一種光伏裝機容量與逆變器容量配置方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種光伏發電系統的光伏裝機容量與逆變器容量配置方法。
【背景技術】
[0002] 隨著光伏發電的發展，光照資源很好I類資源區光伏裝機容量已經趨近飽和，因 此現在光伏發電已經向II類光照資源區甚至III類光照資源區發展。目前正在運行或者在 建的光伏電站項目光伏裝機容量與逆變器容量配置比例（PVpowertoinv&rterpower ratio,簡稱容配比）一般為I:1，運是因為之前光伏電站一般建設在光照資源很好的I類 資源區，太陽能資源很好，容配比按照1:1配置可W滿足逆變器和變壓器在大部分時間內 滿功率運行。但是隨著地面光伏電站、分布式光伏W及微電網系統在第II類甚至第III類光 照資源區的興起，運些地區由于光照資源較差，如果容配比繼續按照1 :1配置，光伏系統只 能在很短時間內甚至完全不能夠達到滿功率運行，因此必須考慮光照資源較差的II、II類 資源區由于逆變器和變壓器長期不能滿功率運行而造成的投資閑置、資源浪費、度電成本 上升W及投資內部收益率下降等問題。由于每個光伏電站氣候條件、光照資源條件、光伏安 裝傾角、系統效率存在差異，因此需要因地制宜、因項目而異確定不同光伏電站的最佳容配 比，從而使光伏電站的度電成本最低，提高光伏電站的內部收益率。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是針對當前光伏電站項目中存在的容配比千篇一律地按照經驗值 1:1設計，沒有考慮到不同地區光照資源差異，因此造成光伏電站存在不同程度的資源浪 費和光伏電站投資收益率降低等問題，提出一種光伏裝機容量與逆變器容量配置方法。
[0004] 本發明根據當地氣候條件、光照資源條件、光伏安裝傾角、系統效率等輸入條件確 定光伏電站的最佳容配比，在此最佳容配比條件下可W提高逆變器和變壓器的利用率，提 高光伏電站發電量、降低光伏電站投資成本，提高光伏電站收益率。
[0005] 據國家可再生能源信息中屯、關于光伏電站綜合系統效率的統計數據，目前光伏電 站組件到逆變器的直流側最大效率為92%，如果光伏電站容配比安裝1:1配置，即使在太 陽福照度達到標準條件下的1000 W/ITf時，逆變器和變壓器也只能運行在滿載的92%，但是 在光照資源較差的II、111類資源區很難達到標準測試條件下的福照度，特別是在冬季光照 資源較差的時段，逆變器和變壓器的利用率更低。由于光伏系統中的系統損耗的客觀存在， 通過適當提升光伏電站容配比，補償能量在直流傳輸過程中的損耗，可W使得逆變器和變 壓器達到滿功率工作狀態，由于提高了逆變器和變壓器的利用率，此時光伏電站的度電成 本(XC0E，Levelizedcostofelectricity)將會降低。在補償使得逆變器在部分時間段 達到滿功率工作后，繼續增大光伏電站容配比，將會主動延長逆變器滿載工作時間，但是在 延長逆變器滿功率運行時間的同時將會造成在光照資源較好的時段光伏輸出功率大于逆 變器最大功率，運時會發生部分棄光情況，如果棄光率過度增大將會導致光伏電站的度電 成本的上升。對于某一確定的光伏電站容配比，通過本發明的計算方法可W得到該容配比 下光伏電站的度電成本，通過計算不同容配比的光伏電站度電成本，形成度電成本和容配 比之間的函數關系。該函數關系上的度電成本最小值對應的容配比即為該光伏電站的最佳 容配比。本發明W尋找光伏電站最低度電成本為約束條件，通過逐步提高光伏電站容配比， 計算在該容配比下光伏電站度電成本，最后尋找度電成本的最小值。光伏電站度電成本最 小值對應的容配比即為該光伏電站的最佳容配比。
[0006] 本發明的步驟如下：
[0007] 1、確定光伏系統直流效率；由于受到環境因素和線路損耗等因素影響光伏電站直 流效率小于1，逆變器輸入功率為光伏輸出功率與直流效率的乘積，因此首先要確定光伏 組件輸出功率到逆變器側環節的系統直流效率；
[0008] 2、根據不同光伏電站中光伏組件的安裝傾角，確定不同時間段內，光伏組件傾斜 面上接收的太陽福照度與水平面上接收的太陽福照度之比；
[0009] 3、逐步增加容配比值，并在該容配比下確定出光伏電站不發生棄光情況下的最大 福照度；
[0010] 4、根據在上一步中確定的容配比值，確定典型日光伏棄光量，并由典型日光伏棄 光量推算出全年光伏棄光量，再由全年棄光量計算出光伏電站在該容配比下的全年棄光 率.
[0011] 5、根據光伏電站的光照資源、初投資、運維等條件計算出在該容配比時光伏電站 的度電成本；最后對度電成本求最小值，最小值對應的容配比即為最佳容配比。
[0012] 本發明通過確定最佳容配比，提高了逆變器和變壓器在光照資源較差條件下的 利用率，從而降低光伏電站的度電成本，提高光伏電站內部收益率。 陽〇1引本發明的效果：
[0014] (1)提高逆變器和變壓器的利用率。本發明通過對不同光伏電站尋找最佳容配比， 使光伏電站在光照資源較差地區直流輸出功率和逆變器和變壓器的容量匹配，延長逆變器 和變壓器滿功率運行時間，提高了逆變器和變壓器的利用率。
[0015] (2)由于光伏電站采用了最佳容配比，光伏發電的度電成本為最低，提高了光伏電 站投資內部收益率，縮短了光伏投資回收期。
[0016] (3)為光伏電站容配比設計提供一種設計依據。目前光伏電站容配比設計一般是 依據經驗設計，沒有做到因地制宜、因項目而異，采用本專利后可W使光伏電站容配比的配 置更加科學合理。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明的系統原理示意圖；
[001引圖2是本發明棄光量子函數；
[0019] 圖3是本發明最佳容配比的計算流程。
【具體實施方式】
[0020] W下結合附圖和【具體實施方式】進一步說明本發明。
[0021] 提高光伏電站容配比的同時，無疑會導致當光照資源特別好時，光伏組件輸出到 逆變器的功率大于逆變器的容量，此時需要通過逆變器最大功率點跟蹤控制，舍棄部分光 伏發電功率。當光伏電站容配比由1:1開始增加時，度電成本會逐步降低，但是隨著光伏容 配比的進一步增大，此時會由于棄光率的大幅度增長導致光伏度電成本上升，因此本發明 需要尋找在某一點處能夠使光伏度電成本最低的光伏電站最佳容配比。尋找光伏電站最佳 容配比，需要根據當地光照資源、投資成本、系統直流效率等條件進行綜合考慮。
[0022] 如圖1所示，確定光伏電站最佳容配比需要根據光伏電站的組件安裝傾角、光照 資源情況、系統直流效率等輸入條件，調用圖3所示的最佳容配比計算流程，確定光伏電站 最佳容配比，并根據光伏電站上網電價、投資成本、年運維成本等條件輸出光伏電站的內部 收益率，光伏電站的投資收益進行評價。針對某一地區的光伏電站，確定最佳容配比的過程 如下所示：
[0023] 1、由于受到環境溫度、組件匹配、灰塵遮擋、直流線損、弱光損失等影響，光伏組件 接收到福照度所產生的功率不能完全轉化為逆變器側的輸入功率，因此要確定光伏電站的 直流側效率n，直流側效率n的計算過程如式（1)所示：
[00對其中：Pd。為逆變器輸入功率，P。為光伏裝機容量、F為實時福照度。
[0026] 2、根據不同光伏電站項目的地理位置、光伏組件的安裝傾角，確定不同時間段內 光伏組件傾斜面上接收的太陽福照度與水平面上接收的太陽福照度之比b，計算