淺談“非主流”光伏技術(shù)（九）：組件和逆變器的搭配

前言

在與很多設(shè)計(jì)院進(jìn)行技術(shù)交流時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員在逆變器和組件的匹配上還是略顯保守；有的直接按照廠家所謂的“超配”系數(shù)來設(shè)計(jì)組件串并聯(lián)。在筆者看來這樣的設(shè)計(jì)并不科學(xué)。本文就如何配置組件和逆變器展開討論。

1．組件的測(cè)試條件

我們?cè)诮M件廠家提供的參數(shù)表中看到的260W／305W／310W／315W等都是STC下測(cè)得的數(shù)據(jù)。STC是世界公認(rèn)的地面光伏組件標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件

AM＝1．5；1000W／㎡；25oC。

其中

AM指air－mass（大氣品質(zhì)），定義是Path－length through the atmosphere relative to vertical thickness of the atmosphere，有一種解釋是光線通過大氣的實(shí)際距離比上大氣的垂直厚度。AM1．5，即指光線通過大氣的實(shí)際距離為大氣垂直厚度的1．5倍。

這里需要著重闡述一下

大氣質(zhì)量為零的狀態(tài)（AM＝0），指得是在地球外空間接收太陽光的情況，適用于人造衛(wèi)星和宇宙飛船等應(yīng)用場(chǎng)合。太陽光在其到達(dá)地球的平均距離處的自由空間中的輻射強(qiáng)度被定義為太陽能常數(shù)，取值為1367W／m2

大氣質(zhì)量為1的狀態(tài)（AM＝1），是指太陽光直接垂直照射到地球表面的情況，其入射光功率為925W／m2。相當(dāng)于晴朗夏日在海平面上所承受的太陽光。這兩者的區(qū)別在于大氣對(duì)太陽光的衰減，主要包括臭氧層對(duì)紫外線的吸收、水蒸氣對(duì)紅外線的吸收以及大氣中塵埃和懸浮物的散射等。

AM和太陽能功率是反比關(guān)系，AM越大說明大氣中的塵埃、懸浮物、水汽越多，對(duì)太陽能量的吸收、散射、折射越多。霧霾天里AM的數(shù)值可能到4－5．

以上兩張圖不作贅述，不同天氣不同溫度，同樣一塊組件的實(shí)際輸出功率也是不一樣的。所以廠家的參數(shù)表里面同時(shí)也提供了NOCT這個(gè)數(shù)據(jù)。

（Nominal Operating Cell Temperature）太陽電池標(biāo)稱工作溫度。NOCT同樣也給了設(shè)計(jì)人員一定的參考。

2．逆變器認(rèn)識(shí)的一些誤區(qū)

一臺(tái)40kW的逆變器的參數(shù)手冊(cè)上說最大直流輸入功率44kW，這是什么意思？是直流側(cè)的輸入不能超過44KW么？如果超過了會(huì)怎么樣？

對(duì)于第一個(gè)問題，這個(gè)最大的直流輸入功率為44KW，是指，逆變器的最大承受的直流功率為44KW，不能再超過這個(gè)值。在配置電池板的時(shí)候，可能考慮到電壓或者實(shí)際問題，在合理配置電池板。還有44KW是一般是指逆變器的輸出功率，因?yàn)槟孀兤饔袚p耗，所以直流輸入功率會(huì)高點(diǎn)。當(dāng)超過這個(gè)限值時(shí)，其實(shí)也沒什么關(guān)系，逆變器會(huì)降功率限值在44KW這個(gè)功率的，會(huì)對(duì)電池板有點(diǎn)浪費(fèi)。再者就是逆變器會(huì)有直流電流過流保護(hù)。

上表是古瑞瓦特40KW組串式逆變器的參數(shù)表，40KVA指的是逆變器的視在功率或者也叫容量，因?yàn)椴⒕W(wǎng)逆變器的功率因數(shù)可以認(rèn)為是1。所以是40KVA，如果假設(shè)功率因數(shù)是0．9。那么要這么表述40KVA／36KW．

古瑞瓦特40KW組串式逆變器的輸出電壓是480V，這個(gè)電壓是美標(biāo)電壓，一般寫成227／480V；跟我們國家230／400V是有一點(diǎn)區(qū)別的。為什么使用美標(biāo)電壓，主要是為了減小電流，減少損耗，提升逆變器效率。這類逆變器只能用在帶升壓的光伏系統(tǒng)中，比如10／35KV并網(wǎng)。如果打算380V并網(wǎng)，那么就不能使用這款逆變器了。

要使用下圖中30KW、33KW這兩款機(jī)器，輸出電壓為230／400V。

其實(shí)這3款機(jī)器沒有結(jié)構(gòu)差異，可以說95％的元器件是一樣的，區(qū)別在于輸出電壓。大家可以發(fā)現(xiàn)，33KW和40KW逆變器輸出電流是一樣的50A

對(duì)于三相電氣設(shè)備，視在功率＝輸出電流＊輸出電壓。

40KW逆變器50＊1．732＊480＝41．5KW

33KW逆變器50＊1．732＊380＝32．9KW

30KW逆變器45．5＊1．732＊400＝29．94KW

目前基本上所有的逆變器廠家都用“視在功率＝輸出電流＊輸出電壓”這個(gè)公式定義逆變器的功率。但是也有一些廠家用逆變器能接入最大組件功率（STC環(huán)境）來定義逆變器容量，這樣有些不科學(xué)，會(huì)讓設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)失誤。

3．組件匹配模型

逆變器如何搭配組件，筆者收集蘇州一個(gè)500KW的分布式電站的2015全年氣象站數(shù)據(jù)，收集要素為時(shí)間（每分鐘掃描一次）風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度、組件溫度（背板溫度）、日照強(qiáng)度。如下表

1月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，1月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在1230左右，背板溫度20度左右。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為170W左右。如果把40KW逆變器接滿組件，24塊組件一串×8路＝192塊；此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為33KW。

2月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，2月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在1230左右，背板溫度10度左右。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為70W左右。如果把40KW逆變器接滿組件，24塊組件一串×8路＝192塊；此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為13．44KW。

3月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，3月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在1230左右，背板溫度45－50度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為182W左右。如果把40KW逆變器接滿組件，24塊組件一串×8路＝192塊；此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為34．9KW。

作者張喆