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光伏组件与逆变器的基本分析

2019-10-30 17:44
来源: 与非网

随着社会的进步,科技的发展,人们对能源的需求越来越大,而现有的能源有限,需要人们不断发展新能源,而光能就是一个不错的选择,人们开始大力发展太阳能发电。光伏组件容量和逆变器容量比,习惯称为容配比。合理的容配比设计,需要结合具体项目的情况综合考虑,主要影响因素包括辐照度、系统损耗、逆变器的效率、逆变器的寿命、逆变器的电压范围、组件安装角度等方面,由于逆变器只占系统成本 5%左右,在分布式光伏电站系统中,靠组件超配而减少逆变器数量或者功率,投资收益很少,还会带来别的问题,具体分析如下。

1、不同区域辐照度不同

根据国家气象局风能太阳能评估中心划分标准,将我国太阳能资源地区分为四类,不同区域辐照度差异较大。即使在同一资源地区,不同地方的全年辐射量也有较大差异。例如,同是 I 类资源区的西藏噶尔和青海格尔木,噶尔的全年辐射量为 7998MJ/m2,比格尔木的 6815MJ/m2 高 17%。意味着相同的系统配置,即相同的容配比下,噶尔地区的发电量比格尔木高 17%。若要达到相同的发电量,可以通过改变容配比来实现。

光伏组件与逆变器的基本分析

2、系统损耗

光伏系统中,能量从太阳辐射到光伏组件,经过直流电缆、汇流箱、直流配电到达逆变器,当中各个环节都有损耗。如图所示,直流侧损耗通常在 7-11%左右,逆变器损耗约 1-2%,总损耗约为 8-13%(此处所说的系统损耗不包括逆变器后面的变压器及线路损耗部分)。也就是说,在组件容量和逆变器容量相等的情况下,由于客观存在的各种损耗,逆变器实际输出最大容量只有逆变器额定容量的 90%左右,即使在光照最好的时候,逆变器也没有满载工作。

3、逆变器效率

逆变器的效率并不是恒值,有功率开关器件损耗和磁性损耗,在低功率时,效率比较低,在 40%到 60%功率时,效率最高,超过 60%时,效率逐渐降低。因此,要把光伏功率的总功率控制在逆变器功率的 40%到 60%之间,获得最佳效率。

4、逆变器的寿命

光伏逆变器是电子产品,其可靠性和逆变器运行温度有很大关系,其中电容、风扇,继电器等元器件温度提高 10℃,失效率可会提高 50%以上。而运行温度又和功率相关,据统计,逆变器长期工作在功率 80-100%比功率 40-60%,寿命要低 20%左右。

5、逆变器的最佳工作电压范围

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 360V,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,总功率为 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。

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,因此有光伏组件不朝南,彩钢瓦屋顶倾斜角度不是最佳倾角的情况。逆变器的配置可以根据具体情况灵活处理。太阳能虽然可以产生很大能量,但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转,这就需要我们保护能源,从自己做起,从身边的点滴做起,节约能源,是我们人类每一个人应尽的责任。

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