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光伏系统的组件容量超配设计

光伏系统的组件容量超配设计

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-07-03 12:09    浏览量:

电池组件容量与逆变器的容量比,被称为容配比。在电池组件与逆交器的配置设计中,我们一直按照光伏方阵容量与逆变器容量以1: 1的容配比进行设计,但在实际应用中,由于光伏系统组件功率的衰减、灰尘遮挡以及线路损耗的存在,再加上不同地区的光照条件差异,为了最优化系统收益,有经验的设计工程师会把电池组件的总容量配得比逆变器容量大-些,使系统的容配比大于1 : 1,这种情况被称为超配设计。适当的超配设计,将有利于提高系统的发电量,有利于提升系统的整体经济收益。

光伏系统的组件容量超配设计

 

1.影响系统容配比的主要因素

合理的容配比设计,需要结合具体项目的情况综合考虑,其主要影响因素包括辐照度、系统损耗、组件安装角度等方面。

(1)不同区域辐照度不同我国太阳能资源分为四类地区,不同区域辐照度差异很大。即使在同一资源地区,不同的地方全年辐射量也有较大差异。例如,同是一类资源区的西藏噶尔地区和青海格尔木地区,噶尔地区的全年辐射量为7998MJ/m2, 比格尔木地区的6815MJ/m2高17%,意味着相同的系统配置,即相同的容配比下,噶尔地区的发电量比格尔木高17%。若要达到相同的发电量,可以通过改变容配比来实现。

(2)系统损耗在光伏发电系统中,能量从太阳辐射到电池组件,经过直流电缆、汇流箱、直流配电箱等到达逆变器,当中各个环节都有损耗。如图8-1 所示,直流侧损耗通常在7%~12%,逆变器损耗约1%,总损耗约为8%~ 13% (此处所说的系统损耗不包括逆变器后面的变压器及线路损耗部分)。也就是说,在组件容量和逆变器容量相等的情况下,由于客观存在的各种损耗,逆变器实际输出最大容量只有逆变器额定容量的90%左右,即使在光照最好的时候,逆变器也没有满载工作。降低了逆变器和系统的利用率。

光伏系统的组件容量超配设计

(3)组件安装角度不同倾斜角安装的组件所接收到的辐照度不同,如某些分布式屋顶多采用平铺的方式,则在使用相同容量的组件时,实际输出容量比有一定倾斜角的要低些。

2.组件超配设计的方式

组件超配设计分为补偿超配和主动超配两种方式,补偿超配就是通过提高组件容量,补满负荷工作的需要。主动超配就是在进行了补偿超配的偿各种原因引起的系统损耗,使光伏方阵的实际输出最大容的基础上,进一步提高光伏方阵的容量,量能满足逆变器按最大输入功率提高光伏系统满载工作的时间。当然主动超配时,逆变器系统在中午光照较好时段可能会发生一定时间内的限功率运行,但整个光伏系统在寿命周明运行中可使LCOE (电力供应平准化成本)达到最低值,即收益最大化。

(1)补偿超配

由于光优系统中的系统损耗客观存在,通过适当提升组性配比,补偿能量在传输过程中的系统损耗,使得逆变器可达到满功率工作的状态,这就是光伏系统补偿超配方案的设计思路。

(2)主动超配

在补偿超配使得逆变器部分时间段达到满载工作后继续增加光伏组件容量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。

在主动超配的情况下,由于受到逆变器额定功率的影响,在组件实际功率高于逆变器额定功率的时段内,系统将以逆变器额定功率工作:在组件实际功率小于逆变器额定功率的时段内,系统将以组件实际功率工作。最终所产生的系统实际发电量曲线将出现“削顶”现象。

主动超配方案设计,系统会存在部分时间段内处于限发工作,此段时间内逆变器控制组件工作偏离实际最大功率点。但是,在合适的容配比值下,系统整体的LCOE是最低的,即收益是最大的。

补偿超配、主动超配与LCOE的关系是这样的:LCOE随着容配比的提高不断下降,在补偿超配点,系统LCOE 没有到达最低值,进一步提高容配比到主动超配点,系统的LCOE达到最低。再继续提高容配比后,LCOE 则会升高。因此,主动超配点是系统最佳容配比值。

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