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从效率和寿命来分析光伏组件和逆变器配比选择

来源:
时间:2017-04-14 09:36:01
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从效率和寿命来分析光伏组件和逆变器配比选择光伏组件容量和逆变器容量比,习惯称为容配比。合理的容配比设计,需要结合具体项目的情况综合考虑,主要影响因素包括辐照度、系统损耗、逆变器的效

光伏组件容量和逆变器容量比,习惯称为容配比。合理的容配比设计,需要结合具体项目的情况综合考虑,主要影响因素包括辐照度、系统损耗、逆变器的效率、逆变器的寿命、逆变器的电压范围、组件安装角度等方面,由于逆变器只占系统成本5%左右,在分布式光伏电站系统中,靠组件超配而减少逆变器数量或者功率,投资收益很少,还会带来别的问题,具体分析如下。

1、不同区域辐照度不同

根据国家气象局风能太阳能评估中心划分标准,将我国太阳能资源地区分为四类,不同区域辐照度差异较大。即使在同一资源地区,不同地方的全年辐射量也有较大差异。例如,同是I类资源区的西藏噶尔和青海格尔木,噶尔的全年辐射量为7998MJ/m2,比格尔木的6815MJ/m2高17%。意味着相同的系统配置,即相同的容配比下,噶尔地区的发电量比格尔木高17%。若要达到相同的发电量,可以通过改变容配比来实现。

2、系统损耗

光伏系统中,能量从太阳辐射到光伏组件,经过直流电缆、汇流箱、直流配电到达逆变器,当中各个环节都有损耗。如图所示,直流侧损耗通常在7-11%左右,逆变器损耗约1-2%,总损耗约为8-13%(此处所说的系统损耗不包括逆变器后面的变压器及线路损耗部分)。

也就是说,在组件容量和逆变器容量相等的情况下,由于客观存在的各种损耗,逆变器实际输出最大容量只有逆变器额定容量的90%左右,即使在光照最好的时候,逆变器也没有满载工作。

3、逆变器效率

逆变器的效率并不是恒值,有功率开关器件损耗和磁性损耗,在低功率时,效率比较低,在40%到60%功率时,效率最高,超过60%时,效率逐渐降低。因此,要把光伏功率的总功率控制在逆变器功率的40%到60%之间,获得最佳效率。

4、逆变器的寿命

光伏逆变器是电子产品,其可靠性和逆变器运行温度有很大关系,其中电容、风扇,继电器等元器件温度提高10℃,失效率可会提高50%以上。而运行温度又和功率相关,据统计,逆变器长期工作在功率80-100%比功率40-60%,寿命要低20%左右。

5、逆变器的最佳工作电压范围

工作电压在逆变器的额定工作电压左右,效率最高,单相220V逆变器,逆变器输入额定电压为360V,三相380V逆变器,逆变器输入额定电压为650V。如3kW逆变器,配260W组件,工作电压30.5V,配12块工作电压366V,总功率为3.12kW为最佳。30KW逆变器配260W组件,接126块组件,每一路21串,电压为640.5V,总功率为32.76kW为最佳。

综上各种因素,系统功率在逆变器额定功率40-60%之间,效率最高,寿命最长。为了把逆变器性能发挥最佳,根据光照条件不同,组件和逆变器有不同的配比。

在一类光照地区,平均日照时间超过5小时,发电时间按每天10小时计算,建议组件和逆变器按11配置,平均功率为50%左右;

在二类光照地区,平均日照时间4小时,发电时间按每天9小时计算,建议组件和逆变器按1.11配置,(4*1.1)/9,平均功率为49%左右;

在三类平均日照时间3.5小时的光照地区,发电时间按每天8.5小时计算,建议组件和逆变器按1.21配置,(3.5*1.2)/8.5,平均功率为49.4%左右。

在三类平均日照时间低于3小时的光照地区,发电时间按每天8小时计算,建议组件和逆变器按1.31配置,(3*1.3)/8,平均功率为48.75%左右。

山地电站朝向各异,分布式光伏屋面情况的复杂性、朝向各异,因此有光伏组件不朝南,彩钢瓦屋顶倾斜角度不是最佳倾角的情况。逆变器的配置可以根据具体情况灵活处理。

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