根據光伏電站設計規(guī)范，光伏組件串的最大串聯數應按下列公式計算，Vdcmax為系統(tǒng)最大電壓，VOC為標準測試條件下的開路電壓，t為光伏組件工作條件下的極端低溫。Kv為光伏組件開路電壓溫度系數。由于光伏組件工作條件下的極端低溫很難獲得，所以行業(yè)一般按極端的環(huán)境溫度代入公式進行VOC的溫度修正。

據相關學者或研究機構發(fā)現，按此設計組件串聯數，在實際工況下，組串的最高串電壓有一定的設計冗余，具有一定的提升空間，并且增加組件串聯數量后，可以節(jié)省系統(tǒng)成本。究其原因主要來自兩點，一是光伏組件處于運行工況時的極端低溫與太陽輻照強度、環(huán)境溫度有關。二是組件的開路電壓并非固定不變，而是隨輻照強度的高低動態(tài)變化，當輻照強度降低，開路電壓也隨著降低。

因此，基于VOC的影響因素，組件串聯數的優(yōu)化需要從VOC的輻照與溫度修正入手。

一、組件溫度與環(huán)境溫度的關系

行業(yè)對光伏組件溫度（一般是電池的溫度）的理論研究較多，國內外學者提出了不同的計算公式，如下面提到的NOCT法和熱傳遞模型計算法，其他的計算公式就不再一一介紹。

1）NOCT法：參考相關學者的研究，組件電池溫度、環(huán)境溫度和太陽輻照存在以下關系，

針對具體光伏電站設計，t_a可取當地極端最低環(huán)境溫度。t_NOC、t_a確定以后，可通過上式計算出不同太陽輻照強度（0-1000W/m²）下的t_c值。當組件在開路狀態(tài)下，根據能量守恒，上式修正如下，η為組件的轉換效率。

2)PVsyst熱傳遞模型：

熱傳遞模型在之前的文章介紹多次，組件電池溫度與環(huán)境溫度，熱傳遞系數，太陽輻照強度，組件效率等均有關系。其表達式如下。

式中，α為電池的吸收系數，默認值94%。當UC=25,Uv=1.2，風速3m/s，即熱傳遞系數U等于29時，開路狀態(tài)下效率為0，代入上式可得tc = ta + 0.033*G。

二、VOC輻照修正公式

基于光伏電池的單二極管物理模型，可推導出開路電壓與輻照度之間的函數關系。忽略并聯電阻的影響（一般并聯電阻很大，并聯電阻的倒數對結果影響較?。敲撮_路電壓與輻照的關系表達式可簡化為：

將G=1000，U_oc=U_oc0代入上式，可求解得：

再重新代入公式可得到開路電壓與輻照強度的關系式。

式中q為電子電荷，k為玻爾茲曼常數，A為二極管理想因子。一般取1-1.25之間，G0為STC條件下的標準輻照光強；T為絕對溫度。I₀為二極管反向飽和電流。ISC₀為STC條件下的短路電流。U_OC0為STC條件下的開路電壓。G為任意的輻照強度。Uoc為任意輻照強度下的開路電壓。

三、任意輻照、任意環(huán)境溫度下的VOC修正公式

使用PVsyst熱傳遞溫度模型，結合VOC輻照修正公式可得到最終的表達式：

四、組件串聯數優(yōu)化的經濟效益

以某中東項目案例進行評估分析，如下表所示，按上述公式，組件串聯數從27塊優(yōu)化到30塊一串，帶來支架樁基套數、電纜長度的節(jié)省，系統(tǒng)成本可節(jié)省0.6美分/W（具體可根據實際項目和造價水平進行計算）。

結合組串逆變器不同組串電壓時的轉換效率曲線，如下圖可知，更高的運行電壓有助于提升逆變器的轉換效率。通過PV模擬以后發(fā)現，30塊一串時對應逆變器轉換效率損失為1.2%，而27塊一串對應轉換效率損失率為1.4%，體現在首年發(fā)電小時數上，前者約增加5h，發(fā)電小時數相對提升0.2%，具有較好的經濟效益。

五、小結

上文提出了一種光伏組件串聯數的優(yōu)化修正方法，通過更精確地考慮輻照與溫度對開路電壓（VOC）的動態(tài)影響，突破傳統(tǒng)設計中的冗余限制。研究表明，結合輻照強度修正法與PVsyst熱模型溫度修正，可較準確預估組件在實際運行條件下的電氣行為，從而在保證系統(tǒng)安全的前提下，適當增加每串組件數量。

該優(yōu)化方法在經濟效益方面表現明顯：通過減少電纜、支架樁基等使用量及人工成本，有效降低初始投資（CAPEX），同時略微提升系統(tǒng)發(fā)電效率。因此，本方法尤其適用于大型光伏電站的精細化設計與性能優(yōu)化，具有較高的工程應用價值。