光伏電站負(fù)荷分析及逆變器容配比研究

張偉

摘要：伴隨著節(jié)能環(huán)保理念逐漸深入人心，如何利用清潔能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源已經(jīng)成為社會(huì)熱議的焦點(diǎn)話題。隨著科技水平不斷提升，太陽能技術(shù)越發(fā)成熟，各個(gè)國(guó)家的光伏電站數(shù)量也在不斷增多。由于太陽能發(fā)電技術(shù)起步較晚，且受到外部環(huán)境因素影響較大，發(fā)電效率有待提高。相關(guān)從業(yè)人員需要對(duì)光伏電站各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，其中逆變器容配比就是一個(gè)需要重點(diǎn)優(yōu)化的參數(shù)。文章已分析光伏電站負(fù)荷為切入點(diǎn)，圍繞如何優(yōu)化逆變器容配比的問題進(jìn)行簡(jiǎn)要探究。

關(guān)鍵詞：光伏電站 負(fù)荷分析 逆變器容配比

一、前言

綠色節(jié)能理念框架下，如何有效利用清潔能源已經(jīng)成為影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要因素。就目前清潔能源發(fā)展水平而言，太陽能發(fā)電是一種較為理想的清潔能源發(fā)展方向。光伏發(fā)電站接收太陽光照射，并通過轉(zhuǎn)換器將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。從結(jié)構(gòu)上看，光伏組件以及逆變器是維持光伏發(fā)電工作正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。其中逆變器的作用是將光伏組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡^的逆變器容配比，即直流側(cè)定額功率與交流冊(cè)定額功率之間的比值。就光伏電站設(shè)計(jì)中，逆變器容配比通常按照 1：1的比例進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是這種設(shè)計(jì)模式存在一定缺陷，光伏電站實(shí)際工作過程中，由于受到各種外界因素的影響，例如局部被遮擋或電纜線路損耗等，往往使得輸出功率無法達(dá)到額定功率，在逆變器容配比 1：1的比例下，逆變器的功率長(zhǎng)期低于額定功率，盡管不會(huì)對(duì)供電效率產(chǎn)生很大影響，但是會(huì)造成容量方面的浪費(fèi)，影響光伏電站經(jīng)濟(jì)效益。

二、光伏電站負(fù)荷分析

環(huán)境保護(hù)的工作壓力和電力改革的好消息，使光伏發(fā)電近年來得到了飛速發(fā)展。眾所周知，由于工業(yè)發(fā)展規(guī)劃時(shí)間短，缺乏新項(xiàng)目的基本運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，與傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠和水電項(xiàng)目不同，光伏項(xiàng)目的發(fā)電受輻射強(qiáng)度，工作溫度和溫度的影響。充電電池的結(jié)溫。如環(huán)境因素的危害，重要設(shè)計(jì)方案的一些主要參數(shù)仍有待驗(yàn)證和改進(jìn)，變頻器的容量配置是關(guān)鍵的主要參數(shù)之一。為了提高光伏電站發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益，有效弄清逆變器下方太陽能電池組件的安裝量，并確保逆變器最大程度地在最佳負(fù)載點(diǎn)運(yùn)行。對(duì)光伏電站和逆變器的負(fù)荷數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)研究是至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。

為了方便介紹這里以青海省某光伏電站違例。該電站所處地區(qū)屬于玉類光資源地區(qū)，核準(zhǔn)容量達(dá)到了 2.5萬 kW，該光伏電站實(shí)際裝機(jī) 2.0198萬 kW。一共設(shè)計(jì)了 40臺(tái) 500kW額定功率逆變器。

（一）負(fù)荷曲線分析。相關(guān)人員為了對(duì)該電站負(fù)荷曲線進(jìn)行分析，詳細(xì)收集光伏電站出線路關(guān)口全年負(fù)荷參數(shù)，并將分辨率調(diào)整為 1小時(shí)。通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，該電站全年運(yùn)行過程中最大負(fù)荷達(dá)到 1.87萬 kW，此時(shí)逆變器功率達(dá)到總裝機(jī)量 92.5%，還有較為充足的余量。其余絕大部分時(shí)段，運(yùn)行負(fù)荷均小于 1.8萬 kW。

（二）大負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)間分析。從時(shí)間緯度分析負(fù)荷變化曲線可以發(fā)現(xiàn)，如果以 1.8萬 kW作為大負(fù)荷計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。則該電站一年中出現(xiàn)大負(fù)荷運(yùn)行情況的時(shí)間為 72小時(shí)，占總發(fā)電時(shí)間的 1.2%。通過分析相關(guān)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)該光伏電站出現(xiàn)的大負(fù)荷工作情況，主要集中在 2、3月份以及 11月份，其原因在于這些月份光照較為充足，且氣溫寒冷有利于組件散熱。大負(fù)荷工作次數(shù)出現(xiàn)較少的月份，包括 1月、6月、7月，1月份該地區(qū)光照時(shí)間較差，而六七月份該地區(qū)氣溫較高影響組件散熱。由此可以發(fā)現(xiàn)，氣溫與光照時(shí)間均能夠?qū)夥娬竟ぷ餍十a(chǎn)生一定影響。

三、光伏電站逆變器容配比分析

（一）容配比數(shù)據(jù)分析。在分析完光伏電站功率變化特點(diǎn)，以及影響光伏電站工作效率的因素之后。相關(guān)人員開始嘗試對(duì)光伏電站逆變器容配比數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。為了確保分析數(shù)據(jù)精度符合要求，研究人員在 PVSYST模式下，設(shè)定了 5種不同的組合模式。淤根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，對(duì)逆變器容量超與光伏組件容量進(jìn)行調(diào)整，光伏組件容量與逆變器容量比分別為 1：1、1：1.025、1：1.05、1：1.075以及 1：1.1。于實(shí)驗(yàn)過程中，相關(guān)工作人員需要對(duì)光伏組件傳遞到逆變器的直流電功率進(jìn)行調(diào)整，依照原有功率的 80%記錄數(shù)值。盂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，需要考慮到該光伏電站中布置的某些逆變器可以進(jìn)行短]的超發(fā)，并具有限額功能。榆依照電站建設(shè)時(shí)的電價(jià)計(jì)算投資總額。虞依照上述實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行計(jì)算，得出計(jì)算結(jié)果之后，相關(guān)工作人員再計(jì)算光伏電站運(yùn)行過程中，由于超發(fā)所產(chǎn)生了額外電量。愚結(jié)合光伏電站總投資以及發(fā)電量等數(shù)據(jù)，計(jì)算電站的經(jīng)濟(jì)效益，通過這種方式推導(dǎo)出最佳的逆變器容配比。

（二）容配比與光照條件的關(guān)系。相關(guān)從業(yè)人員想要得到科學(xué)合理的逆變器容配比方案，需要對(duì)光伏電站所在區(qū)域的溫度環(huán)境，光照條件，以及光伏組件布置角度等因素進(jìn)行全面分析。在眾多影響因素中，光伏電站所在區(qū)域光照條件是影響最為直接的一個(gè)因素。特別是在近些年西北區(qū)域電網(wǎng)接入容量受限背景下，該區(qū)域時(shí)常出現(xiàn)限電問題，為了滿足該區(qū)域用電需求，光伏電站數(shù)量不斷增加，其選址也逐漸由光照條件充足的玉類、域類區(qū)域逐漸轉(zhuǎn)移至光照條件并不充分的芋類、郁類地區(qū)。目前，評(píng)價(jià)光伏電站經(jīng)濟(jì)價(jià)值的主要依據(jù)為內(nèi)部收益率以及度電成本。這兩項(xiàng)指標(biāo)與眾多外部因素存在緊密關(guān)聯(lián)，例如建設(shè)光伏電站所投入的初期成本、光伏電站運(yùn)營(yíng)過程中產(chǎn)生的上網(wǎng)電量、點(diǎn)贊建設(shè)成本以及運(yùn)維費(fèi)用等。在眾多影響內(nèi)部收益率以及度電成本的因素中，后期建設(shè)投入以及上網(wǎng)電量是主要影響因素。各種背景下，相關(guān)從業(yè)人員需要對(duì)逆變器容配比進(jìn)行靈活調(diào)整，避免逆變器出現(xiàn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)情況，通過這種方式有效控制光伏度電成本，充分發(fā)揮出逆變器裝置的效用，增加上網(wǎng)電量。

實(shí)際調(diào)整過程中，相關(guān)人員需——以內(nèi)部收益率以及駐店成本作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)光伏電站所在區(qū)域光照條件，對(duì)逆變器中配比進(jìn)行靈活調(diào)整。針對(duì)玉類光照條件區(qū)域不同的光伏電站，可以將逆變器容配比調(diào)整為 1：1.1耀1：1.2。處于域類光照區(qū)域的光伏電站，可以將逆變器中配比調(diào)整為 1：1.2耀1：1.3。針對(duì)處于光照條件較差區(qū)域的光伏電站，設(shè)計(jì)人員可以將逆變器容配比調(diào)整至 1：1.3耀1：1.5。需要注意的是，工作人員在調(diào)整容配比過程中，不能只參照光照條件，還要參考其他影響因素，對(duì)容配比進(jìn)行靈活調(diào)整。

四、結(jié)束語

太陽能作為一種常見的清潔能源，逐漸成為代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源的一種可靠資源。高效利用太陽能，是緩解能源緊張問題的有效手段。為了踐行綠色環(huán)保發(fā)展理念，各個(gè)國(guó)家紛紛開始嘗試建設(shè)光伏電站，隨著光伏電站數(shù)量增多，太陽能發(fā)電量在總電量中的占比越來越高。這種背景下，相關(guān)工作人員需要對(duì)光伏電站逆變器容配比進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。實(shí)際工作過程中需要依據(jù)光伏電站所在地溫度、環(huán)境光照條件等因素，對(duì)熔配比進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，盡量避免逆變器長(zhǎng)期處于低功率運(yùn)行狀態(tài)，在確保光伏電站經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，充分發(fā)揮光伏電站社會(huì)價(jià)值，為能源行業(yè)的發(fā)展與改革提供推動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位 ：江西晶科電力設(shè)計(jì)有限公司南京分公司 ）