数据中心那点事之分布式光伏并网发电

​01引言

随着我国“碳达峰、碳中和”目标的提出，太阳能发电、风电等零碳电力能源将逐渐成为我国主要的电力能源形式。2022年6月，工信部、发改委、财政部等六部门联合发布《工业能效提升行动计划》，提出支持具备条件的工业企业、工业园区建设工业绿色微电网，推动智能光伏创新升级和行业特色应用，创新“光伏+”模式，推进光伏发电多元布局。与此同时，数据中心作为推动金融科技快速发展和金融行业数字化转型的关键基础设施和重要保障，其建设规模不断扩大，能耗占比也越来越高，如何在算力和能耗需求逐步攀升的趋势下兼顾“双碳”目标，成为金融数据中心行业需要思考的重要课题。

分布式光伏发电作为提升数据中心可再生能源电力消费、优化调整数据中心用能结构的重要手段之一，具有绿色环保、发电方式灵活、可就地消纳等特点，探索研究应用“光伏＋数据中心”模式可为绿色低碳算力中心发展提供节能创新管理新思路，在降低能耗的同时盘活现有固定资产，实现良好的品牌、社会、节能、降碳价值。​

02工作原理

分布式光伏发电系统是利用光生伏特效应原理，在用户现场采用光伏组件将太阳能直接转换为电能进行就近并网使用的一种发电系统，广泛应用于城市建筑物屋顶，系统原理如图1 所示。该系统由光伏电池组件、光伏方阵支架、汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜、供电系统监控装置以及环境监测装置组成。其工作原理为：在有太阳辐射的条件下，太阳能电池组件阵列将太阳能转换为直流电能，再经过直流汇流箱送入直流配电柜，最后由并网逆变器变成交流电供给建筑自身负载使用。

图1 分布式太阳能光伏发电系统原理图

03关键设计因素考量

1）光伏组件串联数量设计

光伏组件串中串联光伏组件的数量影响光伏电站的总图布置、支撑系统设计、容配比的选择等。在相同装机容量的前提下串联更多的光伏组件，既可以节约直流电缆工程量和光伏支架及桩基的用量，又可以提高容配比及串联后的电压，在降低直流线损的同时提升光伏发电系统效率。

光伏组件串的串联数可参照如下设计公式：

其中：Kv—光伏组件的开路电压温度系数；K'v—光伏组件的工作电压温度系数；N —光伏组件串联数（N取整）；t—光伏组件工作条件下的极限低温（℃）；t'—光伏组件工作条件下的极限高温（℃）；Vdcmax—逆变器允许的最大直流输入电压（V）；VMPPTmin—逆变器MPPT电压最小值（V）；VMPPTmax—逆变器MPPT电压最大值（V）；Voc—光伏组件的开路电压（V）；Vpm—光伏组件的工作电压（V）。