光伏电站超配设计分析-技术分析

如何降低光伏电站系统投资成本，提升投资收益，是所有业主和投资商最关心的因素之一。除了提升光伏组件的效率，减少系统损耗，关于组件容量与逆变器容量的配比方案和应用，也即俗称的超配方案，最近又开始流行了。这个技术上究竟是否有道理，今天小编与大家一起来分析一下。

什么是光伏电站的“超配”

光伏组件容量和逆变器容量比，习惯称为容配比。光伏应用早期，系统一般按照1:1的容配比设计。许多理论计算与实际的应用研究中发现，以系统平均化度电成本(Levelized Cost Of Electricity, LCOE)最低为标准衡量系统最优，在各种光照条件、组件铺设倾斜角度等情况下，达到系统最优的容配比都大于1:1。也就是说，一定程度的提升光伏组件容量，有利于提升系统的整体经济效益，这就是我们谈的组件超配。

要理解为什么光伏电站需要超配，我们首先需要理解几个概念：

1、电池组件的标称和实际输出

光伏组件的输出功率通常按照峰值功率来表述，即：峰瓦Wp。按照峰瓦的定义可知，一个275Wp组件在STC(标准测试条件：25度，1000W/m2)下，组件的输出功率为275W。这个功率就是我们一般说的标称功率。

图一 组件电学参数

但是，在实际应用中，光伏组件的输出功率和接受的辐照有很大关系。因此光伏组件的瞬时的实际输出功率是受多种因素复合的影响，一般而言，光伏组件在90%以上的时间是无法达到标称功率的(即使扣除正常衰减)，部分诸如湖南、江西等地，光伏组件基本99.9%都是无法达到标称，并不是因为组件的质量问题，而是因为当地的光照达不到标准测试条件的光照。(嗯，部分奸商给用户劣质组件的发电量低也是这么解释的，可以参考兔子君以前的如何选购组件的文章)

2、太阳能辐照数据的影响

图二可以明显的看出，光伏组件的输出电流与光照强度成正比，也就是说组件的输出功率也是与光照强度成正比。

图二光伏组件IV曲线

我们再来看图三，图三是某地区实测的太阳辐射数据：数据的采样时间为1min，该地区的全年水平面总辐射量为6262.5MJ/m2。逐月、月代表日逐时的辐射量如下(数据已调整为真太阳时)

图三 某地月均总辐射值分布图

可以发现，当地的月均太阳辐照强度超过1000 W/m2 仅发生在5、6、8这三个月份月， 9月数据显然是因为特色气候造成的集体值，一般设计需要查询过往20-25年的平均辐照数据作为参考。这就表示，如果在当地亿1:1的组件和逆变器的容配比来进行安装，75%以上的时间该电站无法满发。因此适量的超装有助于提高发电量，进而提高项目收益。

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。若要达到相同的发电量，可以通过改变容配比来实现。

3、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。直流侧损耗通常在7-12%左右,逆变器损耗约1-%，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。降低了逆变器和系统的利用率。

超配的好处：

1

提高系统的利用率。许多人认为，提高的容配比会增加系统成本，多发的电量无法带来收益，反而变相提高的度电成本，其实不然，在某些地区，配合储能的充放后，可以提高项目的收益。具体测算且看兔子君下回的经济性测算。

2

如下图所示，在超配后，由于发电概率超过的逆变器的限额，发电的峰被切除，这样太阳辐照的变化对于光伏电站的功率输出的影响变小，甚至在电网层面上完全没有影响，使得相对于火电不稳定的光伏输出变得稳定可控，减少了电网调峰调频的工作和成本，对于电网是有好处的。

结语：

综上所述，光伏电站超配在我国大部分地区均是适用的，当然政策上是否符合国家和电网的政策尚需论证，但其带为各方来的好处确实可以看见的。实际应用中，超配比没有明确的比例，1:1、1:1.15、1:1.2甚至于一些日本的光伏电站达到1:1.5，都是根据当地实际情况来进行设计分析，最大化投资者的收益。鉴于篇幅和兔子君的知识所限，如果各位有其他关于超配的想法和建议欢迎跟兔子君交流。对于电站超配的政策性及经济性分析且听兔子君下回分解。