光伏電站容量配比分析研究

鄭志華　郭慶　黃寧

前言：隨著光伏電站平價上網時代的正式來臨，光伏電站的成本成為平價上網的關鍵因素之一，如何在現有已經透明的市場化價格中脫穎而出，成為光伏業(yè)界不斷討論的問題。從目前設計的角度來看，光伏電站榮配比的合理設計，成為光伏電站節(jié)省成本的一個突破點。

關鍵詞：光伏電站;容量配比;分析

光伏電站最優(yōu)容量配比的影響因素包括：輻照度、電站效率、逆變器超發(fā)能力、電站綜合單價以及光伏組件衰減等

光伏組件容量和逆變器容量比，習慣稱為容配比。光伏應用早期，系統(tǒng)一般按照1：1的容配比設計，但一定程度的提升光伏組件容量，將會有利于提升系統(tǒng)的整體經濟效益。

直流側補償超配

通過提高組件容量，補償各種原因引起的損耗部分，使逆變器的實際輸出最大功率達到逆變器的額定功率

系統(tǒng)損耗;光伏系統(tǒng)中，能量從太陽輻射到光伏組件，經過直流電纜、匯流箱到達逆變器，當中各個環(huán)節(jié)都有損耗。直流側損耗通常在13.13%左右，逆變器損耗約1.5%，總損耗約為14.63%。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87%左右，降低了逆變器和系統(tǒng)的利用率。

光伏系統(tǒng)直流側各環(huán)節(jié)損耗組成

（1）、灰塵、雨水遮擋——5%

（2）、組件溫度升高——4.37%

（3）、組件串聯不匹配——2%

（4）、逆變器的功率損耗——1.5%

（5）、直流電纜損耗——1.7%

直流側補償超配與主動超配

由上分析可見，選擇合適的系統(tǒng)容配比需要考慮諸多因素，為了進一步說明這個問題，這里將超配分為兩部分，一是通過提高組件容量，補償各種原因引起的損耗部分，使逆變器的實際輸出最大功率達到逆變器的額度功率，定義為補償超配。同時進一步提高組件的容量，提高系統(tǒng)滿載工作時間，定義為主動超配。主動超配時，系統(tǒng)在中午光照較好時段存在一定時間的限功率運行，但系統(tǒng)的度電成本達到最低值，即收益最大化。

（a）補償超配前? ? ? ? ? ?（b）補償超配后

補償超配前后光伏逆變器輸出功率對比? 如圖所示，通過將容配比從1：1提升到1.1：1，使得逆變器在光照最好的時候能達到滿載輸出。提高了逆變器的利用率。

為了彌補光伏電站直流側約14.63%總損耗，保證逆變器長期在額定功率下運行，組件需要超裝約30MW共計109120塊275組件。此時容量配比為1：1.15

現階段行業(yè)內逆變器及箱變均可以實現長期正常運行情況下1.1倍的過負荷能力，所以電站容量配比在1：1.25時電站可以正常運行，此時組件需要超裝約50MW共計181852塊275組件。

通過合理的超配方案設計，可以實現對光伏系統(tǒng)的優(yōu)化，發(fā)電量進一步提升，系統(tǒng)度電成本進一步降低，投資方整體收益進一步提升。

反之，在裝機容量確定的情況下。最佳比例的超配將會大大節(jié)省逆變器、變壓器以及電纜的成本。

建議：

1）在組件超配方案設計中，需要考慮當地光照條件、系統(tǒng)損耗、鋪設傾斜角度等因素的影響，確定逆變器直流側輸入功率的大小。

2）逆變器的性能和選型也十分重要。根據逆變器的技術參數，充分利用逆變器的過載能力，最大程度的提高容配比

3）考慮組件首年的衰減。組件首年衰減較大，一般多晶在2.5%左右，單晶在3%左右。將這部分衰減放入系統(tǒng)，可以大大提升系統(tǒng)的容配比。

4）利用軟件進行模擬，不同比例的容配比得出不同的發(fā)電量，即使損失部分發(fā)電量但最終能夠達到最佳的收益率，就可以得出最佳的容配比。

光伏電站容配比的設計為各個企業(yè)帶來了一個降低成本的突破口，充分利用組件及逆變器的輸入輸出特性，在不降低發(fā)電量的情況下，降低光伏電站的投資成本，助推光伏電站平價上網時代的來臨。