【導(dǎo)讀】組件容量與逆變器容量還按照1:1設(shè)計(jì)嗎？組件容量對逆變器的容量比稱為容配比，當(dāng)容配比大于1時(shí)稱為超配。超配的好處已經(jīng)被實(shí)際反復(fù)驗(yàn)證，并被行業(yè)所廣泛接受。目前國內(nèi)光伏電站中常見的容配比已經(jīng)達(dá)到1.05-1.1，部分電站已達(dá)到1.2以上。這是因?yàn)槿菖浔群凸庹召Y源強(qiáng)相關(guān)，我國幅員遼闊，光照分布不均勻，不同地區(qū)的最佳容配比有較大差異。
當(dāng)前中國光伏市場的發(fā)展趨勢是“從西到東”和“補(bǔ)貼下調(diào)”，即光伏電站逐漸從光照資源較好的Ⅰ類資源區(qū)向光照資源較差的II、III、IV類資源區(qū)轉(zhuǎn)移;且光伏電價(jià)逐年下調(diào)對投資收益造成嚴(yán)重影響。面對如此趨勢，如何最大化降低系統(tǒng)成本，提升發(fā)電量，是光伏行業(yè)的核心訴求。通過系統(tǒng)精細(xì)化設(shè)計(jì)，尤其正確的容配比設(shè)計(jì)更是可以大幅度降低系統(tǒng)初始投資成本，例如按照1.2:1的配置比例，100MW組件只需要83MW的逆變器和箱變，這樣省下的17MW逆變器和箱變等電氣設(shè)備成本就是客戶獲得的純利潤，何樂而不為呢?
面對較高容配比的需求，在選擇組串式逆變器時(shí)，其直流輸入和交流輸出能力，即逆變器的“吞吐”能力成為逆變器選型的重要依據(jù)。為什么超配和組串式逆變器的“吞吐”能力有關(guān)呢?我們來看兩個(gè)案例。
實(shí)例表明組串逆變器的“吞吐”能力影響電站收益
正面案例：Ⅰ類資源區(qū)，光照資源好
四川小金縣某50MW光伏電站，采用60kW組串式逆變器，單臺(tái)逆變器直流側(cè)配置62.92kWp的組件，即組件與逆變器容配比為1.05:1，由于項(xiàng)目建設(shè)地輻照度高，逆變器實(shí)際最大輸出有功功率高達(dá)66.1kW，即逆變器長期1.1倍過載運(yùn)行，如圖1(a)所示。
反面案例：III、IV類資源區(qū)，光照資源差
湖北某電站采用30kW組串式逆變器，由于所選逆變器的直流輸入能力不足，單臺(tái)逆變器直流側(cè)最大只能配置30kWp的組件，即容配比1：1。當(dāng)光照資源相對較差，即使在全年輻照最高時(shí)，逆變器實(shí)際輸出功率也僅為25kW，如圖1(b)所示。逆變器及變壓器等電氣系統(tǒng)長期輕載運(yùn)行，系統(tǒng)利用率和效率均大大降低。
圖1 實(shí)際電站逆變器運(yùn)行分析
由以上兩個(gè)實(shí)際案例可知，(1)超配可以大幅度降低系統(tǒng)成本、提高收益;未超配時(shí)系統(tǒng)利用率降低，逆變器容量造成浪費(fèi);(2)在超配設(shè)計(jì)時(shí)，組串式逆變器不僅直流側(cè)需要足夠的輸入端子數(shù)量，同時(shí)交流輸出還需要一定的過載能力，即逆變器的“吞吐”能力非常關(guān)鍵。
正確選擇組串式逆變器的“吞吐”能力，才能提升電站發(fā)電收益
對于光照條件好的部分Ⅰ類資源區(qū)，逆變器需要有良好的過載能力，即“吐”的能力要求較高;而在光照資源相對較差的其他資源區(qū)，則需要逆變器的直流側(cè)能接入更多的組件，要有足夠的輸入端子數(shù)量，即對“吞”的能力要求較高。
1.具備更強(qiáng)的交流側(cè)過載能力
如正面案例所述，當(dāng)輻照度或溫度等環(huán)境條件變化時(shí)，組件輸出功率會(huì)超過規(guī)格書中標(biāo)定的最大功率，即“組件超發(fā)”，此種情況通常發(fā)生在部分光照資源較好的部分Ⅰ類資源區(qū)，這就要求逆變器需具備將組件能量全部轉(zhuǎn)化的能力，即對逆變器“吐”的能力要求較高。否則將會(huì)出現(xiàn)棄光的現(xiàn)象，降低發(fā)電量，影響用戶收益，如圖2(a)所示。
圖2 50kW組串式逆變器合理設(shè)計(jì)的價(jià)值
2.具備更強(qiáng)的直流側(cè)接入能力
在光照資源較差的II、III、IV類地區(qū)，若逆變器接入組件容量等于或小于逆變器交流功率額定值時(shí)，逆變器、變壓器及后端電氣系統(tǒng)將長期處于輕載，大大降低系統(tǒng)利用率，間接地增加了系統(tǒng)投資成本。如圖2(b)所示，對于50kW的逆變器，如果接入50kW的組件，實(shí)際輸出將小于50kW。
上述分析僅僅是考慮了光照資源，但在實(shí)際光伏系統(tǒng)中，由于灰塵遮擋，組件輸出至少降低2-3%，再考慮到組件衰減、電纜損耗等因素，實(shí)際傳輸?shù)侥孀兤鬏斎攵说闹绷鞴β视謺?huì)減少5-10%左右。此外，根據(jù)1.6MW典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案成本計(jì)算表明，50kW組串式逆變器直流側(cè)接9串方案比8串方案，逆變器數(shù)量減少了12%以上，可節(jié)省系統(tǒng)初投資0.07元/W，100MW可節(jié)約初始投資700萬，這便是逆變器較高的“吞”能力帶來的好處，如圖3所示。
圖3 直流側(cè)接入不同路數(shù)對系統(tǒng)成本的影響
因此，對于II、III類資源區(qū)，一般推薦逆變器接入的組件容量是逆變器額定容量的1.2倍以上，即逆變器的直流側(cè)需要配置足夠的輸入端子，保證可以接入1.2倍以上的組件。
如何從系統(tǒng)角度降低成本是電站投資者的核心訴求。合理地選擇組件與逆變器的容量配比是提高系統(tǒng)部件利用率，降低系統(tǒng)初始投資的有效途徑。合理的容配比設(shè)計(jì)，最關(guān)鍵的是逆變器的“吞吐”能力，即逆變器的額定容量與交直流輸入輸出匹配設(shè)計(jì)是否合理。一方面需要逆變器直流輸入端有足夠的輸入端子，可以接入更多的組件，保證在光照資源較差的地區(qū)系統(tǒng)利用率最大化，同時(shí)交流側(cè)有一定的過載能力，確保系統(tǒng)不降額，最大化的降低系統(tǒng)初始投資，提升電站整體收益。
