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一文看懂组件超配

返回列表 来源: 北极星太阳能光伏网 发布日期: 2020.05.28 浏览次数:

随着光伏行业的迅速发展,在光伏电站系统设计,尤其在大型工商业光伏电站和地面电站中,如何降低系统投资成本,提升投资收益,成为光伏电站系统设计和优化的主要目标之一。

其中关于组件容量和逆变器容量的配比和应用也越来越受到“光伏人”的关注。今天我们将从系统设计和投资收益的角度对组件超配进行详细的介绍。

01超配原因

超配的定义

1.容配比:光伏组件功率/逆变器额定功率

2.组件超配:光伏组件的容量≥逆变器额定容量

3.逆变器的超配能力:最大光伏组件容量/逆变器额定容量

超配的原因

1.光照资源差异

每个地区的光照资源有差异。

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中国太阳能资源分布图

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2. 损耗-组件侧/直流侧损耗

组件的实际功率 一般比峰值功率要小的多;比方说组件标称最大功率为380Wp,是在标准测试条件(STC)下测出的。- 1000W/m2,电池温度25℃。

那么我们要考虑:

1)当地的辐照情况,温度;

2)安装方式、组件朝向;

3)光伏阵列的失配 ,包括灰尘、异物、遮挡;

4)直流线损;

5)组件的衰减。

实际上你到逆变器的直流输入功率就没有那么多了。

3. 损耗-逆变器效率

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当输入电压达不到标准电压,先是要boost升压,这个时候要损失效率。升压单元之后就是逆变单元,逆变器逆变时也会损失效率。目前这部分效率较好的单相机可以控制在97.5%,三相机可以控制在98.0%以上甚至99.0%。

逆变器的屏幕、LED灯、散热风机、拓扑电路都会消耗电能,所以到交流侧的交流电也是要计算逆变器部分的损耗的。

综上所述:在光伏系统实际应用中,存在一系列影响整个系统发电效率的因素,如光照不足,组件失配,线路损耗等。系统损耗可达8%~13%。所以,在仅考虑系统损耗的情况下,合理的容配比应该在1.1:1左右。

超配设计要关注逆变器的最大输出是否有1.1倍长期过载输出能力 ;固德威GW80k-MT 额定输入是80kW,最大输出是88kW。如果接90kW的组件,按照最大输出来算,超配1.125; 在辐照较差的地区,完全可以接到100kW。

4. 逆变器具备过载能力(超发能力)

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逆变器的过载能力也和环境温度有关系,我们固德威的逆变器在环境温度低于45度的时候,可以最大1.1倍交流输出,50度的时候交流输出为1倍。

02超配意义

降低系统成本,提升系统发电量

以山东地区10MW项目为例,提高超配比例可以减少组串数量,减少直流电缆,减少逆变器台数和对应的交流电缆成本。

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以山东地区10KW户用项目为例:

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主动超配:在综合考虑系统损耗和投资成本各项因素(包括组件价格,并网电价补偿,安装成本,公共电网电价等)之后,在特定年限内,通过主动延长逆变器满载工作时间,在增加的组件投入成本和系统发电收益之间寻找平衡点,实现LCOE最小,这就是光伏系统主动超配方案设计思路。

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提高组件超配比例,在系统发电收益增加同时,系统建设成本、运维成本、资产折旧(包括组件衰减等)等成本都在增加。最优的容配比是能够在增加的投入成本和系统发电收益之间寻找平衡点。

03超配设计

超配区间选定

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前面提到的某项目,大家如果注意看的话,会发现第三张曲线图,实际上逆变器接18串时,逆变器就可能限发,由于光伏直流侧存在一定的损失以及逆变器自身的损失等,逆变器仍可适当提高容配比,使整个光伏系统达到最优化,并可减少逆变器安装台数。

在光照条件较好时避免造成逆变器过载造成发电损失,虽然提高容配比发电量有损失,但节省的逆变器成本比损失的发电量成本更大,结果表明,在19串的接法下,容配比达到最优。

这里涉及到另外一个问题:机器性能和寿命。按照固定最大电压计算得出的结果只是机器本身硬件支持的最大接入功率,然而超配比例越高,机器满载工作的时间越长。

在长时间满载运行环境下,机器内部的温度提升会超出预计,尤其在高温天气会散热不良的环境下,由此可能导致以下问题:

A. 机器过温降载

B. 机器内部元器件老化加速因此,从较长时间考虑的话,组件超配比例过高会整个系统的发电效益。

由此可以看出,逆变器直流端的超配能力应该是在温升测试,老化测试以及寿命测试的基础上给出的一个不影响机器正常使用寿命的比例值。

04总结

1.光伏电站的超配设计,可以有直流侧超配、交流侧超配以及交直流组合超配,以达到降低光伏电站的造价的目的。在弃光和限发损失方面,既有逆变器限发损失,也有按并网点最大功率限制的限发损失。

2.具体项目具体分析,超配设计要与当地光资源情况、地理条件、设备选型、系统损耗、工程造价、上网电价、限发情况等各种因素有关,需要经技术经济比较后确定。

3.譬如双面组件可适当降低容配比。

容配比是非常重要的设计优化对象,以上列举的几大因素仅供参考,具体容配比的设计还需要根据不同的应用场景,因地制宜,一站一测,并考虑周全,既考虑发电量最大化、又要考虑长期的运营收益,并尽可能取得实际的环境数据、组件衰减情况、逆变器的性能等,避免后期投入运行后,实际表现与期望值产生较大的偏差。


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