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光伏系統設計中的組件超配與投資收益提升

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年12月30日  

過去,光伏系統的容量按直流功率定義,而現在則按并網交流功率,過去光伏-逆變器容量比為1:1,現在為1.2:1,甚至更高這是國內光伏行業著名專家王斯成老師在2014年的一次研討會上給大家介紹的,同時王老師進一步分析說:通過提高容配比,如10MW光伏電站超配到12MW,每年可增加收益256萬元,新增投資IRR(內部收益率)大于28%。


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,系統一般按照1:1的容配比設計。在應用研究中發現,以系統平均化度電成本(LevelizedCostOfElectricity,LCOE)最低為標準衡量系統最優,在各種光照條件、組件鋪設傾斜角度等情況下,達到系統最優的容配比都大于1:1。也就是說,一定程度的提升光伏組件容量,有利于提升系統的整體經濟效益,這就是我們談的組件超配。


一、系統容配比主要影響因素


合理的容配比設計,需要結合具體項目的情況,綜合考慮,主要影響因素包括輻照度、系統損耗、組件安裝角度等方面,具體分析如下。


1、不同區域輻照度不同


根據國家氣象局風能太陽能評估中心劃分標準,將我國太陽能資源地區分為四類,不同區域輻照度差異較大。即使在同一資源地區,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%。意味著相同的系統配置,即相同的容配比下,噶爾地區的發電量比格爾木高17%。若要達到相同的發電量,可以通過改變容配比來實現。


2、系統損耗


光伏系統中,能量從太陽輻射到光伏組件,經過直流電纜、匯流箱、直流配電到達逆變器,當中各個環節都有損耗。如圖1所示,直流側損耗通常在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的利用率。


圖1:光伏系統各環節損耗組成


3、組件安裝角度


不同角度安裝的組件所接收到的輻照度不同,如分布式屋頂多采用平鋪的方式,則相同容量的組件,輸出能量比有一定傾角的低。


二、補償超配與主動超配


由上分析可見,選擇合適的系統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,提高系統滿載工作時間,定義為主動超配。主動超配時,系統在中午光照較好時段存在一定時間的限功率運行,但系統的LCOE達到最低值,即收益最大化。


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