2023年,國家能源局下發(fā)新版《光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)管理辦法》。文件明確,光伏電站項目備案容量原則上為交流側(cè)容量。光伏實際裝機容量則是按直流側(cè)容量來算。這就涉及到光伏容配比的問題。有電站容配比為1:1.2,有光伏項目容配比甚至達(dá)到1:1.6。那么什么是容配比,影響容配比的因素有哪些呢?
什么是光伏電站容配比?
光伏電站容配比是指光伏電站中組件標(biāo)稱功率與逆變器額定有功功率的比值。目前常采用的是超配設(shè)計,可以提高光伏系統(tǒng)綜合利用率、降低系統(tǒng)度電成本、提升收益。
按照不同的原則,容配比可分為兩類:
第一類為補償超配,以系統(tǒng)不會出現(xiàn)限功率為原則增大系統(tǒng)容配比,使逆變器在光照最好的時候能達(dá)到滿載輸出。
第二類為主動超配,以系統(tǒng)LCOE最低為原則增大系統(tǒng)容配比,由于會出現(xiàn)逆變器限功率的情況,系統(tǒng)將會損失一部分能量,但是綜合投資與產(chǎn)出,系統(tǒng)的度電成本會達(dá)到最低。
由于光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性以及受環(huán)境影響較大的原因,光伏電站容配比單純按照光伏組件裝機容量1:1配置會造成光伏逆變器容量浪費,因此在光伏系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提下提升光伏系統(tǒng)發(fā)電效益,最優(yōu)的容配比設(shè)計應(yīng)大于1:1。
提升容配比,可以提高逆變器、箱變的設(shè)備利用率,降低逆變器、箱變的工程造價。同時,提高容配比還可以攤薄升壓站、送出線路等公用設(shè)施的投資成本,進(jìn)一步降低造價,降低發(fā)電成本。另一方面,高容配比可以讓
光伏電力輸出更平滑,從而提高電網(wǎng)友好性。
根據(jù)《光伏發(fā)電系統(tǒng)效能規(guī)范》(NB/T 10394-2020)與《光伏發(fā)電站設(shè)計規(guī)范(征求意見稿)》,光伏發(fā)電系統(tǒng)容配比優(yōu)化計算宜綜合考慮項目的地址位置、地形條件、太陽能資源條件、組件選型、安裝類型、布置方式、逆變器性能、建設(shè)成本、光伏方陣至逆變器或并網(wǎng)點的各項損耗、電網(wǎng)需求等因素、經(jīng)過技術(shù)性和經(jīng)濟性比選后確定。
同時,針對不同的地區(qū),規(guī)定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類太陽能資源地區(qū)的容配比分別不宜超過2:1、1.4:1和1.8:1。
以合肥(總輻照量為1232.6kWh/㎡)為中部典型地區(qū),采用固定式+單面組件+集中式逆變器的方案根據(jù)擬定的邊界條件,分別按照不同容配比進(jìn)行LCOE進(jìn)行測算,該地區(qū)容配比為1.6的情況下,LCOE最低,故選擇1.6為最優(yōu)容配比。
光伏發(fā)電項目場址緯度、太陽能月度輻照量差異、建設(shè)條件(溫度、地形、海拔等)、財務(wù)模型、保障小時數(shù)等因素會對最優(yōu)容配比測算結(jié)果產(chǎn)生影響。
以鶴崗(1274kWh/㎡)為例,水平面總輻照量與合肥(1232.6kWh/㎡)相近,受緯度、月度輻照量差異和建設(shè)條件等因素影響,在一定設(shè)定的邊界條件下,采用單面組件固定安裝時鶴崗最優(yōu)容配比計算結(jié)果為1.5;采用雙面組件固定安裝時鶴崗最優(yōu)容配比計算結(jié)果為1.4。在進(jìn)行工程設(shè)計時,不同項目需根據(jù)工程實際條件進(jìn)行計算,選擇適合的容配比。
容配比影響因素
1.組件衰減
在正常老化衰減的情況下,目前組件首年衰減在1%左右,組件第二年以后的衰減將呈線性變化,30年的衰減率在13%左右。因此光伏容配比設(shè)計需考慮到電站全生命周期內(nèi)的組件衰減,以最大化匹配組件發(fā)電功率,提高系統(tǒng)效益。
2.系統(tǒng)損耗
在光伏系統(tǒng)中,從光伏組件到逆變器輸出之間存在各種損耗,包括組件串并聯(lián)及遮擋灰塵損耗、直流電纜損耗、光伏逆變器損耗等,各環(huán)節(jié)損耗將會影響光伏電站逆變器的實際輸出功率。
因此光伏組件安裝容量與實際發(fā)電數(shù)據(jù)之間存在損耗偏差。如果以組件安裝容量按照1:1的容配比選擇光伏逆變器,那逆變器實際輸出最大容量只有逆變器額定容量的90%左右,即使在光照最好的時候,逆變器也沒有滿載工作,降低了逆變器和系統(tǒng)的利用率。
3.不同區(qū)域輻照度不同
組件在STC工作條件下才能達(dá)到額定功率輸出(STC工作條件:光照強度1000W/m?,電池溫度25°C,大氣質(zhì)量1.5時),如果工作條件未達(dá)到STC條件,光伏組件輸出功率必然小于其額定功率。
根據(jù)國家氣象局風(fēng)能太陽能評估中心劃分標(biāo)準(zhǔn),可以了解到不同區(qū)域輻照度的具體數(shù)據(jù),太陽總輻射年輻照量劃分為四個等級:太陽總輻射年輻照量等級劃分全國水平面總輻射分布圖因此,即使在同一資源地區(qū)全年輻照量也有較大差異。意味著相同的系統(tǒng)配置,即相同的容配比下發(fā)電量也不盡相同。若要達(dá)到相同的發(fā)電量,可以通過改變?nèi)菖浔葋韺崿F(xiàn)。
4.組件安裝傾角
針對用戶側(cè)光伏電站同一個項目中會存在不同的屋頂類型,而根據(jù)不同屋頂類型將會涉及到不同的組件設(shè)計傾角,對應(yīng)組件接收到的輻照度也有所不同。
原標(biāo)題:科普丨什么是光伏電站容配比?哪些因素影響容配比