一文看懂組件超配

:隨著光伏行業(yè)的迅速發(fā)展，在光伏電站系統(tǒng)設計，尤其在大型工商業(yè)光伏電站和地面電站中，如何降低系統(tǒng)投資成本，提升投資收益，成為光伏電站系統(tǒng)設計和優(yōu)化的主要目標之一。

其中關于組件容量和逆變器容量的配比和應用也越來越受到“光伏人”的關注。今天我們將從系統(tǒng)設計和投資收益的角度對組件超配進行詳細的介紹。

01超配原因

超配的定義

1.容配比：光伏組件功率/逆變器額定功率

2.組件超配：光伏組件的容量≥逆變器額定容量

3.逆變器的超配能力：最大光伏組件容量/逆變器額定容量

超配的原因

1.光照資源差異

每個地區(qū)的光照資源有差異。

中國太陽能資源分布圖

2. 損耗-組件側/直流側損耗

組件的實際功率 一般比峰值功率要小的多；比方說組件標稱最大功率為380Wp，是在標準測試條件（STC）下測出的。- 1000W/m2，電池溫度25℃。

那么我們要考慮：

1）當地的輻照情況，溫度；

2）安裝方式、組件朝向；

3）光伏陣列的失配 ，包括灰塵、異物、遮擋；

4）直流線損；

5）組件的衰減。

實際上你到逆變器的直流輸入功率就沒有那么多了。

3. 損耗-逆變器效率

當輸入電壓達不到標準電壓，先是要boost升壓，這個時候要損失效率。升壓單元之后就是逆變單元，逆變器逆變時也會損失效率。目前這部分效率較好的單相機可以控制在97.5%，三相機可以控制在98.0%以上甚至99.0%。

逆變器的屏幕、LED燈、散熱風機、拓撲電路都會消耗電能，所以到交流側的交流電也是要計算逆變器部分的損耗的。

綜上所述：在光伏系統(tǒng)實際應用中，存在一系列影響整個系統(tǒng)發(fā)電效率的因素，如光照不足，組件失配，線路損耗等。系統(tǒng)損耗可達8%~13%。所以，在僅考慮系統(tǒng)損耗的情況下，合理的容配比應該在1.1：1左右。

超配設計要關注逆變器的最大輸出是否有1.1倍長期過載輸出能力 ；固德威GW80k-MT 額定輸入是80kW，最大輸出是88kW。如果接90kW的組件，按照最大輸出來算，超配1.125; 在輻照較差的地區(qū)，完全可以接到100kW。

4. 逆變器具備過載能力（超發(fā)能力）

逆變器的過載能力也和環(huán)境溫度有關系，我們固德威的逆變器在環(huán)境溫度低于45度的時候，可以最大1.1倍交流輸出，50度的時候交流輸出為1倍。

02超配意義

降低系統(tǒng)成本，提升系統(tǒng)發(fā)電量

以山東地區(qū)10MW項目為例，提高超配比例可以減少組串數量，減少直流電纜，減少逆變器臺數和對應的交流電纜成本。

以山東地區(qū)10KW戶用項目為例：

主動超配：在綜合考慮系統(tǒng)損耗和投資成本各項因素（包括組件價格，并網電價補償，安裝成本，公共電網電價等）之后，在特定年限內，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(tǒng)發(fā)電收益之間尋找平衡點，實現LCOE最小，這就是光伏系統(tǒng)主動超配方案設計思路。

提高組件超配比例，在系統(tǒng)發(fā)電收益增加同時，系統(tǒng)建設成本、運維成本、資產折舊（包括組件衰減等）等成本都在增加。最優(yōu)的容配比是能夠在增加的投入成本和系統(tǒng)發(fā)電收益之間尋找平衡點。

03超配設計

超配區(qū)間選定

前面提到的某項目，大家如果注意看的話，會發(fā)現第三張曲線圖，實際上逆變器接18串時，逆變器就可能限發(fā)，由于光伏直流側存在一定的損失以及逆變器自身的損失等，逆變器仍可適當提高容配比，使整個光伏系統(tǒng)達到最優(yōu)化，并可減少逆變器安裝臺數。

在光照條件較好時避免造成逆變器過載造成發(fā)電損失，雖然提高容配比發(fā)電量有損失，但節(jié)省的逆變器成本比損失的發(fā)電量成本更大，結果表明，在19串的接法下，容配比達到最優(yōu)。

這里涉及到另外一個問題：機器性能和壽命。按照固定最大電壓計算得出的結果只是機器本身硬件支持的最大接入功率，然而超配比例越高，機器滿載工作的時間越長。

在長時間滿載運行環(huán)境下，機器內部的溫度提升會超出預計，尤其在高溫天氣會散熱不良的環(huán)境下，由此可能導致以下問題：

A. 機器過溫降載

B. 機器內部元器件老化加速因此，從較長時間考慮的話，組件超配比例過高會整個系統(tǒng)的發(fā)電效益。

由此可以看出，逆變器直流端的超配能力應該是在溫升測試，老化測試以及壽命測試的基礎上給出的一個不影響機器正常使用壽命的比例值。

04總結

1.光伏電站的超配設計，可以有直流側超配、交流側超配以及交直流組合超配，以達到降低光伏電站的造價的目的。在棄光和限發(fā)損失方面，既有逆變器限發(fā)損失，也有按并網點最大功率限制的限發(fā)損失。

2.具體項目具體分析，超配設計要與當地光資源情況、地理條件、設備選型、系統(tǒng)損耗、工程造價、上網電價、限發(fā)情況等各種因素有關，需要經技術經濟比較后確定。

3.譬如雙面組件可適當降低容配比。

容配比是非常重要的設計優(yōu)化對象，以上列舉的幾大因素僅供參考，具體容配比的設計還需要根據不同的應用場景，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，并盡可能取得實際的環(huán)境數據、組件衰減情況、逆變器的性能等，避免后期投入運行后，實際表現與期望值產生較大的偏差。