在逆變器的技術參數(shù)中,有一個最大允許接入功率,大部分廠家都是標稱為額定功率的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)這個技術參數(shù)去設計系統(tǒng),結果在天氣好的時候,如下圖所示的逆變器限額運行,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,還會帶來別的問題。要綜合考慮光照條件因素,安裝場地因素,組件因素和逆變器因素等等,科學設計,具體問題具體分析。
一、光照條件因素
1. 1 區(qū)域輻照度
根據(jù)國家氣象局風能太陽能評估中心劃分標準,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,大氣對太陽輻射的削弱作用越小,則到達地面的太陽輻射越強。在太陽能資源好的地區(qū),由于晴天云少,空氣質量好,大氣透明度高,太陽到達組件表面的輻射要比資源差的地區(qū)要高很多。
1.2 安裝海拔高度
海拔越高空氣越稀薄,大氣對太陽輻射的削弱作用越小,則到達地面的太陽輻射越強。例如,青藏高原是我國太陽輻射最強的地區(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,逆變器就要降額運行,此消彼長,在高海的地方,逆變器一般要考慮少配組件。
二、安裝場地因素
2.1 直流側系統(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、直流配電到達逆變器,當中各個環(huán)節(jié)都有損耗。不同的安裝方式,直流側損耗大不一樣。集中式地面電站,由于前面直流電纜較長,加上匯流箱,直流配電柜和防反二極管,直流開關等設備和器件,直流側系統(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,直流側系統(tǒng)效率可以做到98%。
2.2 逆變器散熱條件
逆變器一般要安裝在通風好,避免陽光直射的地方,這樣有利于散熱。如果由于場地限制,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。
2.3 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)電壓會下降,這時逆變器就達不到額定功率,如某HW公司33KTL逆變器,最大輸出電流是48A,標稱額定功率是33kW,這是額定輸出電壓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
3.1 功率正公差
為了滿足光伏組件衰減25年不超過20%,很多組件廠對剛出廠的組件都有0-5%的正公差,如265W的組件,剛出廠的實際功率可能有275W。
3.2 負溫度系數(shù)
組件的功率溫度系統(tǒng)約-0.41%/℃,組件溫度下降,組件的功率會升高。一塊250W的組件,在不考慮設備損耗的情況下,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。
3.3 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
4.1 逆變器效率
逆變器的效率并不是恒值,有功率開關器件損耗和磁性損耗,在低功率時,效率比較低,在40%到60%功率時,效率最高,超過60%時,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。
4.2 逆變器的壽命
光伏逆變器是電子產品,其可靠性和逆變器運行溫度有很大關系,其中電容、風扇、繼電器等元器件溫度提高10℃,失效率可會提高50%以上。而運行溫度又和功率相關,據(jù)統(tǒng)計,逆變器長期工作在功率80-100%比功率40-60%,壽命要低20%左右。
4.3 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。
4.4 逆變器的輸出功率和超載能力
不同品牌同一個功率段的逆變器,輸出功率也是不一樣的,如某公司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%,而古瑞瓦特40kW的逆變器,輸出最大功率在功率因素為1的情況下可以達到44.4kW,可以超載1.1倍,所以同樣大小的逆變器,古瑞瓦特的40kW逆變器要比某公司40KTL逆變器要多配20%的組件。
某公司40KTL逆變器
古瑞瓦特40KW的逆變器
綜上各種因素,逆變器和組件的配比確實不是簡單的事,要綜合考慮各種因素,打一個比方,組件好比是貴重貨物,逆變器則是一匹馬,聽取資深老司機的意見,寧愿大馬拉小車,也不要小馬拉大車。具體建議可以參考前一篇文章《光伏組件參數(shù)解讀和逆變器配比》。
一、光照條件因素
1. 1 區(qū)域輻照度
根據(jù)國家氣象局風能太陽能評估中心劃分標準,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,大氣對太陽輻射的削弱作用越小,則到達地面的太陽輻射越強。在太陽能資源好的地區(qū),由于晴天云少,空氣質量好,大氣透明度高,太陽到達組件表面的輻射要比資源差的地區(qū)要高很多。
1.2 安裝海拔高度
海拔越高空氣越稀薄,大氣對太陽輻射的削弱作用越小,則到達地面的太陽輻射越強。例如,青藏高原是我國太陽輻射最強的地區(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,逆變器就要降額運行,此消彼長,在高海的地方,逆變器一般要考慮少配組件。
二、安裝場地因素
2.1 直流側系統(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、直流配電到達逆變器,當中各個環(huán)節(jié)都有損耗。不同的安裝方式,直流側損耗大不一樣。集中式地面電站,由于前面直流電纜較長,加上匯流箱,直流配電柜和防反二極管,直流開關等設備和器件,直流側系統(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,直流側系統(tǒng)效率可以做到98%。
2.2 逆變器散熱條件
逆變器一般要安裝在通風好,避免陽光直射的地方,這樣有利于散熱。如果由于場地限制,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。
2.3 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)電壓會下降,這時逆變器就達不到額定功率,如某HW公司33KTL逆變器,最大輸出電流是48A,標稱額定功率是33kW,這是額定輸出電壓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
3.1 功率正公差
為了滿足光伏組件衰減25年不超過20%,很多組件廠對剛出廠的組件都有0-5%的正公差,如265W的組件,剛出廠的實際功率可能有275W。
3.2 負溫度系數(shù)
組件的功率溫度系統(tǒng)約-0.41%/℃,組件溫度下降,組件的功率會升高。一塊250W的組件,在不考慮設備損耗的情況下,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。
3.3 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
4.1 逆變器效率
逆變器的效率并不是恒值,有功率開關器件損耗和磁性損耗,在低功率時,效率比較低,在40%到60%功率時,效率最高,超過60%時,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。
4.2 逆變器的壽命
光伏逆變器是電子產品,其可靠性和逆變器運行溫度有很大關系,其中電容、風扇、繼電器等元器件溫度提高10℃,失效率可會提高50%以上。而運行溫度又和功率相關,據(jù)統(tǒng)計,逆變器長期工作在功率80-100%比功率40-60%,壽命要低20%左右。
4.3 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。
4.4 逆變器的輸出功率和超載能力
不同品牌同一個功率段的逆變器,輸出功率也是不一樣的,如某公司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%,而古瑞瓦特40kW的逆變器,輸出最大功率在功率因素為1的情況下可以達到44.4kW,可以超載1.1倍,所以同樣大小的逆變器,古瑞瓦特的40kW逆變器要比某公司40KTL逆變器要多配20%的組件。
某公司40KTL逆變器
古瑞瓦特40KW的逆變器