從光伏系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計中挖掘效益

當(dāng)前，我國分布式光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到蓬勃發(fā)展，并且國家對分布式光伏發(fā)電政策的扶持力度不斷加大，越來越多的人們開始關(guān)注光伏產(chǎn)業(yè)各項信息。而在光伏行業(yè)中常被忽視的是光伏系統(tǒng)的設(shè)計，殊不知光伏系統(tǒng)的設(shè)計不當(dāng)會嚴重影響系統(tǒng)發(fā)電的收益。關(guān)于光伏系統(tǒng)設(shè)計的其他因素在之前的文章有詳細描述，本文繼續(xù)從系統(tǒng)角度出發(fā)，結(jié)合光伏系統(tǒng)的 “心臟”——光伏逆變器，闡述提高系統(tǒng)收益的優(yōu)化設(shè)計需特別關(guān)注的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計考量，希望能給關(guān)注分布式光伏發(fā)電的人群提供一些參考。

系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計考量

組件超配設(shè)計

光伏組件標(biāo)稱的功率是在標(biāo)準(zhǔn)測試條件（STC）下測得的（即光照強度1000W/m^2，電池溫度25℃，光譜AM=1.5），但很多地方的光照強度達不到1000W/m^2，這就會導(dǎo)致組件輸出功率變低，下圖為兩種不同測試條件下光伏組件的輸出功率

一般在分布式項目集中的東南沿海地區(qū)，光照條件都很難達到標(biāo)準(zhǔn)測試條件，以至于組件輸出功率一般達不到標(biāo)稱功率的條件，且大部分時間在80%以內(nèi)。為避免逆變器資源浪費，通常會考慮組件的適當(dāng)超配。

目前國內(nèi)按照日照輻射區(qū)域劃分為三大類，如下圖:

資源區(qū)

各資源區(qū)所包括的地區(qū)

I類資源區(qū)

寧夏，青海海西，甘肅嘉峪關(guān)、武威、張掖、酒泉、敦煌、金昌，新疆哈密、塔城、阿勒泰、克拉瑪依，內(nèi)蒙古赤峰、通遼、興安盟、呼倫貝爾以外地區(qū)

II類資源區(qū)

北京，天津，黑龍江，吉林，遼寧，四川，云南，內(nèi)蒙古赤峰、通遼、興安盟、呼倫貝爾，河北承德、張家口、唐山、秦皇島，山西大同、朔州、祈州，陜西榆林、延安，青海、甘肅、新疆除I類外其他地區(qū)

III類資源區(qū)

除I、II類資源區(qū)以外的其他地區(qū)

根據(jù)不同的日照資源區(qū)，建議的組件和逆變器的超配比如下

I類資源區(qū)組件和逆變器按1:1配置。

II類資源區(qū)組件和逆變器按1.1:1.0配置。

III類資源區(qū)組件和逆變器按 (1.2～1.3) : 1配置。

并網(wǎng)點接入光伏容量

對于工商業(yè)屋頂項目而言，并網(wǎng)點處光伏容量的接入十分講究，特別是大型工廠的屋頂項目。光伏的接入打破了工廠配電系統(tǒng)既有的平衡，使工廠從配電網(wǎng)獲取的有功功率減少，配電網(wǎng)（支路）出口處的功率因數(shù)亦相應(yīng)降低，導(dǎo)致力調(diào)電費增加，甚至出現(xiàn)不允許并網(wǎng)的情況。

功率因數(shù)的計算公式如下

其中η為功率因數(shù)，P為有功功率，Q為無功功率。工廠滿負荷運轉(zhuǎn)時，對P和Q的需求是一定的，當(dāng)光伏接入后，由于光伏是以純有功輸出，則使工廠從配電網(wǎng)獲取的有功P減少，而無功Q不變，故功率因數(shù)η降低。所以可以得出接入的光伏容量越大，則功率因數(shù)降低的越多。

根據(jù)經(jīng)驗分析，如并網(wǎng)點是選擇在變壓器出口處，則建議光伏電站的容量不宜超過變壓器供電區(qū)域內(nèi)最大負荷的25%，如下圖所示

如并網(wǎng)點是選擇在某條具有獨立無功補償設(shè)備的支路，則建議光伏電站容量不宜超過該支路下最大負荷的25%，如下圖所示

并網(wǎng)點電壓

并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定與否直接影響到逆變器能否穩(wěn)定發(fā)電。不同的并網(wǎng)環(huán)境，對并網(wǎng)點電壓的變化差異都很大。并網(wǎng)點電網(wǎng)環(huán)境主要分成以下幾類:

1、廠區(qū)電網(wǎng)電變壓器就近接入國家電網(wǎng)，并網(wǎng)點在變壓器低壓出口或某條支路上。這類并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定且諧波含量低，逆變器一般不會脫網(wǎng)。

2、城市電網(wǎng)由城市區(qū)域的大變壓器進行供電，再接入國家電網(wǎng)，供電能力較強。這類并網(wǎng)點白天電壓穩(wěn)定，有利于逆變器并網(wǎng)。

3、農(nóng)村電網(wǎng)遠離上級變壓器，且處在電網(wǎng)末端，線路阻抗大。這類并網(wǎng)點電壓較弱，波動性較大，逆變器有可能脫網(wǎng)。

4、偏遠山區(qū)獨立電網(wǎng):多由小型水電站發(fā)電，不接入國家電網(wǎng)。這類并網(wǎng)點電壓最弱，電壓波形性及諧波含量較高，逆變器需有很強的適應(yīng)性才能正常工作。

由于安裝光伏之后并網(wǎng)點電壓會升高，在光伏設(shè)計之初，建議設(shè)計人員先到項目現(xiàn)場測試并網(wǎng)點電壓值。如果發(fā)現(xiàn)沒有安裝光伏，但并網(wǎng)點電壓值已經(jīng)很高的情況下，在并網(wǎng)后很大程度會出現(xiàn)脫網(wǎng)、過壓降載等現(xiàn)象，使光伏系統(tǒng)不能工作在最大功率點的狀態(tài)。以單相并網(wǎng)點為例，如果沒接光伏系統(tǒng)，測得的電壓已達到260V以上，不建議再做該項目。

關(guān)于系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的考量，在上述已列舉了三大需考量的因素，分別為組件超配設(shè)計、并網(wǎng)點接入光伏容量以及并網(wǎng)點電壓的考量，相信對光伏系統(tǒng)的設(shè)計最優(yōu)起著一定的參考作用。

來源中國電力網(wǎng)