隨著光伏裝機(jī)容量的不斷擴(kuò)大,光伏補(bǔ)貼越來越多,政府的負(fù)擔(dān)越來越重,光伏補(bǔ)貼逐年下降,甚至沒有補(bǔ)貼平價(jià)上網(wǎng)成為一種趨勢(shì)。2018年5月31號(hào),能源局出臺(tái)823新政策,分布式光伏暫時(shí)僅安排10GW的指標(biāo),光伏度電補(bǔ)貼也由0.37元下降到0.32元,這就意味2018年下半年工商業(yè)沒有度電補(bǔ)貼了,而2019年有沒有補(bǔ)貼還不知道。所以工商業(yè)光伏要精打細(xì)算,優(yōu)化設(shè)計(jì),盡可能提高系統(tǒng)效率多發(fā)電,以提升投資收益率。
1、系統(tǒng)效率的定義
系統(tǒng)效率來源是英文Performance Ratio(簡(jiǎn)稱“PR”),IEC61724(1)給出的定義如下:
PRT:在T時(shí)間段內(nèi)光伏電站的平均系統(tǒng)效率;
ET:在T時(shí)間段內(nèi)光伏電站輸入電網(wǎng)的電量;
Pe:光伏電站組件裝機(jī)的標(biāo)稱容量;
hT:是T時(shí)間段內(nèi)方陣面上的峰值日照時(shí)數(shù);
以我們最容易理解的年均PR來說,如果方陣面上接收到的年總輻射量是1600kWh/m2,那就是說方陣面上的峰值日照時(shí)數(shù)是1600h;如果計(jì)量電度表記錄的年發(fā)電量是1300kWh;那么年P(guān)R就是:
2、影響系統(tǒng)效率的因素
影響發(fā)電量的關(guān)鍵因素是系統(tǒng)效率,系統(tǒng)效率主要考慮的因素有:組件上灰塵、陰影遮擋引起的效率降低,組件溫度引起的功率降低,直流電纜引起的阻抗匹配損失,組件串聯(lián)電壓和逆變器電壓不匹配產(chǎn)生的效率降低,逆變器的MPPT追蹤損失,逆變器本身的功率損耗,交流線纜功率損耗、變壓器功率損耗等等多個(gè)因素。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前我國(guó)地面光伏電站整體的系統(tǒng)效率為80%左右,工商業(yè)光伏系統(tǒng)效率為82%左右,戶用光伏系統(tǒng)效率為85%左右,各環(huán)節(jié)的系統(tǒng)效率損失如表所示:
以上效率都是近似值,在實(shí)際案例中,由于地點(diǎn),設(shè)計(jì)方案、安裝,運(yùn)維的不同,各個(gè)效率都可能有較大的差異。
3、提高系統(tǒng)效率的措施
工商業(yè)光伏一般是低壓400V并網(wǎng),沒有升壓變壓器的損耗,但工商業(yè)屋頂情況比地面復(fù)雜,一般不能按最佳傾斜角度和最佳方位角度進(jìn)行安裝,存在陰影遮掩,屋面可能還有別的設(shè)備造成陰影,工廠電網(wǎng)環(huán)境較差,電壓波動(dòng)大,對(duì)發(fā)電量有一定的影響。
如上表所示,為了提高發(fā)電量,必須盡量減少各種損耗,對(duì)于工商業(yè)屋頂而言,傾斜角度、方位角度;組件灰塵、陰影、溫度,逆變器本身的損耗、MPPT跟蹤效率1、2、6、7等因素,受外界影響大,改變比較困難,只能盡力而為。但是,直流電纜損失、直流電纜阻抗匹配、組件和逆變器電壓匹配、交流損失(電纜、配電柜)3、4、5、8、10等因素,則是可控制的。
1)盡量減少直流電纜的長(zhǎng)度,從組件到逆變器,要用到直流電纜,這個(gè)電纜的長(zhǎng)度對(duì)系統(tǒng)發(fā)電量的影響非常大,一方面是直流電纜本身的損耗,另一方面是是阻抗匹配。逆變器MPPT方法有很多種,但萬變不離其宗,就是調(diào)整MPPT端的等效負(fù)載阻抗等于組件端的等效輸出阻抗,而組件端的輸出電阻包括組件的內(nèi)阻和電纜的內(nèi)阻。電纜越長(zhǎng),內(nèi)阻越大,可能影響效率超過3%。
2)逆變器分散安裝,盡量靠近組件,直流電纜控制在20米以內(nèi),直流電纜損失可以降低到0.5%,每一個(gè)MPPT的直流電纜盡量一致,直流電纜MPP阻抗匹配降低到1%。采用多個(gè)并網(wǎng)點(diǎn),一臺(tái)逆變器一個(gè)并網(wǎng)點(diǎn),并網(wǎng)柜直接接入生產(chǎn)企業(yè)的低壓交流母排,交流損失(電纜、配電柜)也控制在0.5%以內(nèi)。
3)組件串聯(lián)后的工作電壓盡量靠近逆變器的額定電壓,根據(jù)地理?xiàng)l件選用合適的MPPT,小型工商業(yè)項(xiàng)目,建議選擇兩路MPPT多個(gè)組串的逆變器,可以兼顧組串失配和高效率,設(shè)計(jì)更靈活;大型工商業(yè)項(xiàng)目,地形復(fù)雜帶來組件失配問題,不得不選擇多路MPPT,那么每路MPPT 2個(gè)組串輸入的逆變器會(huì)是較好的選擇,無熔絲易損件、故障定位準(zhǔn)確度高,維護(hù)更簡(jiǎn)單。
4)在水泥屋面,可以考慮用雙面組件,再將屋面改造成反光材料,發(fā)電量能提高10%以上,另外要多留組件清洗通道,經(jīng)常清洗,能顯著提高發(fā)電量。
經(jīng)過上述改動(dòng),交直流電纜的費(fèi)用可以節(jié)省近50%,系統(tǒng)效率由原來的81%,上升到86.5%,系統(tǒng)效率提高5.5%,如果是一個(gè)500kW的電站,在一個(gè)年總輻射量1300kWh/m2地區(qū),按原來的方案每年可以發(fā)500*1300*81%=52.65萬度電,改正后可以發(fā)500*1300*86.5%=56.225萬度電,每年可以多發(fā)3.575萬度電,按平均電價(jià)0.9元每度計(jì)算,每年可增加3.2175萬元收入。
1、系統(tǒng)效率的定義
系統(tǒng)效率來源是英文Performance Ratio(簡(jiǎn)稱“PR”),IEC61724(1)給出的定義如下:
PRT:在T時(shí)間段內(nèi)光伏電站的平均系統(tǒng)效率;
ET:在T時(shí)間段內(nèi)光伏電站輸入電網(wǎng)的電量;
Pe:光伏電站組件裝機(jī)的標(biāo)稱容量;
hT:是T時(shí)間段內(nèi)方陣面上的峰值日照時(shí)數(shù);
以我們最容易理解的年均PR來說,如果方陣面上接收到的年總輻射量是1600kWh/m2,那就是說方陣面上的峰值日照時(shí)數(shù)是1600h;如果計(jì)量電度表記錄的年發(fā)電量是1300kWh;那么年P(guān)R就是:
2、影響系統(tǒng)效率的因素
影響發(fā)電量的關(guān)鍵因素是系統(tǒng)效率,系統(tǒng)效率主要考慮的因素有:組件上灰塵、陰影遮擋引起的效率降低,組件溫度引起的功率降低,直流電纜引起的阻抗匹配損失,組件串聯(lián)電壓和逆變器電壓不匹配產(chǎn)生的效率降低,逆變器的MPPT追蹤損失,逆變器本身的功率損耗,交流線纜功率損耗、變壓器功率損耗等等多個(gè)因素。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前我國(guó)地面光伏電站整體的系統(tǒng)效率為80%左右,工商業(yè)光伏系統(tǒng)效率為82%左右,戶用光伏系統(tǒng)效率為85%左右,各環(huán)節(jié)的系統(tǒng)效率損失如表所示:
以上效率都是近似值,在實(shí)際案例中,由于地點(diǎn),設(shè)計(jì)方案、安裝,運(yùn)維的不同,各個(gè)效率都可能有較大的差異。
3、提高系統(tǒng)效率的措施
工商業(yè)光伏一般是低壓400V并網(wǎng),沒有升壓變壓器的損耗,但工商業(yè)屋頂情況比地面復(fù)雜,一般不能按最佳傾斜角度和最佳方位角度進(jìn)行安裝,存在陰影遮掩,屋面可能還有別的設(shè)備造成陰影,工廠電網(wǎng)環(huán)境較差,電壓波動(dòng)大,對(duì)發(fā)電量有一定的影響。
如上表所示,為了提高發(fā)電量,必須盡量減少各種損耗,對(duì)于工商業(yè)屋頂而言,傾斜角度、方位角度;組件灰塵、陰影、溫度,逆變器本身的損耗、MPPT跟蹤效率1、2、6、7等因素,受外界影響大,改變比較困難,只能盡力而為。但是,直流電纜損失、直流電纜阻抗匹配、組件和逆變器電壓匹配、交流損失(電纜、配電柜)3、4、5、8、10等因素,則是可控制的。
1)盡量減少直流電纜的長(zhǎng)度,從組件到逆變器,要用到直流電纜,這個(gè)電纜的長(zhǎng)度對(duì)系統(tǒng)發(fā)電量的影響非常大,一方面是直流電纜本身的損耗,另一方面是是阻抗匹配。逆變器MPPT方法有很多種,但萬變不離其宗,就是調(diào)整MPPT端的等效負(fù)載阻抗等于組件端的等效輸出阻抗,而組件端的輸出電阻包括組件的內(nèi)阻和電纜的內(nèi)阻。電纜越長(zhǎng),內(nèi)阻越大,可能影響效率超過3%。
上圖是目前工商業(yè)光伏常見的組件、逆變器、并網(wǎng)點(diǎn)排布圖,組件布滿屋面,為了管理方便,逆變器通常都是安裝在一起,因此直流電纜長(zhǎng)度不一樣,最短的可能只有10多米,最長(zhǎng)的可能是100多米,因此造成直流損耗比較大。并網(wǎng)點(diǎn)一般在地下配電房,超過400kW還要加升壓變壓器,而逆變器安裝在屋頂,一般也有幾十米的距離,由于是總功率匯合在一起,電流比較大,因此損耗也比較大。如果工商業(yè)光伏不需要國(guó)家補(bǔ)貼,逆變器的安裝地點(diǎn)和并網(wǎng)點(diǎn)都可以優(yōu)化一下,如下圖所示:
2)逆變器分散安裝,盡量靠近組件,直流電纜控制在20米以內(nèi),直流電纜損失可以降低到0.5%,每一個(gè)MPPT的直流電纜盡量一致,直流電纜MPP阻抗匹配降低到1%。采用多個(gè)并網(wǎng)點(diǎn),一臺(tái)逆變器一個(gè)并網(wǎng)點(diǎn),并網(wǎng)柜直接接入生產(chǎn)企業(yè)的低壓交流母排,交流損失(電纜、配電柜)也控制在0.5%以內(nèi)。
3)組件串聯(lián)后的工作電壓盡量靠近逆變器的額定電壓,根據(jù)地理?xiàng)l件選用合適的MPPT,小型工商業(yè)項(xiàng)目,建議選擇兩路MPPT多個(gè)組串的逆變器,可以兼顧組串失配和高效率,設(shè)計(jì)更靈活;大型工商業(yè)項(xiàng)目,地形復(fù)雜帶來組件失配問題,不得不選擇多路MPPT,那么每路MPPT 2個(gè)組串輸入的逆變器會(huì)是較好的選擇,無熔絲易損件、故障定位準(zhǔn)確度高,維護(hù)更簡(jiǎn)單。
4)在水泥屋面,可以考慮用雙面組件,再將屋面改造成反光材料,發(fā)電量能提高10%以上,另外要多留組件清洗通道,經(jīng)常清洗,能顯著提高發(fā)電量。
經(jīng)過上述改動(dòng),交直流電纜的費(fèi)用可以節(jié)省近50%,系統(tǒng)效率由原來的81%,上升到86.5%,系統(tǒng)效率提高5.5%,如果是一個(gè)500kW的電站,在一個(gè)年總輻射量1300kWh/m2地區(qū),按原來的方案每年可以發(fā)500*1300*81%=52.65萬度電,改正后可以發(fā)500*1300*86.5%=56.225萬度電,每年可以多發(fā)3.575萬度電,按平均電價(jià)0.9元每度計(jì)算,每年可增加3.2175萬元收入。