光伏电站负荷分析及逆变器容配比研究

电力科技2015.12 ︱ 259 ︱光伏电站负荷分析及逆变器容配比研究 魏 超 刘庆超 周 璐 （华电电力科学研究院， 310030 ） 【摘 要】 光伏项目的发电能力受辐照度、环境温度、电池结温等环境因素的影响，一些关键设计参数尚待核实与优化，逆变器的容配比即是其中一项重要参数。为提高光伏电站发电经济效益，研究了某个Ⅰ类光资源区光伏电站及该电站发电性能较好的逆变器 2014 年全年负荷数据，为合理确定逆变器下光伏组件安装容量，确保逆变器在最大限度的在最佳负载点运行，为后续光伏电站的降本增效提供了参考依据。 【关键词】 光伏发电；负荷；容配比 中图分类号： TM73 文献标识码： A 文章编号： 1006-8465 （ 2015 ） 12-0259-02 引言 环保的压力和电改的利好， 使光伏发电在近年经历了蓬勃发展。然而由于产业发展时间尚短，缺乏项目的基础运行数据，加之与传统的火电和水电不同，光伏项目的发电能力受辐照度、环境温度、电池结温等环境因素的影响，一些关键设计参数尚待核实与优化，逆变器的容配比即是其中一项重要参数。为提高光伏电站发电经济效益，合理确定逆变器下光伏组件安装容量，确保逆变器在最大限度的在最佳负载点运行，研究光伏电站及逆变器的负荷数据具有重要的意义。 1 电站简介 本文所研究的光伏电站位于青海德令哈，属于Ⅰ类光资源区，核准容量为 2 万千瓦，实际装机 2.0188 万千瓦。 全站配备 40 台500kW 额定功率集中式逆变器。可研首年利用小时数为 1763.83 小时， 2014 年全年等效利用小时数为 1821 小时 2 电站负荷分析 2.1 电站负荷曲线 采集该站送出线路关口表 2014 年全年负荷参数，分辨率为 1 小时。可以看出最大负荷为 1.89 万千瓦，发生时间为 2014 年 2 月 18日 14 时， 该时刻出力为总装机量的 93.5%， 距核准装机尚有较大余量。下图为该站 2014 年全年发电时段的负载曲线， 可以看出该站发电时段 99%以上发电时段的负荷小于 1.8 万千瓦。 图 1 电站 2014 年负荷曲线 2.2 较大负荷发生时间分析 如果按照较大负荷 1.8 万 kW计算，一年出现的时间大概 36 个小时，占总发电时段的 0.9%。各月超 1.8 万千瓦的小时数如下表： 表 1 某光伏电站 2014 年全年较大负荷发生时间统计表 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12超 1.8 万千瓦负荷 小时数 1 6 4 5 3 0 1 2 2 3 5 4占比 /% 2.8 16.7 11.1 13.9 8.3 0 2.8 5.6 5.6 8.3 13.9 11.1从表中可看出，该电站较大负荷发生次数最多的月份分别为 2月、3 月和 11 月，均为天气较为寒冷的季节；较大负荷发生次数最少的月份分别为 6 月、7 月和 1 月。1 月光资源较差，而 6、7 月环境温度较高，不利于组件散热。分析可知电站出力同时受辐照和温度的影响。 该电站超 1.8 万千瓦负荷的时刻分布在 12:00-15:00 之间，其中， 12:00 出现 2 次，占 5.6%， 15:00 出现 3 次，占 8.3%， 13:00出现 13 次，占 36.1%， 14:00 出现 17 次，占 47.2%。 3 逆变器负荷分析 3.1 逆变器负荷 选取该站负荷较高的 5 台逆变器进行分析，单台逆变器接入容量为 504.7kWp，下图为其中 1 台逆变器 2014 年全年发电时段直流输入端的负载曲线，分辨率为 5min，发电时段平均负荷 214.65kW。3.2 逆变器超配分析 若单台逆变器接入组件容量分别超装 10%（即接入容量 550kWp）和超装 20%（即接入容量 600kWp） ，假设直流端系统电气效率不变。依据 NB-T 32004-2013《光伏发电并网逆变器技术规范》 [7] 和厂家技术规范，逆变器可在 550kW内正常运行，且保持 MPPT（最大功率跟踪）功能追踪到最大功率点，本文设定逆变器的功率限定范围为550kW以内， 超出 550kW时逆变器通过 MPPT功能将跟踪电压偏离最大功率点，即超出部分视为弃光。 依据 2014 年的实测数据，分别推算逆变器下安装组件为 550kW（容配比为 1.1:1 ） 和 600kW 容配比为1.2:1 ）时，逆变器由于超配产生弃光电量及相关指标如下表： 容配比 1.1:1 容配比 1.2:1 逆变器编号理论年发电量(MWh)超发电量(MWh)由于超装限电量(MWh)弃光率(占总发电量比例)弃光率 (占超发电量比例 ) 理论年发电量(MWh) 超发电量(MWh) 由于超装限电量(MWh) 弃光率弃光率(占超发电量比例)#1 985.17 89.56 0.01316 0.0013% 0.0143% 1074.73 179.1 0.88685 0.0825% 0.495%#2 986.54 89.69 0.01163 0.0012% 0.0132% 1076.26 179.4 0.79486 0.0739% 0.443%#3 989.95 90.00 0.01009 0.0010% 0.011% 1079.95 180.0 0.83731 0.0775% 0.465%#4 979.92 89.08 0.00921 0.0009% 0.0099% 1069.00 178.2 0.63929 0.0598% 0.359%#5 986.54 89.69 0.01163 0.0012% 0.0132% 1076.23 179.4 0.79486 0.0739% 0.443%可以看到，当容配比为 1.1:1 时，5 台逆变器的弃光电量占由于超配超发电量的比例均较低， 平均为 0.0123%， 5 台逆变器年损失电量总计为 55.3 千瓦时。按容配比计算，该电站需安装 36 台逆变器，也即省去了 4 台逆变器、机房建设及所占场地的费用。 当容配比为 1.2:1 时，5 台逆变器的弃光电量占由于超配超发电量的比例均较低，平均为 0.441%，5 台逆变器年损失电量总计为3951 千瓦时。按容配比计算，该电站需安装 33 台逆变器，也即省去了 7 台逆变器、机房建设及所占场地的费用。 4 结语 光伏项目的发电能力受辐照度、环境温度、电池结温等环境因素的影响，一些关键设计参数尚待核实与优化，逆变器的容配比即是其中一项重要参数。为提高光伏电站发电经济效益，研究了某个 （下转第 267 页）