平價上網(wǎng)：光伏系統(tǒng)超配設(shè)計需要注意的幾個問題

:隨著光伏組件價格的急劇下降，光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計理念也在發(fā)生改變，在追求發(fā)電量的最大化的同時，還需要考慮投入成本，兩者之間需要達到一個平衡點。目前行業(yè)比較關(guān)注的是系統(tǒng)的容配比，通過對容配比進行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，可以提高發(fā)電量和經(jīng)濟效益，并且還可以降低度電成本LCOE，其中容配比的優(yōu)化和很多因素有關(guān)，如項目地的氣象條件、組件選型、組件安裝方式、逆變器的選型等等。其實對于不同的項目地點，由于站點的環(huán)境不同，那么最佳容配比的設(shè)置也是不同的。筆者參閱了國外的相關(guān)研究，并從容配比增加后帶來的影響以及容配比設(shè)計需要考慮的因素進行簡單的闡述！

（來源：微信公眾號“坎德拉學(xué)院” ID：pvmeng）

一、容配比增加后的影響

1、逆變器層面

當(dāng)逆變器直流側(cè)光伏容量升高后，光伏陣列的功率和電流都會有一定的提高，特別是早晚時段，因為輻照度較低，容配比增加帶來的發(fā)電功率增益是非常明顯的。而在中午時段，直流側(cè)的最大輸出功率可能會超過逆變器的最大允許輸入功率，此時就會出現(xiàn)削峰現(xiàn)象。

例如下圖，在青海地區(qū)，某光伏電站使用集中式500kW逆變器，當(dāng)系統(tǒng)的容配比在0.99時，不管是晴天高輻照時段還是陰天低輻照時段，光伏出力均在逆變器允許的功率以下，如果外部不存在電網(wǎng)限電影響，光伏陣列就可以滿負(fù)荷運行。但是當(dāng)容配比達到1.21時，在晴天高輻照時段就出現(xiàn)了削峰現(xiàn)象，并帶來一定的棄光損失。

逆變器限負(fù)荷一般是通過轉(zhuǎn)移最大功率點位置，此時光伏陣列的工作電壓升高，工作電流降低。通常來說，逆變器若長時間工作在此種情況下，內(nèi)部溫度比正常運行時會有一定的升高，此時需要靠內(nèi)部風(fēng)扇運行以達到散熱或改善逆變器的自然通風(fēng)條件，提高逆變器的過載能力，避免因溫度過高進一步導(dǎo)致逆變器允許運行的功率降低，并帶來更多的棄光損失。

圖 左）高輻照條件右）低輻照條件

綜上可知，系統(tǒng)容配比的增加對于逆變器層面的影響主要表現(xiàn)在逆變器的過載損失，同時也需要較好的散熱條件。

2、經(jīng)濟性方面

通過選擇合理的容配比，可以實現(xiàn)最佳的投資收益率和最低的度電成本。對于一個優(yōu)化設(shè)計的光伏電站，由于測算所用的氣象數(shù)據(jù)一般來源于典型氣象年，由于實際的光照條件可能比典型氣象年的要好，那么在光伏電站運行最初的幾年內(nèi)，若遇到氣象大年，輻照水平特別好，可能會導(dǎo)致有較多的棄光損失。

從全生命周期的角度考慮，由于組件逐年衰減，按首年2.5%，逐年0.7%來算，運行5年以上，理論衰減率會達到5%以上，那么后期因容配比提高的所產(chǎn)生的收益會逐年呈現(xiàn)出來，特別是輻照資源較低的地區(qū)，增益會更加明顯。

二、容配比設(shè)計需要關(guān)注的幾個影響因素

-項目地位置：緯度、海拔、地貌（坡度、障礙物）、項目地周邊環(huán)境，這些信息主要用來確定組件的最佳安裝傾角（對于固定支架系統(tǒng)來說）、組件的方位角和前后間距。海拔高度對逆變器的性能有一定影響，如果海拔超過了一定限度，逆變器就會降容運行，高海拔地區(qū)，超配設(shè)計需要重點關(guān)注逆變器的降容。

-氣候條件：輻照水平、環(huán)境溫度、風(fēng)速、降雨量、降雪量；對于不同類型的組件和安裝方式，氣象數(shù)據(jù)會影響光伏電站的發(fā)電量和出力曲線。典型氣象年的輻照水平、環(huán)境溫度是多年的統(tǒng)計值，而實際情況在一定程度上是不確定的，那么最佳容配比的值也是呈現(xiàn)一定的不確定性，真的很難說就是最佳的。如果項目地周邊有運行多年的實際輻照數(shù)據(jù)和電站出力水平，就是一個非常重要的參考數(shù)據(jù)，避免設(shè)計出來的容配比期望值與實際存在較大的偏差。

-積灰程度：積灰損失取決于組件表面的灰塵多少、環(huán)境中的清潔度，和氣象條件密切相關(guān)，如降雨頻率、降雨量、風(fēng)速等。特別是沙漠地區(qū)或風(fēng)沙較大的區(qū)域，在容配比的設(shè)計上需要特別注意，因為積灰后電站的出力是降低的，組件清洗后，出力會瞬間提升，那么過載損失可能會超過預(yù)期。因此對于積灰比較嚴(yán)重的區(qū)域，設(shè)計容配比需要考慮到組件的清洗。

-組件技術(shù)水平和輸出特性：如多晶、單晶、非晶硅等，在相同的項目地，不同的組件會呈現(xiàn)出不同的發(fā)電性能。

-安裝類型：固定支架、平單軸、雙軸跟蹤系統(tǒng)等，由于接受的輻射水平不同，最終的光伏出力也有較大的差異。

-逆變器性能：最大功率點跟蹤效率、直流到交流的轉(zhuǎn)換效率、高溫下的過載能力等。

-光伏組件與逆變器成本比例。

-光伏組件的衰減率和產(chǎn)品壽命：由于光伏組件的衰減特性，出力逐年降低。在較高的超配比例下，由于組件的衰減，后期削峰棄光現(xiàn)象將逐漸消失。如果采用第1年的發(fā)電量所得到的最佳容配比值，由于組件的衰減，那么第3年，第4年甚至以后，可能會發(fā)現(xiàn)當(dāng)初設(shè)計的這個值其實并不是最佳的。因此如果有條件，對于某品牌某型號的組件實際衰減率應(yīng)給與重點關(guān)注。

-當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)政策：在進行超配設(shè)計的時候，也需要關(guān)注當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)政策。

基于平價上網(wǎng)目標(biāo)的光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中，容配比是非常重要的設(shè)計優(yōu)化對象，以上列舉的幾大因素僅供參考，具體容配比的設(shè)計還需要根據(jù)不同的應(yīng)用場景，因地制宜，一站一測，并考慮周全，既考慮發(fā)電量最大化、又要考慮長期的運營收益，并盡可能的取得實際的環(huán)境數(shù)據(jù)、組件衰減情況、逆變器的性能等等，避免后期投入運行后，實際表現(xiàn)與期望值產(chǎn)生較大的偏差。

原標(biāo)題:平價上網(wǎng)：光伏系統(tǒng)超配設(shè)計需要注意的幾個問題