登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
为提高光伏电站的发电效率,进一步降低光伏电站的投资成本,提高整体经济性,针对目前光伏电站设计中组件串联数计算存在的问题和影响因素进行了探讨和分析,提出了优化后的计算方法;并结合实际设计算例,以系统效率和投资成本为目标进行了对比计算,优化后的计算方法可提升发电效率约0.25%。
组件串联数计算存在的问题分析
目前,常规光伏电站中的光伏组件串联数是根据GB 50797-2012《光伏发电站设计规范》[1]中的组串计算公式来计算,即:
式中,V dcmax 为逆变器允许的最大直流输入电压,V;Vmpptmax 为逆变器MPPT 电压最大值,V;Vmpptmin 为逆变器MPPT 电压最小值,V;Voc为光伏组件的开路电压,V;Vpm 为光伏组件的最佳工作电压,V;Kv 为光伏组件的开路电压温度系数;K′v 为光伏组件的工作电压温度系数;N为光伏组件串联数,N 取整;t 为工作状态下光伏组件的极端低温,℃;t ′ 为工作状态下光伏组件的极端高温,℃。
从上述公式可以看出,组件串联数需保证同时满足逆变器的直流MPPT 电压和最大直流允许电压的要求。
但该计算方式存在的问题是:在常规计算过程中,式中的t 值一般取项目所在地的极端最低气温,而实际上极端低温t 应该取工作条件下组件的极端低温,即有光照时组件的最低温度。然而现实中,在组件工作条件下,当阳光照到光伏组件上时,结温会立刻升高,并随着辐照度的增加而增加。因此,计算中取全天的环境极端低温直接计算,显然t 值会偏低。
以上因素造成在利用常规算法进行计算和设计时,存在极端低温取值偏低、开路电压偏大、组件串联数取值偏保守的问题。组件串联数偏小会导致在同样的设计容量下组串数增多,从而使组串汇流电缆增多、支架数量增多、用地增加,最终导致电站投资增大。因此,在实际设计过程中,可在常规算法的基础上根据实际运行环境优化计算。
组件串联数计算优化
2.1 光伏组件相关特性分析
光伏组件的电流主要受辐照度的影响,电压主要受组件工作温度的影响[2],如图1 所示;辐照度也会对电压有一定的影响。在组件串联个数计算中,主要用到的组件参数是组件开路电压、组件最大功率点电压。
为了使光伏组件输出功率P 最大,需要通过最大输出功率点跟踪方法,使电压V 维持在最大功率点附近。在光伏发电系统中,由逆变器MPPT 实现这一功能。组件输出功率与电压的关系曲线示意图如图2 所示[3]。
2.2 逆变器相关特性分析
逆变器MPPT 控制的作用是调整电压至组件的最大功率点电压。以某500 kW 逆变器参数为例,其主要参数数据如表1 所示。
在光伏发电系统中,随着太阳辐照度从日出开始逐渐增强,组件发电产生的电压也慢慢增大,当电压进入逆变器工作电压范围时,逆变器开始工作,整个系统进入发电状态;当组件电压继续升高进入逆变器MPPT 电压范围时,MPPT 会调整电压至最大功率输出点电压,使该路MPPT 下所接组串产生最大功率。中午到傍晚的变化也是相同,随着太阳辐照度降低,组件电压减小,当电压低于逆变器最低工作电压时,逆变器停止运行。工作电压范围决定了逆变器每天启动与停止运行的时间,同理,满载MPPT 电压范围则决定了MPPT 满负荷运行的时间,这个范围越宽,逆变器获得的发电效率越高。
在组件串联数的计算中,主要用到的逆变器参数是逆变器直流侧最大开路电压和MPPT电压范围。从式(1) 和式(2) 可以看出,式(1)决定了组串最大电压在极端低温条件下不会超过逆变器最大直流输入电压,式(2) 决定了组串在极端高温和极端低温条件下电压位于逆变器MPPT 电压范围。而用常规算法计算时,限制组件串联数上限的往往是逆变器MPPT 电压范围的上限。
值得注意的是,当组串电压高于MPPT 电压范围的上限而低于逆变器最大直流输入电压时,逆变器仍具备对直流侧电压的控制能力。因此,通过电压控制功能,MPPT 会将直流电压逐渐拉回850 V 以下的正常工作范围内。一旦直流输入电压低于MPPT 电压范围的上限,MPPT 控制就会调整电压至最大功率点电压。
2.3 优化建议
在光伏电站设计过程中,建议组件串联数的确定应该以同时满足以下条件作为取值标准:
1)计算组串最高电压,并根据环境极端低温修正到电池结温;
2) 组串在任何发电运行工况下,电压都不超过逆变器允许的直流输入电压范围( 工作电压范围);
3) 组件串联数的取值应统筹考虑电站整体发电量。光伏组串的最高电压VOCARRAY 等于最低工作温度下的开路电压[4],计算式为:
式中,V′dcmax 为逆变器和光伏组件允许的最大系统直流电压,取二者较小值,V。
两种计算方法的设计结果对比
以某光伏电站为例,采用2 种计算方法分别计算并进行对比。该项目地的极端最高气温为38 ℃,极端最低气温为-20 ℃。采用290 Wp 多晶硅光伏组件,组件开路电压为39 V,峰值功率电压为33 V,开路电压温度系数为-0.0033,工作电压温度系数为-0.0041。每1 MW 为1 个方阵,采用500 kW 逆变器2 台,逆变器最大直流输入电压为1000 V,MPPT 电压范围为450~820 V。
1) 常规计算方法:即组件串联数需保证同时满足逆变器的直流MPPT 电压和最大直流允许电压的要求。采用式(1) 和式(2) 计算,可得最大组件串联数为20 个。
2) 优化后的计算方法:由于此项目地极端最低温度为-20 ℃,非极寒地区,且达到极端最低气温的天数极少,因此,采用式(5) 进行计算,即组件串联数保证满足最大直流允许电压的要求,略高于逆变器的直流MPPT 电压最大值,可得最大组件串联数为22 个。
3.1 系统效率对比分析
两种计算方法得出的组件串联数不同,因此同等容量下的组串数量不同,使得线损不同,导致发电效率有差别,从而影响最终发电量。组件串联数越大,组串电压越高,线损越低,从而可提升发电效率。在本案例中,两种计算方法的系统效率对比结果如表2 所示。
由此可见,在本案例中,采用优化后的计算方法可以使组串电压提高10%,线损减少21%,发电效率提升约0.25%。因此,在同等辐照度和相同容量条件下,化后的算法可使发电量提升约0.25%。
3.2 投资成本对比分析
两种计算结果对投资成本的影响主要体现在光伏发电系统直流侧的成本和支架土建基础的成本。在本案例中,两种计算方法的投资成本对比结果如表3 所示。可知,采用优化后的计算方法,每个发电单元节省了16 个支路,可节约1 台汇流箱,直流电缆减少了9.2% 的用量;同时,虽然每个发电单元节省了16 个支路,但支架大小有所增加,整体支架钢材的用量变化不大,而支架土建基础投资会减少约9.2%。
结论
本文探讨了光伏电站设计中组件串联数的计算方法,对现有计算方法存在的问题进行了分析,提出了优化建议,并对两种计算方法产生的结果进行了系统效率和投资成本方面的对比分析。采用优化后的计算方法可在光伏电站设计中降低投资成本,同时提升系统效率;但也存在极少数极端天气情况下,逆变器无法输出最大功率的风险。因此,在实际设计过程中,需要进行气象条件分析,根据项目地的实际极端气温、出现时间点及天数,从系统效率、投资成本和极端低温运行减损的发电量几个方面进行综合对比,从而选择最具经济性的方案。
作者:赵霞 于金辉 李晗 翟云飞 牛利芳 梁芳 王靖
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
4月22日,百能国际能源发布公告称,于2024年4月22日(交易时段后),公司全资附属公司百能国华与韶关国润订立合营协议,百能国华与韶关国润同意于韶关成立合营公司,以于中国发展太阳能分布式光伏电站业务。根据合营协议条款,合营公司之注册资本将为人民币300万元,百能国华将以现金向合营公司之注册资
北极星储能网获悉,4月22日,中广核新能源灵武光伏电站续租配套容量储能采购项目单一来源采购成交结果公示发布,中标人为宁夏锦洋绿储综合能源服务有限公司,成交价21.6666万元。
4月17日,国能(福州)热电有限公司过桥山垦区西港400MW海上光伏电站项目预可研报告顺利通过评审,并取得评审意见,为项目的立项提供基本依据,项目前期取得阶段性进展。该项目于2023年11月列入福建省试点,2024年2月列入福建省重点项目建设名单,项目配套建设一座220kV升压站、40MW/80MWh储能。通过接
4月12日,华能漳浦东坂渔光互补光伏电站项目正式开工建设。该项目是福建省2024年重点项目,也是福建分公司首个开工的集中式光伏电站项目。项目位于福建省漳州市,装机容量88兆瓦,项目建成后,年发电量约1.07亿千瓦时,相当于每年可节约标煤约3.23万吨,减排二氧化碳约8.85万吨;可带动地方旅游餐饮等
4月11日,中国华能集团有限公司与山西省人民政府在太原签署战略合作框架协议。山西省委副书记、省长金湘军,集团公司总经理、党组副书记邓建玲共同见证签约。山西省副省长赵红严,集团公司党组成员、总会计师王益华代表双方在协议书上签字。根据协议,双方将在推动清洁能源基地建设、煤电与新能源一体
国家能源局数据显示,2024年1-2月我国光伏新增装机“狂飙”至36.72GW,同比增长80.3%。伴随光伏装机规模进一步释放,全国各地光伏EPC招投标项目愈发火热。据北极星统计公开信息,2024年一季度,以中核集团、国家能源集团、华电集团、华能集团、大唐集团、国家电投、中国电建等为主的电站开发主力军,启
近日,央视《财经调查》栏目报道,湖北省孝感市部分县市乡村存在违规侵占基本农田甚至高标准农田,建设光伏电站的情况,引发市场高度关注,同时也将光伏用地合规性问题推上了风口浪尖。事实上,进入2024年,光伏用地矛盾也愈演愈烈,不仅多个存量项目因为土地合规问题,面临被“叫停”风险;一些新增项
4月11日,福建省发改委公示该省可再生能源发展试点示范项目名单,共包含中广核宁德核电温排区200MW海上光伏电站项目、三峡集团东山杏陈180MW海上光伏电站项目等11个可再生能源项目。详情如下:福建省发展和改革委员会关于公示可再生能源发展试点示范项目的通知按照《国家能源局关于组织开展可再生能源
2024年4月8日,创维集团2024年全品类客户大会于中国海南博鳌召开,与各位合作伙伴一起见证创维迈向1000亿的重要时刻。2024年4月9日,创维光伏于海南同期举行TOP客户年度会议暨新品发布会。本次会议以“峰会琼海,瞰见未来”为主题,正式对外发布创维光伏全新产品矩阵与服务模式,以绿色发展为引领,共
4月9日,江苏能源监管办发布关于开展电网公平开放监管工作的通知,通知指出,本次监管范围是自2021年9月《电网公平开放监管办法》印发实施以来,对电网企业面向全省范围内新能源发电、储能等电源提供接入电网服务情况开展监管。监管内容包括,电网企业是否存在无正当理由拒绝电源项目业主提出的接入申
4月08日,新筑股份发布业绩报告称,2023年公司实现营业收入25.09亿元,同比增长52.14%,实现归母净利润-3.42亿元,亏损同比减少39.49%,实现经营活动产生的现金流量净额12.27亿元,同比增长65.71%,资产负债率为80.84%,同比上升5.01个百分点。公司主营为轨道交通业务、光伏发电、桥梁功能部件、其他,
4月23日,甘肃省人民政府关于印发推动大规模设备更新和消费品以旧换新实施方案的通知,通知指出,推进国家循环经济标准化试点示范项目建设,建立健全我省废旧物资循环利用标准体系,研究制定二手市场建设服务、二手货品品质鉴定、报废汽车拆解、废旧电子电器拆解、纯电动车废旧电池梯次利用、固体废弃
4月19日,湖北省人民政府办公厅关于印发《湖北省推动大规模设备更新和消费品以旧换新实施方案》的通知,通知指出,支持有条件的地方建设循环经济产业园,依托龙头企业,打造区域性动力电池、光伏组件、废钢铁、废铜铝、废塑料、风力发电设备机组等再生资源深加工产业集群,建设全国重要的循环经济集聚
常规光伏组件结构众所周知,常见硅基光伏组件主要由玻璃、太阳能电池、背板、胶膜、边框等组成。根据组成结构不同,光伏组件又可细分为双面组件与单面组件,两者区别在于双面组件正反面均可发电,与传统单面组件相比,双面组件在发电方面显然更具优势,同时由于单双面组件制造成本差距逐渐缩小,双面发
地球孕育众生,滋养万物承载着我们一切的梦想和希望今天是世界地球日和英利发展一起留住视界绿景,守护蓝色星球矢志不渝,笃行不殆让地球绿意盎然让世界光芒万丈让生活更美好
消纳、土地、电价等多重压力下,2024年的光伏电站投资似乎仍是狂飙节奏。国家能源局数据显示,前两个月,光伏电站新增发电装机容量36.72GW,同比增长80%。由此,设备招标市场连续创下新高。据北极星统计公开信息,今年第一季度组件招标规模超过150GW。其中,电力央企无疑仍是招标大户,中国电建第一季
4月17日,甘肃省陇南市礼县光伏组件智能智造工厂项目开工仪式在城关镇石碑村举行。该项目是招商引资项目,由陕西诺诚澳华光伏科技有限公司投资,总投资12.6亿元,建设内容主要包括生产厂房、生产线、办公及员工生活区等,建成达产后,可年产5000兆瓦光伏组件,年销售收入达18亿元,年综合税收2500万元
当地时间4月17日至19日,墨西哥最大规模的光伏及储能盛会SOLAR+STORAGEMEXICO2024在墨西哥瓜达拉哈拉会展中心隆重举行。正泰新能携ASTRO系列主力产品重磅亮相E25展位,展现TOPCon4.0技术的高效潜力。墨西哥国际太阳能光伏及储能展览会由全球太阳能展三大巨头——德国汉诺威、美国国际太阳能展和上海SNE
4月21日,中央广播电视总台综合频道CCTV-1《新闻联播》推出《破纪录的“10万亿”彰显中国外贸强大韧性》专题报道,聚焦我国一季度贸易进出口总值创造历史新高,民营企业成为引领创新创造的“生力军”,其中特别采访报道了全球光伏领军企业——通威的创新实力。《新闻联播》专题报道中播出通威太阳能智
上周末,古城西安电闪雷鸣、暴雨倾盆,不少网友纷纷掏出手机记录了这次降雨过程。家住西安的网友们近年来有一个非常明显的“体感”,那就是“雨线北移”、湿热天气越来越多。甚至有人编出顺口溜:风水轮流转、西北变江南。这还真不是一句玩笑话。2024年3月29日,兰州大学官微发表了一篇名为《兰大预测
当地时间4月17日-19日,墨西哥太阳能光伏及储能展览会(Solar+StorageMexico)在墨西哥瓜达拉哈拉会展中心召开,英利发展携多款行业前沿N型TOPCon组件产品出席参加展会,以高效、可靠、的全场景解决方案赋能拉美地区低碳产业发展。墨西哥太阳能光伏及储能展览会(Solar+StorageMexico)是墨西哥及美洲
当地时间4月17日,2024墨西哥太阳能光伏及储能展览会在墨西哥城瓜达拉哈拉展览中心开幕,一道新能携DANO矩形系列组件、轻质半片组件等产品首登墨西哥,在拉美高原明珠绽放一道光芒。墨西哥太阳能光伏及储能展览会是开拓墨西哥及周边区域太阳能、储能及相关领域新兴市场的重要平台。本次展会展览面积约2
近日,由中国电建所属华东院总承包的嘉兴联合污水厂光伏发电项目实现全容量并网发电,为这座已投运20余年的污水厂注入绿色发展新动能,也为“光伏+污水治理”的发展模式提供工程样板。嘉兴市联合污水处理厂,是浙江省第三大污水处理厂,承担着嘉兴市域(除桐乡、海宁)范围内工业、生活污水的收集、输
4月19日,广东省通信管理局发布《关于推进广东省信息通信行业新型储能高质量发展的通知》。通知提到,支持5G基站新型储能积极参与电网需求侧响应交易和辅助服务市场,助力新型电力系统建设。对具备建设光伏条件的5G基站场地,同步建设分布式光伏系统,打造一批“零碳”5G基站示范标杆,为信息通信行业
地球孕育众生,滋养万物承载着我们一切的梦想和希望今天是世界地球日和英利发展一起留住视界绿景,守护蓝色星球矢志不渝,笃行不殆让地球绿意盎然让世界光芒万丈让生活更美好
一直以来,锦浪致力于清洁能源的科技创新让每一束阳光尽其所能与每一个生灵同感共鸣锦浪全新一代大功率地面光伏逆变器G6-GU320K-EHV高功率下,亦见强大为保护地球家园贡献力量
4月22日,国家能源局2023年法治政府建设年度报告。根据报告,2024年法治政府建设的重点任务包括:扎实推进能源立法。配合做好能源法立法审议工作,开展能源法出台配套法规和政策预研,为能源法顺利实施营造良好的法治环境。推动将电力法修订列为优先立法事项。积极推进可再生能源法、煤炭法、石油储备
消纳、土地、电价等多重压力下,2024年的光伏电站投资似乎仍是狂飙节奏。国家能源局数据显示,前两个月,光伏电站新增发电装机容量36.72GW,同比增长80%。由此,设备招标市场连续创下新高。据北极星统计公开信息,今年第一季度组件招标规模超过150GW。其中,电力央企无疑仍是招标大户,中国电建第一季
据宁波海关统计,一季度宁波口岸进出口5769.5亿元,与去年同期相比(下同)增长2.7%。其中,出口4139.1亿元,增长1.4%;进口1630.4亿元,增长6%。一季度进出口、出口、进口规模均创同期历史新高。主要特点一是本地企业进出口增幅较异地企业更优。一季度,本地企业经宁波口岸进出口2115.4亿元,增长5%,
4月19日,宜章公安发布【打击整治网络谣言专项行动】警情通报(第二期)公告。根据公告:近日,网民张某某因心情郁闷,于是在某短视频平台发布“光伏发电有辐射,方圆十公里寸草不生,整个村子都不能住人了,甚至整个镇都要搬迁”的不实信息。该视频信息108人点赞、55条评论,13人收藏,22人转载,视频
在“双碳”目标的推动下,光伏产业迎来了前所未有的发展机遇。1月26日,国家能源局正式发布2023年全国电力工业统计数据,截至12月底,光伏新增装机为216.88GW,同比大增148%,相当于2019-2022年国内新增装机量的总和,超出了所有人的预期。这一趋势不仅为光伏行业带来了巨大的市场潜力,也催生了对专业
5月20日第25个“世界计量日”之际,ZEISSQualityInnovationDays中国场线上峰会即将开启。此次线上峰会以“蔡司,‘质’敬明天”为主题,紧扣今年“世界计量日”的主题“Wemeasuretodayforasustainabletomorrow”,旨在通过线上平台,汇聚全球行业精英,共同探讨质量创新在可持续发展中的核心作用。在可
北极星电力网整理了31个地方2024年3月的发电量数据,包括火电、水电、核电、风电、光伏。详情如下:1、北京市2024年3月,北京市总发电量36.3亿千瓦时,同比增长-3%;其中,火电发电量35亿千瓦时,同比增长-2.9%;水力发电量1亿千瓦时,同比增长-4.6%;风力发电量0.1亿千瓦时,同比增长-21.7%;太阳能发
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!