考慮光伏組件配比問題

之前，曾經(jīng)寫過兩篇新技術(shù)探討的文章：《光伏發(fā)電量提高100%也許不是天方夜譚！》、《光伏組件：逆變器=1：1？你OUT了！從改變設(shè)備配比提高項目收益》。 　　前一篇，是根據(jù)興悅能（北京）能源科技有限公司的李穆然總工程師的一項專利技術(shù)，通過對支架的簡單改造和增加反射板，使光伏組件的接受的輻射量增加一倍，出力也增加一倍。 　　后一篇，是結(jié)合工作中的一個技改方案，認(rèn)為我們常用的光伏組件：逆變器=1：1可能不是最經(jīng)濟(jì)的配比方案。 　　針對這兩篇新技術(shù)探討，很多人給了我回復(fù)。其中，大家疑問最多的就是：無論是第一種增加反射量還是第二種提高光伏組件配比，其結(jié)果都是光伏組件的輸出功率會超出逆變器功率，逆變器能承受的住嗎？會不會被燒毀？ 　　針對這一問題，我與多位專家進(jìn)行了探討，說一下結(jié)果。 　　一、計算的前提條件 　　為了說明問題，做這樣一個假設(shè)。 　　假設(shè)1：光伏組件功率P1、逆變器功率P0；. 　　假設(shè)2：基礎(chǔ)方案：P1：P0=1:1，P1=P0 　　方案一：增加反射板后，假設(shè)光伏組件的輸出功率變成原來的二倍，則P2：P0=2:1，P2=2P0 　　方案二：光伏組件與逆變器按1.2:1的比例進(jìn)行安裝，則P3：P0=1.2:1，P3=1.2P0 　　二、太陽能資源條件的影響 　　下圖為從青海省某地的2011年太陽能資源觀測數(shù)據(jù)篩選出的，分別為當(dāng)年的總輻射最大日、年平均值、冬至日的逐時輻照強(qiáng)度。 圖1 青海某地某年不同日的太陽能輻照強(qiáng)度 　　從上圖可以看出， 　　在總輻射最大日，只有總輻射最大日正午的4個小時內(nèi)，輻照強(qiáng)度是900W/m2以上； 　　全年平均來看，全天的總輻射量均在750W/m2以內(nèi)； 　　冬至日時，一天的輻照度均在500W/m2以下。 　　當(dāng)然，由于上述的觀測數(shù)據(jù)是水平面的數(shù)據(jù)；當(dāng)采用固定傾角時，光伏組件上接受的輻射量會大于上述水平面數(shù)據(jù)。因此，做了一個傾斜面上的輻照強(qiáng)度計算，結(jié)果如下表。 　　表1 傾斜面上的輻照強(qiáng)度表 　　說明：k為在最佳傾角時，當(dāng)月平均的“傾斜面上輻射量與水平面上輻射量的比值”。 　　三、綜合系統(tǒng)效率的影響 　　根據(jù)國家可再生能源信息中心的統(tǒng)計，光伏電站的綜合系統(tǒng)效率如下圖所示。 圖2 光伏電站系統(tǒng)效率統(tǒng)計 　　由上圖可見，項目的綜合系統(tǒng)效率最高值為89%。而系統(tǒng)效率的損失，主要是在逆變器之前的環(huán)節(jié)造成的，逆變器之后，只有一個逆變器效率損失、箱變轉(zhuǎn)換損失和交流線損，如下圖。 　　因此，在逆變器之前，各項效率損失應(yīng)該在8%以上，即逆變器之前部分的系統(tǒng)效率在92%以下。 　　表2 各項效率損失標(biāo)準(zhǔn) 　　四、光伏電站實(shí)際輸出功率 　　只有在輻照強(qiáng)度是1000W/m2時，光伏組件的出力才是標(biāo)稱功率，輻照度降低，輸出功率也會降低。下圖為某組件的I-V曲線。 圖3 光伏組件的I-V曲線 　　P=IU。從IV曲線可以看出，當(dāng)輻照度在400W/m2以上時，輸出功率與輻照度基本是成正比的。因此，逆變器實(shí)際輸入功率Pa與標(biāo)稱功率P1之比，即為“傾斜面上的實(shí)際輻照度Fa：1000W/m2” 　　根據(jù)前文的假設(shè)，光伏組件標(biāo)稱功率： 　　基礎(chǔ)方案為P1，方案一（增加反射板）為P2，方案二（增加光伏組件）為P3。 　　方案一：逆變器實(shí)際輸入功率Pa=（Fa：1000）*P1*η 　　設(shè)η=92%，P1=2P0，當(dāng)Fa=543W/m2時，Pa= P0 　　即，當(dāng)輻照度Fa≤543 W/m2時，就不會產(chǎn)生棄光； 　　方案二：逆變器實(shí)際輸入功率Pa=（Fa：1000）*P2*η 　　設(shè)η=92%，P1=1.2P0，當(dāng)Fa=905W/m2時，Pa= P0 　　即，當(dāng)輻照度Fa≤905 W/m2時，就不會產(chǎn)生棄光。 　　從表1可以看出，只有輻射量最大日的2個小時略大于905 W/m2。可見，如果采用“光伏組件：逆變器=1.2:1”的配比，只有夏天中午較短的時間內(nèi)會產(chǎn)生棄光，其他的時間，輸入逆變器的功率均低于其標(biāo)稱功率。 　　而如果采用“增加反射板”的方案，除冬季外，其他大部分時間，輸入逆變器的功率均高于其標(biāo)稱功率。因此，應(yīng)采取提高光伏組件傾角的方式，降低夏季的出力，提高冬季的出力。 　　五、小結(jié) 　　總的來看： 　　如果采用“光伏組件：逆變器=1.2:1”的配比方式，只有夏季中午的2個小時會產(chǎn)生小量的棄光，大多數(shù)時間，輸入的功率都低于逆變器的標(biāo)稱功率。 　　如果采用“增加反射板”的方案，光伏組件的功率提高一倍，大部分時間，輸入的功率都高于逆變器的標(biāo)稱功率。因此，要增大光伏組件的傾角，降低夏季的出力，提高冬季的出力。 　　通過咨詢逆變器方面的專家，可以對逆變器的MPPT跟蹤進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)輸入功率大于標(biāo)稱功率時，不采用MPPT跟蹤，逆變器不會燒毀。（王淑娟）