大型光伏电站中光伏组件容量与变压器最佳配比之浅谈

大型光伏电站中光伏组件容量与变压器最佳配比之浅谈姜亮亮新疆电力设计院 新疆乌鲁木齐 830001摘 要 由于光伏出力有限， 势必会造成变压器的浪费，给接入送出产生压力， 本文将通过对新疆哈密辐射量的研究， 推算出光伏电场的出力曲线， 通过分析得出光伏电站变压器的合理配置比。关键词 大型光伏电站 光伏组件 分析Abstract due to the limited output of photovoltaic, will inevitably lead to wastageof transformers, to access out of the stress, this article through a study of Hami,Xinjiang, radiation, extrapolating photovoltaic electric power curve, rationaldistribution than through analysis of PV power station transformers.Keywords analysis of large photovoltaic power plant photovoltaic modules[ 中图分类号] TM 74 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号]伴随国家能源结构的调整， 光伏发电等新能源成为燃料能源的替代品。 现在哈密所建电站中光伏容量与变压器容量用 11 配置。1、哈密辐射量分析根据四季更次规律，夏至日附近几天日照时间最长，辐射量最大，冬至日附近几天日照时间最短，辐射量最小，通过哈密气象局提供的 2009 年数据比较，得出 2009 年 7 月 22 日辐射量最大， 12 月 22 最小。下面首先分析辐射量的日变化曲线辐照强度指在单位时间内 , 垂直投射在地球某一单位面积上的太阳辐射能量。 从物理意义上来说 , 太阳的辐照是导致光伏电池产生伏特效应的直接影响影响因素 ,辐照强度的大小直接影响光伏电池出力的大小。 图 1 为哈密某光伏电站实测辐照强度与光伏电站实际有功功率的散点图 , 可见辐照强度与光伏电站的出力成正比关系 。 图 2 为某知名厂家提供的电池组件的 V/A 特性图，根据图上数据。光伏组件的输出功率除了与辐射强度有关外，还与组件温度有关。图 1 哈密某光伏电站实测辐照强度与光伏电站实际输出功率的散点图图 2 某知名厂电池组件的 V/A 特性图伴随着光伏组件价格的下降， 一大批大型光伏电站开工建设， 新疆哈密成为光伏电场的热土。 充分考虑电网的接纳能力及国家对光伏的一些鼓励政策。 就目前而言， 哈密接入资源有限。 合理的配置主变对于光伏电站的接入和送出尤为重要。 本文主要从哈密石城子实测辐射量来预测光伏电站的出力曲线， 最终确定光伏电站与主变容量的最佳比。 进一步推出石城子光伏汇集站最大接入光伏电站的总容量。表 1 固定式光伏电池阵列在各不同角度所接受到的太阳辐射量。单位 MJ/ ㎡ .d35 36 37 38 39 40 41 42 43一月 4.56 4.61 4.65 4.69 4.73 4.77 4.81 4.85 4.88二月 5.56 5.59 5.63 5.66 5.69 5.73 5.75 5.78 5.81三月 6.27 6.28 6.3 6.32 6.33 6.34 6.35 6.36 6.36四月 6.65 6.64 6.63 6.62 6.6 6.59 6.57 6.55 6.52五月 6.8 6.77 6.73 6.7 6.66 6.62 6.58 6.54 6.49六月 6.53 6.48 6.44 6.39 6.35 6.3 6.25 6.2 6.14七月 6.41 6.37 6.33 6.29 6.25 6.2 6.16 6.11 6.05八月 6.48 6.46 6.44 6.41 6.39 6.36 6.33 6.3 6.27九月 6.55 6.56 6.56 6.57 6.57 6.57 6.56 6.56 6.55十月 5.78 5.81 5.83 5.86 5.89 5.91 5.93 5.95 5.97十一月 4.72 4.76 4.8 4.84 4.88 4.91 4.95 4.98 5.01十二月 4 4.04 4.08 4.12 4.16 4.19 4.23 4.26 4.3年均辐射量 2138.5 2140.3 2141.7 2143 2144 2143.63 2142.99 2142.01 2139.22009.7.22 估算出力曲线图0500010000150002000025000300001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24图 3 7 月 22 日哈密某 30MWp 光伏电场出力曲线图2 00 9. 12. 2 2估 算 出 力 曲 线 图05 0 01 0 0 01 5 0 02 0 0 02 5 0 03 0 0 03 5 0 04 0 0 01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 20 2 1 2 2 2 3 2 4图 4 12 月 22 日哈密某 30MWp 光伏电场出力曲线图0500010000150002000025000300001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 247.22估算出力曲线图 12.22估算出力曲线图 1.17估算出力曲线图 8.20估算出力曲线图图 5 各典型日哈密某 30MWp 光伏电场出力曲线图2、光伏组件实际功率分析由上图可研看出 30MWp 的光伏电场最大实际功率接近 28000kW 。 在一天里曲线呈抛物线形状。 功率最高点出现在中午 1 点钟左右。 出力曲线与横轴构成的面积为这一天的发电量。7 月 22 日是发电量最高的一天， 所以以 7 月 22 日的出力曲线作为本文理论发电量的基准。光伏组件的出力与光照强度有关外， 还与电池的温度有关。 温度降低则光伏电池两端的电压升高，电流减小，功率相应增加。温度升高高则光伏电池两端的电压将低，电流增大，功率相应减小。最大功率点出现在中午 13 点左右，相应这个时间段是一天中温度最高的时间段。所以最大出力还会下降一点。由于下降量很小，可不计。逆变器是光伏电场中将光伏电池产生的直流电转换为交流的装置。 逆变器作为光伏发电系统中将直流电转换为交流电的关键设备之一， 其选型对于发电系统的转换效率和可靠性具有重要作用。 转换效率及最大功率点跟踪对光伏电场的效益有着至关重要的作用。 下图是某知名厂家提供的的效率曲线。图 5 逆变器的效率曲线图根据上述曲线当输出功率达到额定功率 50时，转换效率最高， 高达 98.7。 电池板的实际容量为逆变器容量的 40以上时，逆变器效率最高。按照光伏电池 92的容量。逆变器与光伏电池容量比配比为 1 1.08。最高处理点在 13 时左右，最大功率为 18442.8kW 。与 1000kw/ ㎡的光照下额定容量为30456MWp 相比。达到峰值 30456kwp 的 92。从午前 9 时至午后 4 时。有图可知从 10 点到午后 3 电功率达到额定功率的 80。光伏电场占地面积大，直流侧电压低，电流大，导线有一定的损耗，此处损耗值取2；大量的太阳能电池板之间存在一定的特性差异，不一致性损失系数取 3； 考虑太阳能电池板表面即使清理仍存在一定的积灰，遮挡损失系数取 3；光伏并网逆变器的效率（无隔离变压器，欧洲效率）约为 98.7，考虑到夜间损耗按 98考虑；干式变压器的效率达到98；早晚不可利用太阳能辐射损失系数 3； 光伏电池的温度影响系数按 1考虑。 系统效率为 98 97 97 96 98 98 97 9981.64 综上所述达到额定功率的 0.920.81640.76 所以 30456kW 的光伏电站，最大出力只有 23146KW 。对应所占主变压器容量23146KVA 。 所以 30456MWp 对应的变压器容量选择 24000KVA 可满足变电要求。 光伏电池容量与变压器的比值为 23146/304561/1.32 。同理对应哈密石城子 220KV 光伏汇集站装机3*150MVA 的变电站可装机光伏电站 592MWP 。 哈密石城子光伏已建及规划的共有 500MW ，所以石城子 220kv 变电站还可接入 92MW 的光伏电站。3、温度对光伏电场输出功率的影响上文已经提到光伏电池的输出功率除了光照强度有关外， 还与温度有关。 根据哈密气象站提供的数据， 哈密石城子的为 -33C 到 45C 。 只有温度降低才会引起功率的升高， 所以只需校验 -33C 时增加的功率。 根据上述厂家提供的资料可知温度系数为 -0.43/ C 。 所以按装机 592MWp 计算增加的 PmaxP△ P。△ P -33C 592MWp -0.43/ C84.0048MWp。PmaxP△ P59284.0048676 MWp 。虽然额定功率高达 676 MWp ，但最冷的时间出现在冬季，冬季光照强度低，实际出力达不到额定功率的 60，按 60计算 Ps676 MWp 60405.6 MWp 。因此 592 MWp 的最大出力仍为 500 MWp 。4、结论宗上所述， 变压器与光伏电池容量比为 1/1.32 时为最佳配比。 确定了最佳配比可以缓解一部分接入和送出问题，也为业主减少了投资。为光伏电场的统筹规划提供参考。参考文献[1] 杨金焕，于化从，葛亮 .太阳能光伏发电应用技术 [D]. 北京电子工业出版社， 2009.[2] 蒋立 .基于 Z源的单相光伏并网系统的研究 [D]. 南京东南大学， 2009.[3] 赵争鸣， 刘建政， 孙晓瑛， 袁立强 .太阳能光伏发电及其应用 [M]. 北京 科学出版社， 2006.大型光伏电站中光伏组件容量与变压器最佳配比之浅谈作者 姜亮亮作者单位 新疆电力设计院刊名 城市建设理论研究（电子版）英文刊名 ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu年，卷 期 201222本文链接 http//d.wanfangdata.com.cn/Periodical_csjsllyj2012223088.aspx