PV String design 光伏组串设计

SKILL.md

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name: pv-string-design
description: |
  【光伏组串设计专用技能】当用户请求计算光伏组件串联数量、匹配逆变器参数、或进行光伏系统设计时自动触发
  支持：耦合计算法、规范保守法、容配比计算、电压校核、电流校核、配置方案推荐、自动查询当地极端温度
  严格遵循：组件参数 → 自动查询温度 → 温度修正 → 辐照度-温度耦合 → 逆变器匹配 → 安全校核 → 方案推荐
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# 光伏组串设计技能

自动计算光伏组件串联数量，匹配逆变器参数，输出最优配置方案。

## 🎯 Auto-Trigger Keywords (自动触发关键词)

**当对话包含以下关键词时，自动触发本技能：**

- "光伏组件串联" / "组串设计" / "串联数量"
- "逆变器匹配" / "容配比" / "组串配置"
- "光伏系统设计" / "组件串联数"
- "耦合计算" / "辐照度温度耦合"
- "光伏板怎么组串" / "多少片组件串联"

**示例：**
```
✅ "帮我计算光伏组件串联数量"
✅ "625W组件配110kW逆变器，怎么配置？"
✅ "用耦合计算法计算21片串联是否可行"
✅ "平湖市光伏项目，组件参数如下..."
```

## 📋 执行流程

```
用户请求组串设计
    ↓
收集组件参数（Voc, Vmp, Isc, Imp, Kv, K'v, NOCT）
    ↓
收集逆变器参数（Vdcmax, Vmppt_max, Vmppt_min, Imax, 功率）
    ↓
收集项目地点（城市/区县）
    ↓
┌─────────────────────────────────────────┐
│ 步骤0：查询当地极端最低温度（自动执行）  │
│   - 优先搜索：[城市] 历史极端最低温度    │
│   - 备选：[省份] 气象站数据              │
│   - 兜底：同纬度城市参考                 │
│   - 记录数据来源                         │
└─────────────────────────────────────────┘
    ↓
┌─────────────────────────────────────────┐
│ 步骤1：规范保守法计算（基准）            │
│   - 按 GB 50797 公式计算                │
│   - T_low 取步骤0查询结果                │
│   - 输出 N_min, N_max                   │
└─────────────────────────────────────────┘
    ↓
┌─────────────────────────────────────────┐
│ 步骤2：耦合计算法计算（优化）            │
│   - T_cell = T_amb + (NOCT-20)×G/800   │
│   - 遍历 G = 200~1000W/m²              │
│   - 计算各辐照度下的 Voc_array           │
│   - 输出可行范围                         │
└─────────────────────────────────────────┘
    ↓
┌─────────────────────────────────────────┐
│ 步骤3：逆变器匹配校核                    │
│   - 电压校核：Voc < Vdcmax, Vmp 在 MPPT  │
│   - 电流校核：Imp < Imax                 │
│   - 功率校核：P_dc / P_ac = 容配比       │
└─────────────────────────────────────────┘
    ↓
┌─────────────────────────────────────────┐
│ 步骤4：配置方案推荐                      │
│   - 方案A：标准配置（9串）               │
│   - 方案B：满配MPPT（11串）              │
│   - 方案C：超配方案（如可行）            │
└─────────────────────────────────────────┘
    ↓
输出结构化报告
```

## 📐 核心计算公式

### 1. 规范保守法（GB 50797）

```
N ≤ Vdcmax / [Voc × (1 + Kv × (T_low - 25))]
N ≤ Vmppt_max / [Vmp × (1 + Kv × (T_low - 25))]
N ≥ Vmppt_min / [Vmp × (1 + K'v × (T_high - 25))]
```

### 2. 耦合计算法（优化）

```
T_cell = T_amb + (NOCT - 20) × G / 800
Voc_array = N × Voc_STC × [1 + Kv × (T_cell - 25)]
Vmp_array = N × Vmp_STC × [1 + K'v × (T_cell - 25)]
```

### 3. 温度修正系数

```
Kv = 开路电压温度系数（%/℃）
K'v = 工作电压温度系数（%/℃）
修正系数 = 1 + Kv × (T - 25)
```

### 4. 容配比

```
容配比 = P_dc / P_ac = (N × M × Pmp_STC) / P_ac_inv
```
其中 N = 每串片数，M = 串数

## 🔧 输入参数模板

### 组件参数（必填）

| 参数 | 符号 | 单位 | 示例 |
|------|------|------|------|
| 最大输出功率 | Pmp | W | 625 |
| 工作电压 | Vmp | V | 40.77 |
| 工作电流 | Imp | A | 15.33 |
| 开路电压 | Voc | V | 49.25 |
| 短路电流 | Isc | A | 16.14 |
| 开路电压温度系数 | Kv | %/℃ | -0.28 |
| 工作电压温度系数 | K'v | %/℃ | -0.28 |
| 额定工作温度 | NOCT | ℃ | 45 |

### 逆变器参数（必填）

| 参数 | 符号 | 单位 | 示例 |
|------|------|------|------|
| 额定功率 | P_ac | kW | 110 |
| 最大直流输入电压 | Vdcmax | V | 1100 |
| MPPT电压上限 | Vmppt_max | V | 1000 |
| MPPT电压下限 | Vmppt_min | V | 180 |
| 每路MPPT最大输入电流 | Imax | A | 20 |
| MPPT路数 | N_mppt | - | 9 |
| MPPT配置 | - | - | 2/2/1/1/1/1/1/1/1 |

### 项目参数（选填）

| 参数 | 符号 | 单位 | 示例 |
|------|------|------|------|
| 项目地点 | - | - | 浙江省嘉兴市平湖市 |
| 历史极端最低温度 | T_low | ℃ | -10（自动查询） |
| 历史极端最高温度 | T_high | ℃ | 40（自动查询） |
| 目标容配比 | - | - | 1.0~1.3 |
| 安装方式 | - | - | 固定支架/平铺 |

### 步骤0：查询当地极端温度（自动执行）

**执行顺序**：
1. 用户未提供 T_low 时，自动搜索：`[城市] 历史极端最低温度 气象数据`
2. 优先采用：国家气象站历史极值
3. 备选方案：同纬度城市参考（误差 ±2℃）
4. 记录数据来源，如：`数据来源：浙江省气象局 1951-2025 年统计`
5. 如无法精确查询，采用保守值：
   - 长江以南沿海：-5℃ ~ -8℃
   - 长江以北：-10℃ ~ -15℃
   - 北方严寒：-20℃ ~ -30℃

## 📊 输出报告模板

```markdown
## 光伏组串设计报告

### 输入参数
| 参数 | 数值 |
|------|------|
| 组件型号 | [型号] |
| 逆变器型号 | [型号] |
| 项目地点 | [地点] |
| 极端最低温度 | [T_low] |

### 数据来源
| 参数 | 来源 |
|------|------|
| 极端最低温度 | [自动查询结果，如：浙江省气象局] |
| 极端最高温度 | [自动查询结果] |

### 方案对比
| 方案 | 每串片数 | 总串数 | 总组件数 | 装机容量 | 容配比 | 低温Voc | 结论 |
|------|---------|--------|---------|---------|--------|--------|------|
| A | [N] | [M] | [N×M] | [P_dc] | [ratio] | [Voc] | [✅/⚠️/❌] |

### 推荐方案
| 项目 | 配置 |
|------|------|
| 每串组件数 | [N] |
| 总组串数 | [M] |
| 总组件数 | [N×M] |
| 总装机容量 | [P_dc] |
| 容配比 | [ratio] |

### 电压校核
| 条件 | 电压 | 限制 | 结论 |
|------|------|------|------|
| 常温(25℃)开路电压 | [Voc_25] | <[Vdcmax] | [✅/❌] |
| 低温([T_low]℃)开路电压 | [Voc_low] | <[Vdcmax] | [✅/❌] |
| 高温([T_high]℃)工作电压 | [Vmp_high] | >[Vmppt_min] | [✅/❌] |

### 电流校核
| 参数 | 数值 | 限制 | 结论 |
|------|------|------|------|
| 工作电流 | [Imp] | <[Imax] | [✅/❌] |
| 短路电流 | [Isc] | <[Imax_max] | [✅/❌] |
```

## ⚠️ 安全规则

1. **Voc_array 必须 < Vdcmax**：否则可能损坏逆变器硬件
2. **Vmp_array 应在 MPPT 范围内**：否则逆变器无法追踪最大功率点
3. **Imp × 并联数 ≤ Imax**：否则可能烧毁输入端子
4. **容配比建议 0.9~1.3**：过高导致弃光，过低浪费逆变器

## 🌡️ 温度系数参考

| 组件类型 | Kv (%/℃) | K'v (%/℃) | NOCT (℃) |
|---------|----------|-----------|----------|
| 单晶硅 PERC | -0.28~-0.32 | -0.30~-0.35 | 44~46 |
| 单晶硅 TOPCon | -0.26~-0.30 | -0.28~-0.32 | 44~45 |
| 多晶硅 | -0.30~-0.35 | -0.35~-0.40 | 45~47 |
| 薄膜 (CdTe) | -0.20~-0.25 | -0.25~-0.30 | 40~42 |

## 🌡️ 中国主要城市极端最低温度参考表

| 地区 | 城市 | T_low (℃) | 备注 |
|------|------|-----------|------|
| 华南 | 广州、深圳、厦门 | -2 ~ 0 | 沿海极少结冰 |
| 华东沿海 | 上海、杭州、宁波、平湖 | -8 ~ -10 | 长江三角洲 |
| 华东内陆 | 合肥、南昌 | -10 ~ -12 |  |
| 华中 | 武汉、长沙 | -10 ~ -12 |  |
| 华北 | 北京、天津、济南 | -15 ~ -19 |  |
| 西北 | 西安、兰州 | -15 ~ -20 |  |
| 东北 | 沈阳、长春、哈尔滨 | -25 ~ -35 | 严寒地区 |
| 西南 | 成都、重庆 | -2 ~ -5 | 盆地效应 |
| 高原 | 拉萨、西宁 | -15 ~ -25 | 高海拔 |

*注：以上为历史极端最低温度参考值，实际设计应以当地气象局最新数据为准。*

## 📚 参考资料

- GB 50797-2012《光伏发电站设计规范》
- IEC 62446-1《光伏系统并网要求》
- 阳光电源组串式逆变器技术手册
- 光伏组件规格书（STC/NOCT参数）

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*技能由明睿创建 | 最后更新：2026-04-28*