在逆變器的技術(shù)參數(shù)中,有一個(gè)最大允許接入功率,大部分廠家都是標(biāo)稱為額定功率的1.1倍到1.2倍,但有些廠家為了顯示自己的超配能力,標(biāo)稱為額定功率的1.4倍,有的甚至到1.7倍。
而用戶根據(jù)這個(gè)技術(shù)參數(shù)去設(shè)計(jì)系統(tǒng),結(jié)果在天氣好的時(shí)候,如下圖所示的逆變器限額運(yùn)行,會(huì)給用戶造成發(fā)電量損失。
由于逆變器只占光伏系統(tǒng)成本5%左右,靠組件超配而減少逆變器投資,不僅不劃算,還會(huì)帶來別的問題。要綜合考慮光照條件因素,安裝場(chǎng)地因素,組件因素和逆變器因素等等,科學(xué)設(shè)計(jì),具體問題具體分析。
筆者歷時(shí)近1月,對(duì)影響光伏組件和逆變器配比的因素進(jìn)行了調(diào)查,共收集了四大類12個(gè)影響因素,具體如下:
一 光照條件因素
(1)不同區(qū)域輻照度不同
根據(jù)國家氣象局風(fēng)能太陽能評(píng)估中心劃分標(biāo)準(zhǔn),將我國太陽能資源地區(qū)分為四類,不同區(qū)域輻照度差異較大。太陽高度角越大,穿越大氣的路徑就越短,大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用越小,則到達(dá)地面的太陽輻射越強(qiáng);太陽高度角越大,等量太陽輻射散布的面積越小,太陽輻射越強(qiáng)。在太陽能資源好的地區(qū),由于晴天云少,空氣質(zhì)量好,大氣透明度高,太陽到達(dá)組件表面的輻射要比資源差的地區(qū)要高很多。
(2)安裝海拔高度
海拔越高空氣越稀薄,大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用越小,則到達(dá)地面的太陽輻射越強(qiáng)。例如,青藏高原是我國太陽輻射最強(qiáng)的地區(qū)。而空氣越稀薄的地方,逆變器散熱就越差,海拔超過一定的高度,逆變器就要降額運(yùn)行,此消彼長(zhǎng),在高海的地方,逆變器一般要考慮少配組件。
二 安裝場(chǎng)地因素
(1)直流側(cè)系統(tǒng)效率
光伏系統(tǒng)中,能量從太陽輻射到光伏組件,經(jīng)過直流電纜、匯流箱、直流配電到達(dá)逆變器,當(dāng)中各個(gè)環(huán)節(jié)都有損耗。不同的安裝方式,直流側(cè)損耗大不一樣,集中式地面電站,由于前面直流電纜較長(zhǎng),還有匯流箱,直流配電柜和防反二極管,直流開關(guān)等設(shè)備和器件,直流側(cè)系統(tǒng)效率通常為90%左右,而分布式光伏系統(tǒng),由于組件直流接入逆變器,沒有別的配件,如果逆變器就近安裝,直流電纜可以很短,直流側(cè)系統(tǒng)效率可以做到98%。
(2)逆變器散熱條件
逆變器一般要安裝在通風(fēng)好,避免陽光直射的地方,這樣有利于散熱。如果由于場(chǎng)地限制,逆變器不得不安裝在封閉不利于散熱的地方,就要考慮逆變器的降額問題,要少配組件。
(3)電網(wǎng)電壓變化
逆變器的額度輸出功率是在額定輸出電壓時(shí)的最大功率,并不是一成不變的,如果在用電高峰期,電網(wǎng)電壓會(huì)下降,這時(shí)逆變器就達(dá)不到額定功率,如某HW公司33KTL逆變器,最大輸出電流是48A,標(biāo)稱額定功率是33KW,這是地額定輸出電壓400V的功率,48A*400V*1.732=33.KW,如果電網(wǎng)電壓降到360V,則逆變器輸出功率48A*360V*1.732=30.KW。
三 組件因素
(1) 功率正公差
為了滿足光伏組件衰減25年不超過20%,很多組件廠對(duì)剛出廠的組件都有0-5%的正公差,如265W的組件,剛出廠的實(shí)際功率可能有275W。
(2) 負(fù)溫度系數(shù)
組件的功率溫度系統(tǒng)約-0.41%/℃,組件溫度下降,組件的功率會(huì)升高。一塊250W的組件,在不考慮設(shè)備損耗的情況下,在我國陽光最好的地區(qū),如寧夏北部、甘肅北部、新疆南部等地區(qū),有可能最大輸出功率能到300W。
(3) 雙面組件
雙面組件不僅可以接收正面陽光的輻射功率,背面還可以接收陽光反射輻射功率,不同物體,在不同的光譜波段對(duì)陽光的反射率不同。雪地、濕地、小麥、沙漠,不同的地物在同一波段其反射率不同,同一地物在不同波段反射率也不同
四 逆變器因素
(1)逆變器效率
逆變器的效率并不是恒值,有功率開關(guān)器件損耗和磁性損耗,在低功率時(shí),效率比較低,在40%到60%功率時(shí),效率最高,超過60%時(shí),效率逐漸降低。因此,要把光伏功率的總功率控制在逆變器功率的40%到60%之間,獲得最佳效率。
(2)逆變器的壽命
光伏逆變器是電子產(chǎn)品,其可靠性和逆變器運(yùn)行溫度有很大關(guān)系,其中電容、風(fēng)扇,繼電器等元器件溫度提高10℃,失效率可會(huì)提高50%以上。而運(yùn)行溫度又和功率相關(guān),據(jù)統(tǒng)計(jì),逆變器長(zhǎng)期工作在功率80-100%比功率40-60%,壽命要低20%左右。
(3)逆變器的最佳工作電壓范圍
工作電壓在逆變器的額定工作電壓左右,效率最高,單相220V逆變器,逆變器輸入額定電壓為360V,三相380V逆變器,逆變器輸入額定電壓為650V。如3kW逆變器,配260W組件,工作電壓30.5V,配12塊工作電壓366V,功率為3.12kW為最佳。30KW逆變器配260W組件,接126塊組件,每一路21串,電壓為640.5V,總功率為32.76kW為最佳。
(4)逆變器的輸出功率和超載能力
不同品牌同一個(gè)功率段的逆變器,輸出功率也是不一樣的,如A公司40KTL逆變器,額定輸出功率只有36KW,不但沒有超載能力,反而還要降載到90%,而B公司40KW的逆變器,輸出最大功率在功率因素為1的情況下可以達(dá)到44.4KW,可以超載1.1倍,所以同樣大小的逆變器,B公司的40KW逆變器要比A公司40KTL逆變器要多配20%的組件。
結(jié)論
綜上各種因素,逆變器和組件的配比確實(shí)不是簡(jiǎn)單的事,要綜合考慮各種因素,打一個(gè)比方,組件好比是貴重貨物,逆變器則是一匹馬,聽取資深老司機(jī)的意見,寧愿大馬拉小車,也不要小馬拉大車。
下面這幾個(gè)地方要特別注意:
1、超過2000米高海拔地區(qū);
2、安裝場(chǎng)地逆變器散熱不好;
3、安裝場(chǎng)地電網(wǎng)電壓偏低;
4、輸出功率偏低逆變器。
而用戶根據(jù)這個(gè)技術(shù)參數(shù)去設(shè)計(jì)系統(tǒng),結(jié)果在天氣好的時(shí)候,如下圖所示的逆變器限額運(yùn)行,會(huì)給用戶造成發(fā)電量損失。
筆者歷時(shí)近1月,對(duì)影響光伏組件和逆變器配比的因素進(jìn)行了調(diào)查,共收集了四大類12個(gè)影響因素,具體如下:
一 光照條件因素
(1)不同區(qū)域輻照度不同
根據(jù)國家氣象局風(fēng)能太陽能評(píng)估中心劃分標(biāo)準(zhǔn),將我國太陽能資源地區(qū)分為四類,不同區(qū)域輻照度差異較大。太陽高度角越大,穿越大氣的路徑就越短,大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用越小,則到達(dá)地面的太陽輻射越強(qiáng);太陽高度角越大,等量太陽輻射散布的面積越小,太陽輻射越強(qiáng)。在太陽能資源好的地區(qū),由于晴天云少,空氣質(zhì)量好,大氣透明度高,太陽到達(dá)組件表面的輻射要比資源差的地區(qū)要高很多。
(2)安裝海拔高度
海拔越高空氣越稀薄,大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用越小,則到達(dá)地面的太陽輻射越強(qiáng)。例如,青藏高原是我國太陽輻射最強(qiáng)的地區(qū)。而空氣越稀薄的地方,逆變器散熱就越差,海拔超過一定的高度,逆變器就要降額運(yùn)行,此消彼長(zhǎng),在高海的地方,逆變器一般要考慮少配組件。
二 安裝場(chǎng)地因素
(1)直流側(cè)系統(tǒng)效率
光伏系統(tǒng)中,能量從太陽輻射到光伏組件,經(jīng)過直流電纜、匯流箱、直流配電到達(dá)逆變器,當(dāng)中各個(gè)環(huán)節(jié)都有損耗。不同的安裝方式,直流側(cè)損耗大不一樣,集中式地面電站,由于前面直流電纜較長(zhǎng),還有匯流箱,直流配電柜和防反二極管,直流開關(guān)等設(shè)備和器件,直流側(cè)系統(tǒng)效率通常為90%左右,而分布式光伏系統(tǒng),由于組件直流接入逆變器,沒有別的配件,如果逆變器就近安裝,直流電纜可以很短,直流側(cè)系統(tǒng)效率可以做到98%。
(2)逆變器散熱條件
逆變器一般要安裝在通風(fēng)好,避免陽光直射的地方,這樣有利于散熱。如果由于場(chǎng)地限制,逆變器不得不安裝在封閉不利于散熱的地方,就要考慮逆變器的降額問題,要少配組件。
(3)電網(wǎng)電壓變化
逆變器的額度輸出功率是在額定輸出電壓時(shí)的最大功率,并不是一成不變的,如果在用電高峰期,電網(wǎng)電壓會(huì)下降,這時(shí)逆變器就達(dá)不到額定功率,如某HW公司33KTL逆變器,最大輸出電流是48A,標(biāo)稱額定功率是33KW,這是地額定輸出電壓400V的功率,48A*400V*1.732=33.KW,如果電網(wǎng)電壓降到360V,則逆變器輸出功率48A*360V*1.732=30.KW。
三 組件因素
(1) 功率正公差
為了滿足光伏組件衰減25年不超過20%,很多組件廠對(duì)剛出廠的組件都有0-5%的正公差,如265W的組件,剛出廠的實(shí)際功率可能有275W。
(2) 負(fù)溫度系數(shù)
組件的功率溫度系統(tǒng)約-0.41%/℃,組件溫度下降,組件的功率會(huì)升高。一塊250W的組件,在不考慮設(shè)備損耗的情況下,在我國陽光最好的地區(qū),如寧夏北部、甘肅北部、新疆南部等地區(qū),有可能最大輸出功率能到300W。
(3) 雙面組件
雙面組件不僅可以接收正面陽光的輻射功率,背面還可以接收陽光反射輻射功率,不同物體,在不同的光譜波段對(duì)陽光的反射率不同。雪地、濕地、小麥、沙漠,不同的地物在同一波段其反射率不同,同一地物在不同波段反射率也不同
四 逆變器因素
(1)逆變器效率
逆變器的效率并不是恒值,有功率開關(guān)器件損耗和磁性損耗,在低功率時(shí),效率比較低,在40%到60%功率時(shí),效率最高,超過60%時(shí),效率逐漸降低。因此,要把光伏功率的總功率控制在逆變器功率的40%到60%之間,獲得最佳效率。
光伏逆變器是電子產(chǎn)品,其可靠性和逆變器運(yùn)行溫度有很大關(guān)系,其中電容、風(fēng)扇,繼電器等元器件溫度提高10℃,失效率可會(huì)提高50%以上。而運(yùn)行溫度又和功率相關(guān),據(jù)統(tǒng)計(jì),逆變器長(zhǎng)期工作在功率80-100%比功率40-60%,壽命要低20%左右。
(3)逆變器的最佳工作電壓范圍
工作電壓在逆變器的額定工作電壓左右,效率最高,單相220V逆變器,逆變器輸入額定電壓為360V,三相380V逆變器,逆變器輸入額定電壓為650V。如3kW逆變器,配260W組件,工作電壓30.5V,配12塊工作電壓366V,功率為3.12kW為最佳。30KW逆變器配260W組件,接126塊組件,每一路21串,電壓為640.5V,總功率為32.76kW為最佳。
(4)逆變器的輸出功率和超載能力
不同品牌同一個(gè)功率段的逆變器,輸出功率也是不一樣的,如A公司40KTL逆變器,額定輸出功率只有36KW,不但沒有超載能力,反而還要降載到90%,而B公司40KW的逆變器,輸出最大功率在功率因素為1的情況下可以達(dá)到44.4KW,可以超載1.1倍,所以同樣大小的逆變器,B公司的40KW逆變器要比A公司40KTL逆變器要多配20%的組件。
綜上各種因素,逆變器和組件的配比確實(shí)不是簡(jiǎn)單的事,要綜合考慮各種因素,打一個(gè)比方,組件好比是貴重貨物,逆變器則是一匹馬,聽取資深老司機(jī)的意見,寧愿大馬拉小車,也不要小馬拉大車。
下面這幾個(gè)地方要特別注意:
1、超過2000米高海拔地區(qū);
2、安裝場(chǎng)地逆變器散熱不好;
3、安裝場(chǎng)地電網(wǎng)電壓偏低;
4、輸出功率偏低逆變器。