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组串式逆变器的“吞吐”能力是什么鬼?

放大字体  缩小字体 时间:2016-07-01  来源:国际能源网  浏览:9793
核心提示:面对较高容配比的需求,在选择组串式逆变器时,其直流输入和交流输出能力,即逆变器的吞吐能力成为逆变器选型的重要依据。为什么
面对较高容配比的需求,在选择组串式逆变器时,其直流输入和交流输出能力,即逆变器的“吞吐”能力成为逆变器选型的重要依据。为什么超配和组串式逆变器的“吞吐”能力有关呢?

组件容量与逆变器容量还按照1:1设计吗?如果是,你就out了。组件容量对逆变器的容量比称为容配比,当容配比大于1时称为超配。超配的好处已经被实际反复验证,并被行业所广泛接受。目前国内光伏电站中常见的容配比已经达到1.05-1.1,部分电站已达到1.2以上。这是因为容配比和光照资源强相关,我国幅员辽阔,光照分布不均匀,不同地区的最佳容配比有较大差异。

当前中国光伏市场的发展趋势是“从西到东”和“补贴下调”,即光伏电站逐渐从光照资源较好的Ⅰ类资源区向光照资源较差的II、III、IV类资源区转移;且光伏电价逐年下调对投资收益造成严重影响。面对如此趋势,如何最大化降低系统成本,提升发电量,是光伏行业的核心诉求。通过系统精细化设计,尤其正确的容配比设计更是可以大幅度降低系统初始投资成本,例如按照1.2:1的配置比例,100MW组件只需要83MW的逆变器和箱变,这样省下的17MW逆变器和箱变等电气设备成本就是客户获得的纯利润,何乐而不为呢?

面对较高容配比的需求,在选择组串式逆变器时,其直流输入和交流输出能力,即逆变器的“吞吐”能力成为逆变器选型的重要依据。为什么超配和组串式逆变器的“吞吐”能力有关呢?我们来看两个案例。

实例表明组串逆变器的“吞吐”能力影响电站收益

正面案例:Ⅰ类资源区,光照资源好

四川小金县某50MW光伏电站,采用60kW组串式逆变器,单台逆变器直流侧配置62.92kWp的组件,即组件与逆变器容配比为1.05:1,由于项目建设地辐照度高,逆变器实际最大输出有功功率高达66.1kW,即逆变器长期1.1倍过载运行,如图1(a)所示。

反面案例:III、IV类资源区,光照资源差

湖北某电站采用30kW组串式逆变器,由于所选逆变器的直流输入能力不足,单台逆变器直流侧最大只能配置30kWp的组件,即容配比1:1。当光照资源相对较差,即使在全年辐照最高时,逆变器实际输出功率也仅为25kW,如图1(b)所示。逆变器及变压器等电气系统长期轻载运行,系统利用率和效率均大大降低。

由以上两个实际案例可知,(1)超配可以大幅度降低系统成本、提高收益;未超配时系统利用率降低,逆变器容量造成浪费;(2)在超配设计时,组串式逆变器不仅直流侧需要足够的输入端子数量,同时交流输出还需要一定的过载能力,即逆变器的“吞吐”能力非常关键。

正确选择组串式逆变器的“吞吐”能力,才能提升电站发电收益

对于光照条件好的部分Ⅰ类资源区,逆变器需要有良好的过载能力,即“吐”的能力要求较高;而在光照资源相对较差的其他资源区,则需要逆变器的直流侧能接入更多的组件,要有足够的输入端子数量,即对“吞”的能力要求较高。

具备更强的交流侧过载能力

如正面案例所述,当辐照度或温度等环境条件变化时,组件输出功率会超过规格书中标定的最大功率,即“组件超发”,此种情况通常发生在部分光照资源较好的部分Ⅰ类资源区,这就要求逆变器需具备将组件能量全部转化的能力,即对逆变器“吐”的能力要求较高。否则将会出现弃光的现象,降低发电量,影响用户收益,如图2(a)所示。
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图2 50kW组串式逆变器合理设计的价值

具备更强的直流侧接入能力

在光照资源较差的II、III、IV类地区,若逆变器接入组件容量等于或小于逆变器交流功率额定值时,逆变器、变压器及后端电气系统将长期处于轻载,大大降低系统利用率,间接地增加了系统投资成本。如图2(b)所示,对于50kW的逆变器,如果接入50kW的组件,实际输出将小于50kW。

上述分析仅仅是考虑了光照资源,但在实际光伏系统中,由于灰尘遮挡,组件输出至少降低2-3%,再考虑到组件衰减、电缆损耗等因素,实际传输到逆变器输入端的直流功率又会减少5-10%左右。此外,根据1.6MW典型系统设计方案成本计算表明,50kW组串式逆变器直流侧接9串方案比8串方案,逆变器数量减少了12%以上,可节省系统初投资0.07元/W,100MW可节约初始投资700万,这便是逆变器较高的“吞”能力带来的好处,如图3所示。

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图3 直流侧接入不同路数对系统成本的影响

因此,对于II、III类资源区,一般推荐逆变器接入的组件容量是逆变器额定容量的1.2倍以上,即逆变器的直流侧需要配置足够的输入端子,保证可以接入1.2倍以上的组件。

如何从系统角度降低成本是电站投资者的核心诉求。合理地选择组件与逆变器的容量配比是提高系统部件利用率,降低系统初始投资的有效途径。合理的容配比设计,最关键的是逆变器的“吞吐”能力,即逆变器的额定容量与交直流输入输出匹配设计是否合理。一方面需要逆变器直流输入端有足够的输入端子,可以接入更多的组件,保证在光照资源较差的地区系统利用率最大化,同时交流侧有一定的过载能力,确保系统不降额,最大化的降低系统初始投资,提升电站整体收益。
 

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