編者按:如何降低光伏電站系統(tǒng)投資成本,提升投資收益,是所有業(yè)主和投資商最關(guān)心的因素之一。除了提升光伏組件的效率,減少系統(tǒng)損耗,關(guān)于組件容量與逆變器容量的配比方案和應(yīng)用,也即俗稱的超配方案,最近又開始流行了。這個技術(shù)上究竟是否有道理,今天小編與大家一起來分析一下。
什么是光伏電站的“超配”
光伏組件容量和逆變器容量比,習(xí)慣稱為容配比。光伏應(yīng)用早期,系統(tǒng)一般按照1:1的容配比設(shè)計。許多理論計算與實際的應(yīng)用研究中發(fā)現(xiàn),以系統(tǒng)平均化度電成本(Levelized Cost Of Electricity, LCOE)最低為標(biāo)準(zhǔn)衡量系統(tǒng)最優(yōu),在各種光照條件、組件鋪設(shè)傾斜角度等情況下,達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)的容配比都大于1:1。也就是說,一定程度的提升光伏組件容量,有利于提升系統(tǒng)的整體經(jīng)濟效益,這就是我們談的組件超配。
要理解為什么光伏電站需要超配,我們首先需要理解幾個概念:
1、電池組件的標(biāo)稱和實際輸出
光伏組件的輸出功率通常按照峰值功率來表述,即:峰瓦Wp。按照峰瓦的定義可知,一個275Wp組件在STC(標(biāo)準(zhǔn)測試條件:25度,1000W/m2)下,組件的輸出功率為275W。這個功率就是我們一般說的標(biāo)稱功率。
圖一 組件電學(xué)參數(shù)
但是,在實際應(yīng)用中,光伏組件的輸出功率和接受的輻照有很大關(guān)系。因此光伏組件的瞬時的實際輸出功率是受多種因素復(fù)合的影響,一般而言,光伏組件在90%以上的時間是無法達(dá)到標(biāo)稱功率的(即使扣除正常衰減),部分諸如湖南、江西等地,光伏組件基本99.9%都是無法達(dá)到標(biāo)稱,并不是因為組件的質(zhì)量問題,而是因為當(dāng)?shù)氐墓庹者_(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)測試條件的光照。(嗯,部分奸商給用戶劣質(zhì)組件的發(fā)電量低也是這么解釋的,可以參考兔子君以前的如何選購組件的文章)
2、太陽能輻照數(shù)據(jù)的影響
圖二可以明顯的看出,光伏組件的輸出電流與光照強度成正比,也就是說組件的輸出功率也是與光照強度成正比。
圖二光伏組件IV曲線
我們再來看圖三,圖三是某地區(qū)實測的太陽輻射數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)的采樣時間為1min,該地區(qū)的全年水平面總輻射量為6262.5MJ/m2。逐月、月代表日逐時的輻射量如下(數(shù)據(jù)已調(diào)整為真太陽時)
圖三 某地月均總輻射值分布圖
可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)?shù)氐脑戮栞椪諒姸瘸^1000 W/m2 僅發(fā)生在5、6、8這三個月份月, 9月數(shù)據(jù)顯然是因為特色氣候造成的集體值,一般設(shè)計需要查詢過往20-25年的平均輻照數(shù)據(jù)作為參考。這就表示,如果在當(dāng)?shù)貎|1:1的組件和逆變器的容配比來進行安裝,75%以上的時間該電站無法滿發(fā)。因此適量的超裝有助于提高發(fā)電量,進而提高項目收益。
根據(jù)國家氣象局風(fēng)能太陽能評估中心劃分標(biāo)準(zhǔn),將我國太陽能資源地區(qū)分為四類,不同區(qū)域輻照度差異較大。即使在同一資源地區(qū),不同地方的全年輻射量也有較大差異。例如,同是I類資源區(qū)的西藏噶爾和青海格爾木,噶爾的全年輻射量為7998MJ/m2,比格爾木的6815MJ/m2高17%。意味著相同的系統(tǒng)配置,即相同的容配比下,噶爾地區(qū)的發(fā)電量比格爾木高。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)。
3、系統(tǒng)損耗
光伏系統(tǒng)中,能量從太陽輻射到光伏組件,經(jīng)過直流電纜、匯流箱、直流配電到達(dá)逆變器,當(dāng)中各個環(huán)節(jié)都有損耗。直流側(cè)損耗通常在7-12%左右,逆變器損耗約1-%,總損耗約為8-13%(此處所說的系統(tǒng)損耗不包括逆變器后面的變壓器及線路損耗部分)。也就是說,在組件容量和逆變器容量相等的情況下,由于客觀存在的各種損耗,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。
超配的好處:
1.提高系統(tǒng)的利用率。許多人認(rèn)為,提高的容配比會增加系統(tǒng)成本,多發(fā)的電量無法帶來收益,反而變相提高的度電成本,其實不然,在某些地區(qū),配合儲能的充放后,可以提高項目的收益。具體測算且看兔子君下回的經(jīng)濟性測算。
2.如下圖所示,在超配后,由于發(fā)電概率超過的逆變器的限額,發(fā)電的峰被切除,這樣太陽輻照的變化對于光伏電站的功率輸出的影響變小,甚至在電網(wǎng)層面上完全沒有影響,使得相對于火電不穩(wěn)定的光伏輸出變得穩(wěn)定可控,減少了電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的工作和成本,對于電網(wǎng)是有好處的。
結(jié)語:
原標(biāo)題:光伏電站超配設(shè)計分析-技術(shù)分析