2023年,國家能源局下發新版《光伏發電開發建設管理辦法》。文件明確,光伏電站項目備案容量原則上為交流側容量。光伏實際裝機容量則是按直流側容量來算。這就涉及到光伏容配比的問題。有電站容配比為1:1.2,有光伏項目容配比甚至達到1:1.6。那么什么是容配比,影響容配比的因素有哪些呢?
什么是光伏電站容配比?
光伏電站容配比是指光伏電站中組件標稱功率與逆變器額定有功功率的比值。目前常采用的是超配設計,可以提高光伏系統綜合利用率、降低系統度電成本、提升收益。
按照不同的原則,容配比可分為兩類:
第一類為補償超配,以系統不會出現限功率為原則增大系統容配比,使逆變器在光照最好的時候能達到滿載輸出。
第二類為主動超配,以系統LCOE最低為原則增大系統容配比,由于會出現逆變器限功率的情況,系統將會損失一部分能量,但是綜合投資與產出,系統的度電成本會達到最低。
由于光伏發電的不穩定性以及受環境影響較大的原因,光伏電站容配比單純按照光伏組件裝機容量1:1配置會造成光伏逆變器容量浪費,因此在光伏系統穩定運行的前提下提升光伏系統發電效益,最優的容配比設計應大于1:1。
提升容配比,可以提高逆變器、箱變的設備利用率,降低逆變器、箱變的工程造價。同時,提高容配比還可以攤薄升壓站、送出線路等公用設施的投資成本,進一步降低造價,降低發電成本。另一方面,高容配比可以讓
光伏電力輸出更平滑,從而提高電網友好性。
根據《光伏發電系統效能規范》(NB/T 10394-2020)與《光伏發電站設計規范(征求意見稿)》,光伏發電系統容配比優化計算宜綜合考慮項目的地址位置、地形條件、太陽能資源條件、組件選型、安裝類型、布置方式、逆變器性能、建設成本、光伏方陣至逆變器或并網點的各項損耗、電網需求等因素、經過技術性和經濟性比選后確定。
同時,針對不同的地區,規定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類太陽能資源地區的容配比分別不宜超過2:1、1.4:1和1.8:1。
以合肥(總輻照量為1232.6kWh/㎡)為中部典型地區,采用固定式+單面組件+集中式逆變器的方案根據擬定的邊界條件,分別按照不同容配比進行LCOE進行測算,該地區容配比為1.6的情況下,LCOE最低,故選擇1.6為最優容配比。
光伏發電項目場址緯度、太陽能月度輻照量差異、建設條件(溫度、地形、海拔等)、財務模型、保障小時數等因素會對最優容配比測算結果產生影響。
以鶴崗(1274kWh/㎡)為例,水平面總輻照量與合肥(1232.6kWh/㎡)相近,受緯度、月度輻照量差異和建設條件等因素影響,在一定設定的邊界條件下,采用單面組件固定安裝時鶴崗最優容配比計算結果為1.5;采用雙面組件固定安裝時鶴崗最優容配比計算結果為1.4。在進行工程設計時,不同項目需根據工程實際條件進行計算,選擇適合的容配比。
容配比影響因素
1.組件衰減
在正常老化衰減的情況下,目前組件首年衰減在1%左右,組件第二年以后的衰減將呈線性變化,30年的衰減率在13%左右。因此光伏容配比設計需考慮到電站全生命周期內的組件衰減,以最大化匹配組件發電功率,提高系統效益。
2.系統損耗
在光伏系統中,從光伏組件到逆變器輸出之間存在各種損耗,包括組件串并聯及遮擋灰塵損耗、直流電纜損耗、光伏逆變器損耗等,各環節損耗將會影響光伏電站逆變器的實際輸出功率。
因此光伏組件安裝容量與實際發電數據之間存在損耗偏差。如果以組件安裝容量按照1:1的容配比選擇光伏逆變器,那逆變器實際輸出最大容量只有逆變器額定容量的90%左右,即使在光照最好的時候,逆變器也沒有滿載工作,降低了逆變器和系統的利用率。
3.不同區域輻照度不同
組件在STC工作條件下才能達到額定功率輸出(STC工作條件:光照強度1000W/m?,電池溫度25°C,大氣質量1.5時),如果工作條件未達到STC條件,光伏組件輸出功率必然小于其額定功率。
根據國家氣象局風能太陽能評估中心劃分標準,可以了解到不同區域輻照度的具體數據,太陽總輻射年輻照量劃分為四個等級:太陽總輻射年輻照量等級劃分全國水平面總輻射分布圖因此,即使在同一資源地區全年輻照量也有較大差異。意味著相同的系統配置,即相同的容配比下發電量也不盡相同。若要達到相同的發電量,可以通過改變容配比來實現。
4.組件安裝傾角
針對用戶側光伏電站同一個項目中會存在不同的屋頂類型,而根據不同屋頂類型將會涉及到不同的組件設計傾角,對應組件接收到的輻照度也有所不同。
原標題:科普丨什么是光伏電站容配比?哪些因素影響容配比