关于光伏系统超配

前言INTRODUCTION

在光伏系统中，超配或容配比是被系统设计中提及较高的名称，也是行业比较关注的一个指标，这是因为它与系统度电成本LCOE有较大关联。设计者通过对容配比进行适当的优化，可以提高发电量和经济效益，并且还可以降低度电成本LCOE。 超配比的优化和很多因素有关，如项目地的气象条件、组件选型、组件安装方式、逆变器的选型等等，所以本期锦浪小课堂为大家带来光伏超配相关的内容。

PART1

什么是超配

光伏系统设计中，系统安装的光伏组件总容量超过系统中配置的总的光伏逆变器额定有功功率容量，我们称之为光伏超配。

其中：D为超配比;Pdc为系统各组件的标称功率;Pac为系统配置的光伏逆变器额定有功功率。

PART2

为什么超配

在光伏系统中无法避免各种损耗问题，这些损耗会影响光伏系统总体输出功率，导致系统收益降低。如果适当进行光伏系统超配，可以有效提高其整体收益，这一方法在光伏系统的不断探索和优化中被具化下来并广泛应用。影响系统损耗的因素主要有以下几点：

01光照资源不充分

光伏电力来源于光照辐射，而光照资源分布受地区影响很大，另外，组件额定功率输出在辐照达1000W/m²，温度在25°C，光谱AM1.5时(即STC条件)才能充分输出。如果工作条件未达到STC条件，光伏组件输出功率必然小于其额定功率，并且，光照资源一天之内时间分布也不能全都满足STC条件，主要是因为早中晚辐照度、温度等差异较大。

图1：全国光照资源分布情况

02组件衰减

由NREL-SAM对全球2000多组件的户外衰减分析得到，组件正常老化衰减的情况下，组件第二年以后的衰减将呈线性变化，25年的衰减率在8%~14%之间，也就是说组件每年的发电能力都在下降，无法维持额定功率输出。

图2：组件衰减

03系统损耗

光伏系统实际运行中，从光照转化为并网电力的全部过程存在一系列的损耗因素，如光照不足，组件失配，线路损耗等，这些因素将导致系统10%~15%的能量损耗。

图3：系统损耗因素

04安装倾角及方位角

在方位角和倾角固定不变的情况下，光伏系统安装方位角和倾角对应辐照度不同，一年不同时间也会小于其理论发电量。

图4：方位角与倾角对于系统发电量影响

05其他因素

如组件积灰、损伤、阴影遮挡等，这些环境因素、系统故障等问题都会降低系统的输出功率。

综合以上影响因素，传统 DC: AC =1的配比设计，实际运行的光伏系统最高发电功率低于其装机容量，如果通过提升光伏组件的比例可弥补这些因素造成的容量损失，另外，合理的光伏超配设计也是降低系统LCOE的关键手段之一。

PART3

如何进行超配

光伏超配设计通常采用超配比和LCOE的关系来确定最低LCOE点对应的配比值。

图5：LCOE与光伏超配

另外也可以采用光伏仿真软件，如PVsyst、PVsol，或锦浪官网设计软件进行仿真确认。

PART4

光伏超配对逆变器的要求

对光伏系统进行超配设计，逆变器是重要考量环节，高超配对逆变器要求也较高，比如直流功率的硬件承接能力，长时间工作的散热能力等。

01具备较强光伏吸纳能力

这些包括允许的最大超配比、MPPT数量、每路MPPT接入组串功率、最大直流输入电压/电流、MPPT追踪范围等。以锦浪GCI-110K-5G-PLUS为例，主要直流参数如下：

02具备过载输出能力

在选择逆变器时，除了逆变器的直流超配比需要考虑，还需要注意逆变器是否具备过载输出能力，以及过温减载性能。

图6：逆变器温升降载曲线

03具备较强的散热能力

光伏系统超配后，逆变器满载及过载的运行时间会加长。根据相关资料研究表明，电力电子功率设备的关键环境影响因子中，温度占了55%左右，因此，较强的散热能力对逆变器而言非常重要。

 

图7：逆变器散热性能

PART5

结语

综上可知，在一定范围内光伏超配会带来更高发电量，即使存在削峰问题，系统增加的发电量及收益依然明显。因此，光伏超配的设计需综合考虑系统发电收益、投入成本、运维成本、资产折旧等因素，来寻找增加投入成本和系统发电收益之间的平衡点，以降低系统度电成本，实现整体收益最大化。

　　审核编辑：汤梓红