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杜安環(huán)保
【中國(guó)環(huán)保在線 清潔能源】當(dāng)前，我國(guó)分布式光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到蓬勃發(fā)展，并且國(guó)家對(duì)分布式光伏發(fā)電政策的扶持力度不斷加大，越來(lái)越多的人們開(kāi)始關(guān)注光伏產(chǎn)業(yè)各項(xiàng)信息。而在光伏行業(yè)中常被忽視的是光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，殊不知光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)發(fā)電的收益。關(guān)于光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的其他因素在之前的文章有詳細(xì)描述，本文繼續(xù)從系統(tǒng)角度出發(fā)，結(jié)合光伏系統(tǒng)的“心臟”——光伏逆變器，闡述提高系統(tǒng)收益的優(yōu)化設(shè)計(jì)需特別關(guān)注的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)考量，希望能給關(guān)注分布式光伏發(fā)電的人群提供一些參考。
系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)考量
組件超配設(shè)計(jì)
光伏組件標(biāo)稱(chēng)的功率是在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件(STC)下測(cè)得的(即光照強(qiáng)度1000W/m^2，電池溫度25℃，光譜AM=1.5)，但很多地方的光照強(qiáng)度達(dá)不到1000W/m^2，這就會(huì)導(dǎo)致組件輸出功率變低，下圖為兩種不同測(cè)試條件下光伏組件的輸出功率：
一般在分布式項(xiàng)目集中的東南沿海地區(qū)，光照條件都很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件，以至于組件輸出功率一般達(dá)不到標(biāo)稱(chēng)功率的條件，且大部分時(shí)間在80%以?xún)?nèi)。為避免逆變器資源浪費(fèi)，通常會(huì)考慮組件的適當(dāng)超配。
目前國(guó)內(nèi)按照日照輻射區(qū)域劃分為三大類(lèi)，如下圖：
根據(jù)不同的日照資源區(qū)，建議的組件和逆變器的超配比如下：
I類(lèi)資源區(qū)：組件和逆變器按1:1配置。
II類(lèi)資源區(qū)：組件和逆變器按1.1:1.0配置。
III類(lèi)資源區(qū)：組件和逆變器按(1.2——1.3)：1配置。
并網(wǎng)點(diǎn)接入光伏容量
對(duì)于工商業(yè)屋頂項(xiàng)目而言，并網(wǎng)點(diǎn)處光伏容量的接入十分講究，特別是大型工廠的屋頂項(xiàng)目。光伏的接入打破了工廠配電系統(tǒng)既有的平衡，使工廠從配電網(wǎng)獲取的有功功率減少，配電網(wǎng)(支路)出口處的功率因數(shù)亦相應(yīng)降低，導(dǎo)致力調(diào)電費(fèi)增加，甚至出現(xiàn)不允許并網(wǎng)的情況。
功率因數(shù)的計(jì)算公式如下：
其中η為功率因數(shù)，P為有功功率，Q為無(wú)功功率。工廠滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)P和Q的需求是一定的，當(dāng)光伏接入后，由于光伏是以純有功輸出，則使工廠從配電網(wǎng)獲取的有功P減少，而無(wú)功Q不變，故功率因數(shù)η降低。所以可以得出接入的光伏容量越大，則功率因數(shù)降低的越多。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析，如并網(wǎng)點(diǎn)是選擇在變壓器出口處，則建議光伏電站的容量不宜超過(guò)變壓器供電區(qū)域內(nèi)大負(fù)荷的25%，如下圖所示：
如并網(wǎng)點(diǎn)是選擇在某條具有獨(dú)立無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的支路，則建議光伏電站容量不宜超過(guò)該支路下大負(fù)荷的25%，如下圖所示：
并網(wǎng)點(diǎn)電壓
并網(wǎng)點(diǎn)電壓的穩(wěn)定與否直接影響到逆變器能否穩(wěn)定發(fā)電。不同的并網(wǎng)環(huán)境，對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的變化差異都很大。并網(wǎng)點(diǎn)電網(wǎng)環(huán)境主要分成以下幾類(lèi)：
1、廠區(qū)電網(wǎng)：電變壓器就近接入國(guó)家電網(wǎng)，并網(wǎng)點(diǎn)在變壓器低壓出口或某條支路上。這類(lèi)并網(wǎng)點(diǎn)電壓穩(wěn)定且諧波含量低，逆變器一般不會(huì)脫網(wǎng)。
2、城市電網(wǎng)：由城市區(qū)域的大變壓器進(jìn)行供電，再接入國(guó)家電網(wǎng)，供電能力較強(qiáng)。這類(lèi)并網(wǎng)點(diǎn)白天電壓穩(wěn)定，有利于逆變器并網(wǎng)。
3、農(nóng)村電網(wǎng)：遠(yuǎn)離上級(jí)變壓器，且處在電網(wǎng)末端，線路阻抗大。這類(lèi)并網(wǎng)點(diǎn)電壓較弱，波動(dòng)性較大，逆變器有可能脫網(wǎng)。
4、偏遠(yuǎn)山區(qū)獨(dú)立電網(wǎng)：多由小型水電站發(fā)電，不接入國(guó)家電網(wǎng)。這類(lèi)并網(wǎng)點(diǎn)電壓弱，電壓波形性及諧波含量較高，逆變器需有很強(qiáng)的適應(yīng)性才能正常工作。
由于安裝光伏之后并網(wǎng)點(diǎn)電壓會(huì)升高，在光伏設(shè)計(jì)之初，建議設(shè)計(jì)人員先到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試并網(wǎng)點(diǎn)電壓值。如果發(fā)現(xiàn)沒(méi)有安裝光伏，但并網(wǎng)點(diǎn)電壓值已經(jīng)很高的情況下，在并網(wǎng)后很大程度會(huì)出現(xiàn)脫網(wǎng)、過(guò)壓降載等現(xiàn)象，使光伏系統(tǒng)不能工作在大功率點(diǎn)的狀態(tài)。以單相并網(wǎng)點(diǎn)為例，如果沒(méi)接光伏系統(tǒng)，測(cè)得的電壓已達(dá)到260V以上，不建議再做該項(xiàng)目。
關(guān)于系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的考量，在上述已列舉了三大需考量的因素，分別為組件超配設(shè)計(jì)、并網(wǎng)點(diǎn)接入光伏容量以及并網(wǎng)點(diǎn)電壓的考量，相信對(duì)光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)起著一定的參考作用。
原標(biāo)題：從光伏系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中挖掘效益
