考虑光伏组件配比问题

之前，曾经写过两篇新技术探讨的文章：《光伏发电量提高100%也许不是天方夜谭！》、《光伏组件：逆变器=1：1？你OUT了！从改变设备配比提高项目收益》。 　　前一篇，是根据兴悦能（北京）能源科技有限公司的李穆然总工程师的一项专利技术，通过对支架的简单改造和增加反射板，使光伏组件的接受的辐射量增加一倍，出力也增加一倍。 　　后一篇，是结合工作中的一个技改方案，认为我们常用的光伏组件：逆变器=1：1可能不是最经济的配比方案。 　　针对这两篇新技术探讨，很多人给了我回复。其中，大家疑问最多的就是：无论是第一种增加反射量还是第二种提高光伏组件配比，其结果都是光伏组件的输出功率会超出逆变器功率，逆变器能承受的住吗？会不会被烧毁？ 　　针对这一问题，我与多位专家进行了探讨，说一下结果。 　　一、计算的前提条件 　　为了说明问题，做这样一个假设。 　　假设1：光伏组件功率P1、逆变器功率P0；. 　　假设2：基础方案：P1：P0=1:1，P1=P0 　　方案一：增加反射板后，假设光伏组件的输出功率变成原来的二倍，则P2：P0=2:1，P2=2P0 　　方案二：光伏组件与逆变器按1.2:1的比例进行安装，则P3：P0=1.2:1，P3=1.2P0 　　二、太阳能资源条件的影响 　　下图为从青海省某地的2011年太阳能资源观测数据筛选出的，分别为当年的总辐射最大日、年平均值、冬至日的逐时辐照强度。 图1 青海某地某年不同日的太阳能辐照强度 　　从上图可以看出， 　　在总辐射最大日，只有总辐射最大日正午的4个小时内，辐照强度是900W/m2以上； 　　全年平均来看，全天的总辐射量均在750W/m2以内； 　　冬至日时，一天的辐照度均在500W/m2以下。 　　当然，由于上述的观测数据是水平面的数据；当采用固定倾角时，光伏组件上接受的辐射量会大于上述水平面数据。因此，做了一个倾斜面上的辐照强度计算，结果如下表。 　　表1 倾斜面上的辐照强度表 　　说明：k为在最佳倾角时，当月平均的“倾斜面上辐射量与水平面上辐射量的比值”。 　　三、综合系统效率的影响 　　根据国家可再生能源信息中心的统计，光伏电站的综合系统效率如下图所示。 图2 光伏电站系统效率统计 　　由上图可见，项目的综合系统效率最高值为89%。而系统效率的损失，主要是在逆变器之前的环节造成的，逆变器之后，只有一个逆变器效率损失、箱变转换损失和交流线损，如下图。 　　因此，在逆变器之前，各项效率损失应该在8%以上，即逆变器之前部分的系统效率在92%以下。 　　表2 各项效率损失标准 　　四、光伏电站实际输出功率 　　只有在辐照强度是1000W/m2时，光伏组件的出力才是标称功率，辐照度降低，输出功率也会降低。下图为某组件的I-V曲线。 图3 光伏组件的I-V曲线 　　P=IU。从IV曲线可以看出，当辐照度在400W/m2以上时，输出功率与辐照度基本是成正比的。因此，逆变器实际输入功率Pa与标称功率P1之比，即为“倾斜面上的实际辐照度Fa：1000W/m2” 　　根据前文的假设，光伏组件标称功率： 　　基础方案为P1，方案一（增加反射板）为P2，方案二（增加光伏组件）为P3。 　　方案一：逆变器实际输入功率Pa=（Fa：1000）*P1*η 　　设η=92%，P1=2P0，当Fa=543W/m2时，Pa= P0 　　即，当辐照度Fa≤543 W/m2时，就不会产生弃光； 　　方案二：逆变器实际输入功率Pa=（Fa：1000）*P2*η 　　设η=92%，P1=1.2P0，当Fa=905W/m2时，Pa= P0 　　即，当辐照度Fa≤905 W/m2时，就不会产生弃光。 　　从表1可以看出，只有辐射量最大日的2个小时略大于905 W/m2。可见，如果采用“光伏组件：逆变器=1.2:1”的配比，只有夏天中午较短的时间内会产生弃光，其他的时间，输入逆变器的功率均低于其标称功率。 　　而如果采用“增加反射板”的方案，除冬季外，其他大部分时间，输入逆变器的功率均高于其标称功率。因此，应采取提高光伏组件倾角的方式，降低夏季的出力，提高冬季的出力。 　　五、小结 　　总的来看： 　　如果采用“光伏组件：逆变器=1.2:1”的配比方式，只有夏季中午的2个小时会产生小量的弃光，大多数时间，输入的功率都低于逆变器的标称功率。 　　如果采用“增加反射板”的方案，光伏组件的功率提高一倍，大部分时间，输入的功率都高于逆变器的标称功率。因此，要增大光伏组件的倾角，降低夏季的出力，提高冬季的出力。 　　通过咨询逆变器方面的专家，可以对逆变器的MPPT跟踪进行设置。当输入功率大于标称功率时，不采用MPPT跟踪，逆变器不会烧毁。（王淑娟）