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工商业光伏如何提高系统效率

   日期:2018-07-17     来源:世纪新能源网    作者:刘继茂    浏览:3367    评论:0    
核心提示:随着光伏装机容量的不断扩大,光伏补贴越来越多,政府的负担越来越重,光伏补贴逐年下降,甚至没有补贴平价上网成为一种趋势,20
 随着光伏装机容量的不断扩大,光伏补贴越来越多,政府的负担越来越重,光伏补贴逐年下降,甚至没有补贴平价上网成为一种趋势,2018年5月31号,能源局出台823新政策,分布式光伏暂时仅安排10GW的指标,光伏度电补贴也由0.37元下降到0.32元,这就意会2018年下半年工商业没有度电补贴了,而2019年有没有补贴还不知道。所以工商业光伏要精打细算,优化设计,尽可能提高系统效率多发电,以提升投资收益率。

1、系统效率的定义


系统效率来源是英文Performance Ratio(简称“PR”),IEC61724(1)给出的定义如下:
PRT:在T时间段内光伏电站的平均系统效率;

ET:在T时间段内光伏电站输入电网的电量;

Pe:光伏电站组件装机的标称容量;

hT:是T时间段内方阵面上的峰值日照时数;

以我们最容易理解的年均PR来说,如果方阵面上接收到的年总辐射量是1600kWh/m2,那就是说方阵面上的峰值日照时数是1600h;如果计量电度表记录的年发电量是1300kWh;那么年PR就是:

2、影响系统效率的因素

影响发电量的关键因素是系统效率,系统效率主要考虑的因素有:组件上灰尘、阴影遮挡引起的效率降低,组件温度引起的功率降低,直流电缆引起的阻抗匹配损失,组件串联电压和逆变器电压不匹配产生的效率降低,逆变器的MPPT追踪损失,逆变器本身的功率损耗,交流线缆功率损耗、变压器功率损耗等等多个因素,据统计,目前我国地面光伏电站整体的系统效率为80%左右,工商业光伏系统效率为82%左右,户用光伏系统效率为85%左右,各环节的系统效率损失如表所示:

 
3、提高系统效率的措施

工商业光伏一般是低压400V并网,没有升压变压器的损耗,但工商业屋顶情况比地面复杂,一般不能按最佳倾斜角度和最佳方位角度进行安装,存在阴影遮掩,屋面可能还有别的设备造成阴影,工厂电网环境较差,电压波动大,对发电量有一定的影响。

如上表所示,为了提高发电量,必须尽量减少各种损耗,对于工商业屋顶而言,倾斜角度、方位角度;组件灰尘、阴影、温度,逆变器本身的损耗、MPPT跟踪效率1、2、6、7等因素,受外界影响大,改变比较困难,只能尽力而为。但是,直流电缆损失、直流电缆阻抗匹配、组件和逆变器电压匹配、交流损失(电缆、配电柜)3、4、5、8、10等因素,则是可控制的。

1)尽量减少直流电缆的长度,从组件到逆变器,要用到直流电缆,这个电缆的长度对系统发电量的影响非常大,一方面是直流电缆本身的损耗,另一方面是是阻抗匹配,逆变器MPPT方法有很多种,但万变不离其宗,就是调整MPPT端的等效负载阻抗等于组件端的等效输出阻抗,而组件端的输出电阻包括组件的内阻和电缆的内阻。电缆越长,内阻越大,可能影响效率超过3%。


 
上图是目前工商业光伏常见的组件,逆变器,并网点排布图,组件布满屋面,为了管理方便,逆变器通常都是安装在一起,因此直流电缆长度不一样,最短的可能只有10多米,最长的可能是100多米,因此造成直流损耗比较大。并网点一般在地下配电房,超过400kW还要加升压变压器,而逆变器安装在屋顶,一般也有几十米的距离,由于是总功率汇合在一起,电流比较大,因此损耗也比较大。如果工商业光伏不需要国家补贴,逆变器的安装地点和并网点都可以优化一下,如下图所示:


 
2)逆变器分散安装,尽量靠近组件,直流电缆控制在20米以内,直流电缆损失可以降低到0.5%,每一个MPPT的直流电缆尽量一致,直流电缆MPP阻抗匹配降低到1%。采用多个并网点,一台逆变器一个并网点,并网柜直接接入生产企业的低压交流母排,交流损失(电缆、配电柜)也控制在0.5%以内。

3)组件串联后的工作电压尽量靠近逆变器的额定电压,根据地理条件选用合适的MPPT,小型工商业项目,建议选择两路MPPT多个组串的逆变器,可以兼顾组串失配和高效率,设计更灵活;大型工商业项目,地形复杂带来组件失配问题,不得不选择多路MPPT,那么每路MPPT 2个组串输入的逆变器会是较好的选择,无熔丝易损件、故障定位准确度高,维护更简单。

4)在水泥屋面,可以考虑用双面组件,再将屋面改造成反光材料,发电量能提高10%以上,另外要多留组件清洗通道,经常清洗,能显著提高发电量。


经过上述改动,交直流电缆的费用可以节省近50%,系统效率由原来的81%,上升到86.5%,系统效率提高5.5%,如果是一个500kW的电站,在一个年总辐射量1300kWh/m2地区,按原来的方案每年可以发500*1300*81%=52.65万度电,改正后可以发500*1300*86.5%=56.225万度电,每年可以多发3.575万度电,按平均电价0.9元每度计算,每年可增加3.2175万元收入。
 
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