前言:
在與很多設(shè)計(jì)院進(jìn)行技術(shù)交流時(shí)發(fā)現(xiàn),設(shè)計(jì)人員在逆變器和組件的匹配上還是略顯保守;有的直接按照廠家所謂的“超配”系數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)組件串并聯(lián)。在筆者看來(lái)這樣的設(shè)計(jì)并不科學(xué)。本文就如何配置組件和逆變器展開討論。
1. 組件的測(cè)試條件
我們?cè)诮M件廠家提供的參數(shù)表中看到的260W/305W/310W/315W等都是STC下測(cè)得的數(shù)據(jù)。STC:是世界公認(rèn)的地面光伏組件標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件:
AM=1.5;1000W/㎡;25oC。
其中:
AM:指air-mass(大氣品質(zhì)), 定義是:Path-length through the atmosphere relative to vertical thickness of the atmosphere,有一種解釋是:光線通過(guò)大氣的實(shí)際距離比上大氣的垂直厚度。AM1.5,即指光線通過(guò)大氣的實(shí)際距離為大氣垂直厚度的1.5倍。
這里需要著重闡述一下:
大氣質(zhì)量為零的狀態(tài)(AM=0),指得是在地球外空間接收太陽(yáng)光的情況,適用于人造衛(wèi)星和宇宙飛船等應(yīng)用場(chǎng)合。太陽(yáng)光在其到達(dá)地球的平均距離處的自由空間中的輻射強(qiáng)度被定義為太陽(yáng)能常數(shù),取值為1367W/m2
大氣質(zhì)量為1的狀態(tài)(AM=1),是指太陽(yáng)光直接垂直照射到地球表面的情況,其入射光功率為925W/m2。相當(dāng)于晴朗夏日在海平面上所承受的太陽(yáng)光。這兩者的區(qū)別在于大氣對(duì)太陽(yáng)光的衰減,主要包括臭氧層對(duì)紫外線的吸收、水蒸氣對(duì)紅外線的吸收以及大氣中塵埃和懸浮物的散射等。
AM和太陽(yáng)能功率是反比關(guān)系,AM越大說(shuō)明大氣中的塵埃、懸浮物、水汽越多,對(duì)太陽(yáng)能量的吸收、散射、折射越多。霧霾天里AM的數(shù)值可能到4-5.
以上兩張圖不作贅述,不同天氣不同溫度,同樣一塊組件的實(shí)際輸出功率也是不一樣的。所以廠家的參數(shù)表里面同時(shí)也提供了NOCT這個(gè)數(shù)據(jù)。
(Nominal Operating Cell Temperature)太陽(yáng)電池標(biāo)稱工作溫度。NOCT同樣也給了設(shè)計(jì)人員一定的參考。
2.逆變器認(rèn)識(shí)的一些誤區(qū)
一臺(tái)40kW的逆變器的參數(shù)手冊(cè)上說(shuō):最大直流輸入功率44kW,這是什么意思?是直流側(cè)的輸入不能超過(guò)44KW么?如果超過(guò)了會(huì)怎么樣?
對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題,這個(gè)最大的直流輸入功率為44KW,是指,逆變器的最大承受的直流功率為44KW,不能再超過(guò)這個(gè)值。在配置電池板的時(shí)候,可能考慮到電壓或者實(shí)際問(wèn)題,在合理配置電池板。還有44KW是一般是指逆變器的輸出功率,因?yàn)槟孀兤饔袚p耗,所以直流輸入功率會(huì)高點(diǎn)。當(dāng)超過(guò)這個(gè)限值時(shí),其實(shí)也沒(méi)什么關(guān)系,逆變器會(huì)降功率限值在44KW這個(gè)功率的,會(huì)對(duì)電池板有點(diǎn)浪費(fèi)。再者就是逆變器會(huì)有直流電流過(guò)流保護(hù)。
對(duì)于三相電氣設(shè)備,視在功率= 根號(hào)3*輸出電流*輸出電壓。
40KW逆變器:50*1.732*480=41.5KW
33KW逆變器:50*1.732*380=32.9KW
30KW逆變器:45.5*1.732*400=29.94KW
目前基本上所有的逆變器廠家都用“視在功率= 根號(hào)3*輸出電流*輸出電壓”這個(gè)公式定義逆變器的功率。但是也有一些廠家用逆變器能接入最大組件功率(STC環(huán)境)來(lái)定義逆變器容量,這樣有些不科學(xué),會(huì)讓設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)失誤。
3.組件匹配模型
逆變器如何搭配組件,筆者收集蘇州一個(gè)500KW的分布式電站的2015全年氣象站數(shù)據(jù),收集要素為:時(shí)間(每分鐘掃描一次)風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度、組件溫度(背板溫度)、日照強(qiáng)度。如下表:
1月22日
根據(jù)截取的數(shù)據(jù),1月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12:30左右,背板溫度20度左右。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為170W左右。如果把40KW逆變器接滿組件,24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為33KW。
2月22日
根據(jù)截取的數(shù)據(jù),2月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12:30左右,背板溫度10度左右。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為70W左右。如果把40KW逆變器接滿組件,24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為13.44KW。
3月22日
根據(jù)截取的數(shù)據(jù),3月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12:30左右,背板溫度45-50度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為182W左右。如果把40KW逆變器接滿組件,24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為34.9KW。
4月22日
根據(jù)截取的數(shù)據(jù),4月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12:10左右,背板溫度50度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為186W左右。如果把40KW逆變器接滿組件,24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為35.7KW。
5月22日
根據(jù)截取的數(shù)據(jù),5月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12:25左右,背板溫度50度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為186W左右。如果把40KW逆變器接滿組件,24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為35.7KW。
6月22日
根據(jù)截取的數(shù)據(jù),6月22日陰雨天,功率和2月22日類似。
7月19日
根據(jù)截取的數(shù)據(jù),7月19日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12:00左右,背板溫度60度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為188W左右。如果把40KW逆變器接滿組件,24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為36.1KW。
8月22日:陰雨天,數(shù)據(jù)不具有參考性
9月22日
根據(jù)截取的數(shù)據(jù),9月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在13:10左右,背板溫度25度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為221W左右。如果把40KW逆變器接滿組件,24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為42KW。
10月22日
根據(jù)截取的數(shù)據(jù),10月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12:00左右,背板溫度45-50度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為161W左右。如果把40KW逆變器接滿組件,24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為31KW。
11月22日
根據(jù)截取的數(shù)據(jù),11月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在11:25左右,背板溫度15-20度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為198W左右。如果把40KW逆變器接滿組件,24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為38.4KW。
12月22日
根據(jù)截取的數(shù)據(jù),12月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在13:15左右,背板溫度30-35度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為135W左右。如果把40KW逆變器接滿組件,24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為25.92KW。
在數(shù)據(jù)分析的過(guò)程中,筆者使用了Pvsyst軟件中的Tools工具。該工具收錄了全球市場(chǎng)上一線廠家所有功率段的組件和逆變器。是目前設(shè)計(jì)光伏電站最好的輔助軟件。
綜上所述,逆變器接入192塊260W組件,最大功率出現(xiàn)在9月份功率為42KW;極小值為13.44KW(不具有參考性);其他月份隨著輻照變化和溫度變化,最大功率出現(xiàn)基本上穩(wěn)定在35KW左右。
筆者接觸了很多設(shè)計(jì)院,設(shè)計(jì)師在匹配組件和40KW逆變器時(shí)往往只使用8路中的7路,即一臺(tái)40KW的逆變器只接入7路組串,空一路。筆者認(rèn)為這樣的設(shè)計(jì)有些保守。所以本文內(nèi)容提供了一種匹配逆變器的設(shè)計(jì)方法,這種方法可以精確匹配逆變器,同時(shí)也需要設(shè)計(jì)單位收集近幾年的項(xiàng)目地點(diǎn)的太陽(yáng)能輻照度數(shù)據(jù)。
文章來(lái)源:古瑞瓦特 張喆