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光伏电站超配分类及弃光限电损失PVsyst分析方法

   日期:2019-05-30     来源:坎德拉学院    浏览:5999    评论:0    
随着光伏行业的迅速发展,在光伏电站系统设计 (尤其在大型工商业光伏电站和地面电站)中,如何降低组件和系统投资成本,提升光伏投资收益,成为光伏电站系统设计和优化的重要目标,在2019年推进平价上网的光伏电站中,降低初始投资和降低度电成本,采取多种技术手段尤为重要。其中光伏电站中的容配比,优化设计超配,成为最常用的和最为主要的降本增效的方式之一。

通常讲的超配,主要是指直流侧超配:光伏方阵的安装容量与逆变器额定容量之比。在推进平价上网的过程中,随着光伏组件的价格快速降低,组件的超配更为有利,超配比也得到很大的提高。根据最新的行业观点:我国一类太阳能资源地区,不宜超过1.2:1;二类太阳能资源地区,不宜超过1.4:1;三类太阳能资源地区,不宜超过1.8:1。具体地点和具体项目案例的容配比优选,又与当地光资源情况、地理条件、设备选型、系统损耗、工程造价、上网电价、限发情况等各种因素有关,需要经技术经济比较后确定。

光伏电站的超配,除常规的直流侧超配外,还有交流侧超配,光伏区逆变器的额定容量相对主变容量的配比,或者对于一个发电单元中组串逆变器额定容量相对该发电单元箱变容量的配比。

  
图1 光伏电站超配分类(非行业标准分类,仅供参考)
 
当光伏电站超配后,由于逆变器交流侧的输出瓶颈限制,就会产生直流侧限功率和主变侧限功率,另一种并网点限功率则是由于调度要求或其他情况,并网点上网功率不能超过某功率或主变额定功率。

相关研究表明,适当提高容配比是降低度电成本和提发电高收益的有效手段,但由于容配比提高就会存在超配损失和限发的风险,因此并不是越高越好。当我们在优选容配比时,如何分析超配损失和限发损失呢?PVsyst软件提供了几种分析方法。

1、直流侧超配损失

采用PVsyst对项目进行建模,概述如下:

(1) 建立项目地地点、气象信息:输入项目的经纬度,海拔高度,等信息,获取气象数据。

(2) 做一个光伏系统:组件和逆变器设备选型、系统配置(容配比)、损失项设置,三维建模等。在损失项设置中,Ageing选项卡可以调整衰减及匹配损失设置,在设置模拟第N年。

  图2 Ageing选项卡设置
 
(3) 模拟运行,读取Report。

(4) 直流侧限功率损失可查看Inverter Loss Over Nominal Inv. Power对应的损失项。

2、PVsyst限功率运行逐年模拟

限功率运行模拟方式,在PVsyst软件有Energy manager,它有三个选项卡,其中第二项Grid power limitation,在模拟过程中应用并网限功率模式,可以填入限制的功率值。其中功率限制点又有两个选型,其一是在逆变器处,限制逆变器的输出,注入电网的功率通过逆变器后定义的损耗(交流电缆、变压器等)会进一步降低。其二是在并网点处,限制并网点的上网功率,逆变器的输出功率将更高一些用于来补偿逆变器后的损失。该选项卡显示限功率的数值、逆变器的容量、光伏组件的容量,给出了光伏组件容量和限功率的比值power ratio,如图3。当比值大于2:1时,软件提示是不合理的配比。

  图3 以10MW案例限功率模式设置
 
分析每年限功率的情况,在Ageing中,依次选择第N年模拟,查找report中能量流损失图最后一项,即可看到因逆变器超配和并网点限电造成的发电量损失,如图4。该分析方法虽然可以直观的限电损失比,但缺点在于并网点只能设置恒功率限发,不能设置不同时间段的非恒功率限发。

  图4 逆变器超配和并网点限发损失示意图(图3 案例)
 
3、PVsyst逐年逐小时功率分析

在Grid power limitation中,取消限功率模拟,即按照正常模拟分析。通过调取8760个小时数据,分析筛选并网点功率超过设置功率的数据,可以统计和分析出逆变器超配损失情况以及并网点限发损失情况。逐小时数据分析,较为繁琐,但便于分析过程信息。

4、PVsystAgeing Tool工具模拟

Advanced simulation模块中,采用ageing tool工具,可代替逐年模拟的工作,一次性模拟25年或30年的发电量分析。首先设置的是模拟周期——smulation done every(years)每几年模拟一次,其次是模拟年限——总的年数。量参数均可调,周期越短,即分析的数量越多,模拟用时越长;总的年数越多,用时越多;选择周期和总年数后,下面即显示模拟的年数,可选择是否生成报告和变量。模拟完成后,可在report中查阅25年或模拟年限中组件逐年衰减参数、每年发电量及PR值。若需查找逐年的超配损失数据,需查找逐年的report,此时需设置模拟周期为1年并生成report。
  图5 Ageing Tool分析
 
5、总结

光伏电站的超配设计,可以有直流侧超配、交流侧超配以及交直流组合超配,以达到降低光伏电站的造价的目的。在弃光和限发损失方面,既有逆变器限发损失,也有按并网点最大功率限制的限发损失。本文基于PVsyst功能,介绍了几种分析方法,是否限功率运行分析,Ageing Tool和逐小时分析。 
 

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