉ０８．０１ｒａｍ ，３５ｋＶ高压电缆的经济电流截面选择３×１２０ｍｍ 。 体）的价格如表３所示。 表３ ＹＪＹ２３ ２６／３５ ｋＶ三芯铜导体电缆参考价格 ｌ 本文按经济电流密度面对电缆截面进行实例计算，通过计算得 参考价格（万元／ｋｉｎ）ｌ ２５．８０ ｌ ３２．１ｌ ｌ ３７．３４ ｌ ４２．５０ ｌ 通过与实施工程对比可知， 计算高压交流电缆ＹＪＹ２３－２６／３５ ｋＶ三芯铜导体电缆的Ａ值 出了光伏电站各分段电缆的最佳截面，为２１０７元／（ｋｍ・ｍｉｌｌ ）。至此，Ｊ的数值已经可以求出，根据Ｓ＝Ｊ／ 按经济电流密度的确定的电缆截面与工程实际采用截面基本一 Ｉ 可以得到由经济电流密度确定的电缆截面。 致。经济电流密度计算跟上网电价、年日照时数Ｌ 和最大负荷利 用小时数ｌ 都有关系，在实际应用计算公式按实际数据进行修正。 墼耍 ｌ ！ ｌ ｌ ！ｌ ｌ ３结论 ２实例分析 以四川Ｉ地区某５０ＭＷ组串式光伏电站以例，光伏电站的概 参考文献 况如下：工程海拔４２００米，地形复杂，阵列分布分散。光伏电站 【１】张彦昌，石巍，王杰，等．大型光伏电站集电线路的经济电流 多年平均日照小时数为２５９０ｈ，２５年平均年等效利用小时数为 密度计算【Ｊ】．电力建设，２０１３，３４（３）：５０—５３． １３２０ｈ。工程装机容量为５０ＭＷｐ，采用华为ＳＵＮ２ＯＯＯ－４ＯＫＴＬ（４０ｋＷ） 逆变器，由３Ｏ个１．６ＭＷｐ方阵和２个１ＭＷｐ方阵组成。每个１．６ＭＷｐ 【２】陈景涛，李锡芝．大型光伏电站电力电缆截面经济最佳化因 素探讨【Ｊ】．电线电缆，２０１６（３）：１３—１７． 雹翟盔暖ｄ ６７ ｌ
