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光伏組件容量超配對(duì)電站質(zhì)量和收益有何影響?

2017-11-10 09:41:18 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
在光伏系統(tǒng)建設(shè)中,設(shè)計(jì)工程師將光伏組件的總?cè)萘颗涞帽饶孀兤魅萘看笠恍?,這種情況被稱為超配。影響超配的因素有哪些?超配對(duì)光伏電站設(shè)備安全是否有影響,該如何設(shè)計(jì)超配比?在北極星太陽能光伏網(wǎng)主辦的第三屆
在光伏系統(tǒng)建設(shè)中,設(shè)計(jì)工程師將光伏組件的總?cè)萘颗涞帽饶孀兤魅萘看笠恍?,這種情況被稱為超配。影響超配的因素有哪些?超配對(duì)光伏電站設(shè)備安全是否有影響,該如何設(shè)計(jì)超配比?
 
在北極星太陽能光伏網(wǎng)主辦的“第三屆光伏電站質(zhì)量高峰論壇”上,海潤(rùn)光伏目開發(fā)總監(jiān)于霄童以甘肅白銀某項(xiàng)目為例對(duì)此作了詳細(xì)分析。
 
討論為什么研究超配比之前,先看一下國(guó)內(nèi)光伏電站的標(biāo)稱方式。我們一般用光伏組件的最大功率來標(biāo)稱電站,即多少兆瓦,這是指峰值功率。光伏組件峰值功率的測(cè)定是有前提條件的,就是在標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試條件下,AM1.5,1000瓦每平方米的太陽輻照率,這時(shí)光伏的輸出功率才是標(biāo)定光伏電站的功率。
 
影響標(biāo)稱功率有三個(gè)因素:大氣質(zhì)量、電池溫度、太陽輻照強(qiáng)度。
 
大氣質(zhì)量和電池溫度影響因素比較多,很難做定量的標(biāo)定。
 
從光伏組件標(biāo)稱功率的標(biāo)準(zhǔn)來看,太陽的輻照強(qiáng)度基本要滿足1000瓦每平方米,出現(xiàn)功率最大輸出的可能性是比較大的。
 
為什么要研究光伏和逆變器的配比?原因是,通過光配比可以提高項(xiàng)目的投資收益,有利于電網(wǎng)的調(diào)度。包括政府機(jī)關(guān)、政府部門對(duì)國(guó)內(nèi)光伏電站建設(shè)的總體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)目前都是采用直流標(biāo)稱功率,在交流側(cè)這個(gè)信息是缺失的。因此在電網(wǎng)調(diào)度時(shí),對(duì)光伏電站實(shí)際的出力數(shù)據(jù)落差范圍比較大。而在項(xiàng)目建設(shè)和交易過程中,各相關(guān)方在光伏和逆變器配比方面是有很多異議的,這也會(huì)影響到整個(gè)項(xiàng)目推進(jìn)的效率。
 
我們以甘肅省白銀市的某個(gè)項(xiàng)目作為案例來研究太陽輻照度。甘肅白銀是屬于二類資源地區(qū),但是實(shí)際太陽輻照度比較好,能接近一類地區(qū)的太陽輻照,光照傾角是30度。
 
從PVSYST模擬計(jì)算出來的輻照度可以看出在太陽輻照度上達(dá)到1000瓦每平方米以上,1月和12月沒有,2月份到11月份是有機(jī)會(huì)達(dá)到1000瓦每平方米以上。
 
這就會(huì)帶來一些問題:
 
首先,我們?cè)跇?biāo)稱光伏電站功率的時(shí)候用的是理想狀態(tài)下的標(biāo)稱數(shù)據(jù),實(shí)際狀態(tài)和它偏差是很大的。
 
其次,太陽輻照度是隨時(shí)間波動(dòng),而光伏組件在高功率的下工作的時(shí)間段也是隨時(shí)間波動(dòng)的,而且時(shí)間段是非常少的。
 
再次,直流側(cè)損耗。假設(shè)太陽輻照度非常強(qiáng),即使超過1000瓦每平方米,但是在直流側(cè)有損耗,實(shí)際能達(dá)到逆變器這一端的直流功率也是達(dá)不到標(biāo)稱功率的。
 
此外,溫度影響。溫度影響對(duì)于整個(gè)光伏實(shí)際的影響是非常大的,我們現(xiàn)在研究的是在高功率情況下的光伏組件的輸出。在這種情況下,一般溫度都會(huì)比較高,由于溫度比較高可能對(duì)于整個(gè)光伏組件前端直流系統(tǒng)效率的影響能達(dá)到10%以上。
 
重要的是,太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率實(shí)際上是逐年衰減的,這樣的話所謂的超配比也是每年逐漸下降。
 
以上原因會(huì)導(dǎo)致電站實(shí)際輸出與標(biāo)稱存在差異,且輸出功率逐年降低。
 
 
這個(gè)圖就是實(shí)際輸出的情況,在630千瓦的逆變器上面接入690千瓦的光伏直流組件,也就是說超配比接近10%??梢钥吹?,即使在超配了10%的情況下實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也沒有達(dá)到逆變器最大直流輸出功率690千瓦,也就是說研究?jī)?yōu)化配比是可行的。
 
超配對(duì)設(shè)備壽命是不是有影響?這也是我們非常關(guān)心的問題。
 
目前市場(chǎng)的主流逆變器產(chǎn)品,都是可以滿足超額運(yùn)行的,但是這個(gè)前提是在一定的溫度條件下。
 
第二個(gè)就是根據(jù)光伏的輸出特性,光伏的IV曲線是連續(xù)可調(diào)的,通過逆變器的MPPT功能,對(duì)逆變器來說不存在過流的安全隱患。
 
在高配比的情況下,即便超過了逆變器可以輸入的最大功率,但因?yàn)樗臅r(shí)間非常短,對(duì)逆變器的影響幾乎是不存在的。所以我們認(rèn)為超配對(duì)于整個(gè)電站的設(shè)備的安全來說沒有什么問題。
 
如何設(shè)計(jì)超配比?
 
有三個(gè)方面是最主要的,光照資源,直流側(cè)的系統(tǒng)效率還有逆變器選型。
 
首先看光照資源,光照資源太陽強(qiáng)度會(huì)直接影響到直流的輸出功率,也就會(huì)直接影響到配比的選擇。
 
直流側(cè)的系統(tǒng)效率有很多影響因素,包括灰塵遮擋、適配、線損、溫度,還有衰減,所以直流系統(tǒng)效率在超配的比例設(shè)計(jì)中起到非常重要的作用。
 
逆變器的選型。傳統(tǒng)的概念上,我們認(rèn)為集中式的逆變器的冗余度比組式的更好一點(diǎn),市場(chǎng)上很多組串式逆變器超配比也能達(dá)到10%、20%。
 
我們研究這些的最終目的是要把度電成本降到最小化。
 
首先看一下光照資源對(duì)光伏系統(tǒng)的影響,我選了四個(gè)地區(qū),一類地區(qū)哈密,二類地區(qū)是甘肅白銀、云南建水,三類地區(qū)是上海。
 
實(shí)際上三類地區(qū)在低功率輻照度的情況下差別是不大的,唯一的區(qū)別是在600瓦到1100瓦每平方米的太陽輻照度下,幾類地區(qū)的光照時(shí)數(shù)的差異就很明顯了。哈密是非常高的,其次是甘肅白銀和云南建水,到上海高功率區(qū)間太陽輻照時(shí)非常短。不同頻率能接收到太陽的總輻射量在600瓦到1100瓦范圍內(nèi)是一個(gè)非常主要的差異點(diǎn)。
 
云南屬于二類地區(qū),但它能接收到的太陽輻射強(qiáng)度在1050以上的范圍里,甚至高于一類地區(qū)的太陽輻照強(qiáng)度。也就是說不能單純地僅憑一類和二類資源區(qū)分類來確定它的配比,還是需要具體項(xiàng)目具體分析。
 
 
這是直流系統(tǒng)效率各個(gè)環(huán)節(jié)的概算,這里考慮的是光照大于1000瓦每平方米的情況下,溫度對(duì)于系統(tǒng)效率的影響。甘肅整個(gè)地區(qū)環(huán)境溫度不是特別高,所以在1000瓦每平方米的影響下,系統(tǒng)效率損失是6.8%。如果溫度很高的地區(qū),光照資源又比較強(qiáng),電池工作的溫度會(huì)非常高,可能達(dá)到六七十度,在這種情況下,溫度的系統(tǒng)效率的損失可以達(dá)到10%以上。
 
根據(jù)系統(tǒng)效率和可以收集到的太陽輻射的數(shù)據(jù),我們理論計(jì)算出來對(duì)于甘肅白銀這個(gè)項(xiàng)目,它的最大功率的輸出是在645.1千瓦,這個(gè)是直流端的輸出,跟實(shí)測(cè)的657.17千瓦基本一致。
 
小結(jié):光伏逆變器配置比例與光照資源有關(guān),但并非絕對(duì)相關(guān)。主要影響因素有很多,包括海拔、緯度、晴空指數(shù)、傾角等等。具體項(xiàng)目需要具體分析,但是至少10%的超配是可行的,而且這個(gè)10%針對(duì)所有的項(xiàng)目基本上都是可行的。重要的是光伏逆變器的配比,隨著電站的運(yùn)行年限會(huì)逐年降低。
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責(zé)任編輯:lixin

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