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? ? ? 太陽能發電電池組件容量與逆變器的容量比,被稱為容配比。在電池組件與逆交器的配置設計中,我們一直按照光伏方陣容量與逆變器容量以1: 1的容配比進行設計,但在實際應用中,由于太陽能發電系統組件功率的衰減、灰塵遮擋以及線路損耗的存在,再加上不同地區的光照條件差異,為了最優化系統收益,有經驗的設計工程師會把電池組件的總容量配得比逆變器容量大-些,使系統的容配比大于1 : 1,這種情況被稱為超配設計。適當的超配設計,將有利于提高系統的發電量,有利于提升系統的整體經濟收益。
1.影響系統容配比的主要因素
? ? 合理的容配比設計,需要結合具體項目的情況綜合考慮,其主要影響因素包括輻照度、系統損耗、組件安裝角度等方面。
? ? (1)不同區域輻照度不同我國太陽能資源分為四類地區,不同區域輻照度差異很大。即使在同一資源地區,不同的地方全年輻射量也有較大差異。例如,同是一類資源區的西藏噶爾地區和青海格爾木地區,噶爾地區的全年輻射量為7998MJ/m2, 比格爾木地區的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)系統損耗在光伏發電系統中,能量從太陽輻射到電池組件,經過直流電纜、匯流箱、直流配電箱等到達逆變器,當中各個環節都有損耗。如圖8-1 所示,直流側損耗通常在7%~12%,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。
? ? (3)組件安裝角度不同傾斜角安裝的組件所接收到的輻照度不同,如某些分布式屋頂多采用平鋪的方式,則在使用相同容量的組件時,實際輸出容量比有一定傾斜角的要低些。
2.組件超配設計的方式
? ? 組件超配設計分為補償超配和主動超配兩種方式,補償超配就是通過提高組件容量,補滿負荷工作的需要。主動超配就是在進行了補償超配的償各種原因引起的系統損耗,使光伏方陣的實際輸出最大容的基礎上,進一步提高光伏方陣的容量,量能滿足逆變器按最大輸入功率提高光伏系統滿載工作的時間。當然主動超配時,逆變器系統在中午光照較好時段可能會發生一定時間內的限功率運行,但整個光伏系統在壽命周明運行中可使LCOE (電力供應平準化成本)達到最低值,即收益最大化。
? ? (1)補償超配
? ? ?由于光優系統中的系統損耗客觀存在,通過適當提升組性配比,補償能量在傳輸過程中的系統損耗,使得逆變器可達到滿功率工作的狀態,這就是光伏系統補償超配方案的設計思路。
? ?(2)主動超配
? ??在補償超配使得逆變器部分時間段達到滿載工作后,繼續增加光伏組件容量通過主動延長逆變器滿載工作時間,在增加的組件投入成本和系統發電收益之間尋找平衡點,實現LCOE最小,這就是光伏系統主動超配方案設計思路。
在主動超配的情況下,由于受到逆變器額定功率的影響,在組件實際功率高于逆變器額定功率的時段內,系統將以逆變器額定功率工作:在組件實際功率小于逆變器額定功率的時段內,系統將以組件實際功率工作。最終所產生的系統實際發電量曲線將出現“削頂”現象。????
主動超配方案設計,系統會存在部分時間段內處于限發工作,此段時間內逆變器控制組件工作偏離實際最大功率點。但是,在合適的容配比值下,系統整體的LCOE是最低的,即收益是最大的。????
補償超配、主動超配與LCOE的關系是這樣的:LCOE隨著容配比的提高不斷下降,在補償超配點,系統LCOE 沒有到達最低值,進一步提高容配比到主動超配點,系統的LCOE達到最低。再繼續提高容配比后,LCOE 則會升高。因此,主動超配點是系統最佳容配比值。
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