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这个图就是实际输出的情况,在630千瓦的逆变器上面接入690千瓦的光伏直流组件,也就是说超配比接近10%。可以看到,即使在超配了10%的情况下实测数据也没有达到逆变器最大直流输出功率690千瓦,也就是说研究优化配比是可行的。
超配对设备寿命是不是有影响?这也是我们非常关心的问题。
目前市场的主流逆变器产品,都是可以满足超额运行的,但是这个前提是在一定的温度条件下。
第二个就是根据光伏的输出特性,光伏的IV曲线是连续可调的,通过逆变器的MPPT功能,对逆变器来说不存在过流的安全隐患。
在高配比的情况下,即便超过了逆变器可以输入的最大功率,但因为它的时间非常短,对逆变器的影响几乎是不存在的。所以我们认为超配对于整个电站的设备的安全来说没有什么问题。
如何设计超配比?
有三个方面是最主要的,光照资源,直流侧的系统效率还有逆变器选型。
首先看光照资源,光照资源太阳强度会直接影响到直流的输出功率,也就会直接影响到配比的选择。
直流侧的系统效率有很多影响因素,包括灰尘遮挡、适配、线损、温度,还有衰减,所以直流系统效率在超配的比例设计中起到非常重要的作用。
逆变器的选型。传统的概念上,我们认为集中式的逆变器的冗余度比组式的更好一点,市场上很多组串式逆变器超配比也能达到10%、20%。
我们研究这些的最终目的是要把度电成本降到最小化。
首先看一下光照资源对光伏系统的影响,我选了四个地区,一类地区哈密,二类地区是甘肃白银、云南建水,三类地区是上海。
实际上三类地区在低功率辐照度的情况下差别是不大的,唯一的区别是在600瓦到1100瓦每平方米的太阳辐照度下,几类地区的光照时数的差异就很明显了。哈密是非常高的,其次是甘肃白银和云南建水,到上海高功率区间太阳辐照时非常短。不同频率能接收到太阳的总辐射量在600瓦到1100瓦范围内是一个非常主要的差异点。
云南属于二类地区,但它能接收到的太阳辐射强度在1050以上的范围里,甚至高于一类地区的太阳辐照强度。也就是说不能单纯地仅凭一类和二类资源区分类来确定它的配比,还是需要具体项目具体分析。
这是直流系统效率各个环节的概算,这里考虑的是光照大于1000瓦每平方米的情况下,温度对于系统效率的影响。甘肃整个地区环境温度不是特别高,所以在1000瓦每平方米的影响下,系统效率损失是6.8%。如果温度很高的地区,光照资源又比较强,电池工作的温度会非常高,可能达到六七十度,在这种情况下,温度的系统效率的损失可以达到10%以上。
根据系统效率和可以收集到的太阳辐射的数据,我们理论计算出来对于甘肃白银这个项目,它的最大功率的输出是在645.1千瓦,这个是直流端的输出,跟实测的657.17千瓦基本一致。
小结:光伏逆变器配置比例与光照资源有关,但并非绝对相关。主要影响因素有很多,包括海拔、纬度、晴空指数、倾角等等。具体项目需要具体分析,但是至少10%的超配是可行的,而且这个10%针对所有的项目基本上都是可行的。重要的是光伏逆变器的配比,随着电站的运行年限会逐年降低。
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