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組串式逆變器“吞吐”能力決定電站收益

2018-05-09 15:20:09 大云網  點擊量: 評論 (0)
通過系統精細化設計,尤其正確的容配比設計更是可以大幅度降低系統初始投資成本,例如按照1.2:1的配置比例,100MW組件只需要83MW的逆變器和箱變,這樣省下的17MW逆變器和箱變等電氣設備成本就是客戶獲得的純利潤,何樂而不為呢?

組件容量與逆變器容量還按照1:1設計嗎?如果是,你就out了。

組件容量對逆變器的容量比稱為容配比,當容配比大于1時稱為超配。超配的好處已經被實際反復驗證,并被行業所廣泛接受。目前國內光伏電站中常見的容配比已經達到1.05-1.1,部分電站已達到1.2以上。這是因為容配比和光照資源強相關,我國幅員遼闊,光照分布不均勻,不同地區的最佳容配比有較大差異。

當前中國光伏市場的發展趨勢是“從西到東”和“補貼下調”,即光伏電站逐漸從光照資源較好的Ⅰ類資源區向光照資源較差的II、III、IV類資源區轉移;且光伏電價逐年下調對投資收益造成嚴重影響。面對如此趨勢,如何最大化降低系統成本,提升發電量,是光伏行業的核心訴求。通過系統精細化設計,尤其正確的容配比設計更是可以大幅度降低系統初始投資成本,例如按照1.2:1的配置比例,100MW組件只需要83MW的逆變器和箱變,這樣省下的17MW逆變器和箱變等電氣設備成本就是客戶獲得的純利潤,何樂而不為呢?

面對較高容配比的需求,在選擇組串式逆變器時,其直流輸入和交流輸出能力,即逆變器的“吞吐”能力成為逆變器選型的重要依據。為什么超配和組串式逆變器的“吞吐”能力有關呢?我們來看兩個案例。

實例表明組串逆變器的“吞吐”能力影響電站收益

正面案例:Ⅰ類資源區,光照資源好

四川小金縣某50MW光伏電站,采用60kW組串式逆變器,單臺逆變器直流側配置62.92kWp的組件,即組件與逆變器容配比為1.05:1,由于項目建設地輻照度高,逆變器實際最大輸出有功功率高達66.1kW,即逆變器長期1.1倍過載運行,如圖1(a)所示。

反面案例:III、IV類資源區,光照資源差

湖北某電站采用30kW組串式逆變器,由于所選逆變器的直流輸入能力不足,單臺逆變器直流側最大只能配置30kWp的組件,即容配比1:1。當光照資源相對較差,即使在全年輻照最高時,逆變器實際輸出功率也僅為25kW,如圖1(b)所示。逆變器及變壓器等電氣系統長期輕載運行,系統利用率和效率均大大降低。

圖1 實際電站逆變器運行分析

由以上兩個實際案例可知,(1)超配可以大幅度降低系統成本、提高收益;未超配時系統利用率降低,逆變器容量造成浪費;(2)在超配設計時,組串式逆變器不僅直流側需要足夠的輸入端子數量,同時交流輸出還需要一定的過載能力,即逆變器的“吞吐”能力非常關鍵。

正確選擇組串式逆變器的“吞吐”能力,才能提升電站發電收益

對于光照條件好的部分Ⅰ類資源區,逆變器需要有良好的過載能力,即“吐”的能力要求較高;而在光照資源相對較差的其他資源區,則需要逆變器的直流側能接入更多的組件,要有足夠的輸入端子數量,即對“吞”的能力要求較高。

1具備更強的交流側過載能力

如正面案例所述,當輻照度或溫度等環境條件變化時,組件輸出功率會超過規格書中標定的最大功率,即“組件超發”,此種情況通常發生在部分光照資源較好的部分Ⅰ類資源區,這就要求逆變器需具備將組件能量全部轉化的能力,即對逆變器“吐”的能力要求較高。否則將會出現棄光的現象,降低發電量,影響用戶收益,如圖2(a)所示。

圖2 50kW組串式逆變器合理設計的價值

2具備更強的直流側接入能力

在光照資源較差的II、III、IV類地區,若逆變器接入組件容量等于或小于逆變器交流功率額定值時,逆變器、變壓器及后端電氣系統將長期處于輕載,大大降低系統利用率,間接地增加了系統投資成本。如圖2(b)所示,對于50kW的逆變器,如果接入50kW的組件,實際輸出將小于50kW。

上述分析僅僅是考慮了光照資源,但在實際光伏系統中,由于灰塵遮擋,組件輸出至少降低2-3%,再考慮到組件衰減、電纜損耗等因素,實際傳輸到逆變器輸入端的直流功率又會減少5-10%左右。此外,根據1.6MW典型系統設計方案成本計算表明,50kW組串式逆變器直流側接9串方案比8串方案,逆變器數量減少了12%以上,可節省系統初投資0.07元/W,100MW可節約初始投資700萬,這便是逆變器較高的“吞”能力帶來的好處,如圖3所示。

圖3 直流側接入不同路數對系統成本的影響

因此,對于II、III類資源區,一般推薦逆變器接入的組件容量是逆變器額定容量的1.2倍以上,即逆變器的直流側需要配置足夠的輸入端子,保證可以接入1.2倍以上的組件。

如何從系統角度降低成本是電站投資者的核心訴求。合理地選擇組件與逆變器的容量配比是提高系統部件利用率,降低系統初始投資的有效途徑。合理的容配比設計,最關鍵的是逆變器的“吞吐”能力,即逆變器的額定容量與交直流輸入輸出匹配設計是否合理。一方面需要逆變器直流輸入端有足夠的輸入端子,可以接入更多的組件,保證在光照資源較差的地區系統利用率最大化,同時交流側有一定的過載能力,確保系統不降額,最大化的降低系統初始投資,提升電站整體收益。

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責任編輯:蔣桂云

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