光伏组件与逆变器配置详情分析

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kangkyongmo 研究生
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光伏组件与逆变器配置详情分析

如意 发表于 11-22 收藏 已收藏
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  光伏组件是光伏电站最重要的设备之一,成本占了并网系统50%左右,组件的技术参数对系统设计非常重要,只能读懂组件参数,才能正确配置光伏逆变器,下面以多晶硅光伏组件为例,解释光伏组件的关键参数。

  在逆变器的技术参数中,有一个最大允许接入功率,大部分厂家都是标称为额定功率的1.1倍到1.2倍,但有些厂家为了显示自己的超配能力,标称为额定功率的1.4倍,有的甚至到1.7倍。而用户根据这个技术参数去设计系统,结果在天气好的时候,如下图所示的逆变器限额运行,给用户造成发电量损失。由于逆变器只占光伏系统成本5%左右,靠组件超配而减少逆变器投资,不仅不划算,还会带来别的问题。要综合考虑光照条件因素,安装场地因素,组件因素和逆变器因素等等,科学设计,具体问题具体分析。

  一、光伏组件技术规格书中的关键参数

  1.功率

  我们常说265Wp光伏组件。下表的“p”为peak的缩写,代表其峰值功率为265W。所有的技术规格书中都会标注“标准测试条件”的。“0~+5”代表是正公差,265W的组件功率范围在265W到270W之间为合格品,下图为常州天合的多晶光伏组件技术规格书一部分。

  光伏组件与逆变器配置详情分析

  只有在标准测试条件(辐照度为1000W/m²,电池温度25℃)时,光伏组件的输出功率才是“标称功率”(265W),辐照度和温度变化时,功率肯定会变化。在非标准条件下,光伏组件的输出功率一般不是标称功率,如下图。

  光伏组件与逆变器配置详情分析

  2.效率

  理论上,尺寸、标称功率相同的组件,效率肯定是相同的。光伏组件是由电池片组成,一块光伏组件通常由60片(6×10)或72片(6×10)电池片组成,面积分别为1.638m²(0.992m×1.652m)和1.94m²(0.992m×1.956m)。

  光伏组件与逆变器配置详情分析

  辐照度为1000W/m²时,1.638m²组件上接收的功率为1638W,当输出为265W时,效率为16.2%,280W时为17%。

  3.电压与温度系数

  电压分开路电压和MPPT电压,温度系数分电压温度系数和功率温度系数。在进行串并联方案设计时,要用开路电压、工作电压、温度系数、当地极端温度(最好是昼间)进行最大开路电压和MPPT电压范围的计算,与逆变器进行匹配。

  光伏组件与逆变器配置详情分析

  二、组件的输出功率

  组件的组件输出功率,不考虑逆变器等设备因素外,和太阳辐射度和温度有关。影响辐射度的因素有:

  1.太阳高度角或纬度:太阳高度角越大,穿越大气的路径就越短,大气对太阳辐射的削弱作用越小,则到达地面的太阳辐射越强;太阳高度角越大,等量太阳辐射散布的面积越小,太阳辐射越强。例如,中午的太阳辐射强度比早晚的强。

  2.海拔高度:海拔越高空气越稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用越小,则到达地面的太阳辐射越强。例如,青藏高原是我国太阳辐射最强的地区。

  3.天气状况:晴天云少,对太阳辐射的削弱作用小,到达地面的太阳辐射强。例如四川盆地多云雾阴雨天气,太阳辐射消弱,太阳辐射成为我国最低值区。

  4.大气透明度:大气透明度高则对太阳辐射的削弱作用小,使到达地面的太阳辐射强。

  5.大气污染的程度:污染重,则对太阳辐射消弱强,到达地面太阳辐射少,雾霾天气对光伏组件影响非常大,在河北保定等雾霾天气严重的地区,全年发电量要比理论少10%左右。

  组件最大输出功率,不考虑逆变器等设备因素外,就是太阳辐照度和温度了。太阳辐射度极限值是太阳常数,值是1368W/m²,到达地球表面后,受到天气等各方面影响,最高值约1200W/m²,组件的功率温度系统约-0.39%/℃,组件温度下降,组件的功率会升高。一块250W的组件,在不考虑设备损耗的情况下,在我国阳光最好的地区,如宁夏北部、甘肃北部、新疆南部等地区,有可能最大输出功率能到300W。

  三、逆变器和组件的配比

  在配置逆变器时,要注意2个方面:

  1.多个组件串联后的电压,是每块组件的的电压之和,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380V,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,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。

  2.组串后最高极限开路电压不超过逆变器的最高电压,如270W组件,开路电压是38.3V,开路电压温度系数是-0.32%/度,如果在-25度,24块串联,最后的开路电压V=38.3[1+(-25-25)*(-0.0032)]*24=1066V。

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  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1:1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1.1:1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1.2:1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1.3:1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,光伏组件不一定朝南,彩钢瓦屋顶倾斜角度不是最佳倾角。逆变器的配置可以根据具体情况灵活处理。

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