[发明专利]一种光伏装机容量与逆变器容量配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏发电系统的光伏装机容量与逆变器容量配置方法。

背景技术

随着光伏发电的发展，光照资源很好Ⅰ类资源区光伏装机容量已经趋近饱和，因此现在光伏发电已经向Ⅱ类光照资源区甚至Ⅲ类光照资源区发展。目前正在运行或者在建的光伏电站项目光伏装机容量与逆变器容量配置比例(PVpowertoinverterpowerratio,简称容配比)一般为1：1,这是因为之前光伏电站一般建设在光照资源很好的Ⅰ类资源区，太阳能资源很好，容配比按照1:1配置可以满足逆变器和变压器在大部分时间内满功率运行。但是随着地面光伏电站、分布式光伏以及微电网系统在第Ⅱ类甚至第Ⅲ类光照资源区的兴起，这些地区由于光照资源较差，如果容配比继续按照1：1配置，光伏系统只能在很短时间内甚至完全不能够达到满功率运行，因此必须考虑光照资源较差的Ⅱ、Ⅱ类资源区由于逆变器和变压器长期不能满功率运行而造成的投资闲置、资源浪费、度电成本上升以及投资内部收益率下降等问题。由于每个光伏电站气候条件、光照资源条件、光伏安装倾角、系统效率存在差异，因此需要因地制宜、因项目而异确定不同光伏电站的最佳容配比，从而使光伏电站的度电成本最低，提高光伏电站的内部收益率。

发明内容

本发明的目的是针对当前光伏电站项目中存在的容配比千篇一律地按照经验值1：1设计，没有考虑到不同地区光照资源差异，因此造成光伏电站存在不同程度的资源浪费和光伏电站投资收益率降低等问题，提出一种光伏装机容量与逆变器容量配置方法。

本发明根据当地气候条件、光照资源条件、光伏安装倾角、系统效率等输入条件确定光伏电站的最佳容配比，在此最佳容配比条件下可以提高逆变器和变压器的利用率，提高光伏电站发电量、降低光伏电站投资成本，提高光伏电站收益率。

据国家可再生能源信息中心关于光伏电站综合系统效率的统计数据，目前光伏电站组件到逆变器的直流侧最大效率为92％，如果光伏电站容配比安装1:1配置，即使在太阳辐照度达到标准条件下的1000W/㎡时，逆变器和变压器也只能运行在满载的92％，但是在光照资源较差的Ⅱ、Ⅲ类资源区很难达到标准测试条件下的辐照度，特别是在冬季光照资源较差的时段，逆变器和变压器的利用率更低。由于光伏系统中的系统损耗的客观存在，通过适当提升光伏电站容配比，补偿能量在直流传输过程中的损耗，可以使得逆变器和变压器达到满功率工作状态，由于提高了逆变器和变压器的利用率，此时光伏电站的度电成本(LCOE，Levelizedcostofelectricity)将会降低。在补偿使得逆变器在部分时间段达到满功率工作后，继续增大光伏电站容配比，将会主动延长逆变器满载工作时间，但是在延长逆变器满功率运行时间的同时将会造成在光照资源较好的时段光伏输出功率大于逆变器最大功率，这时会发生部分弃光情况，如果弃光率过度增大将会导致光伏电站的度电成本的上升。对于某一确定的光伏电站容配比，通过本发明的计算方法可以得到该容配比下光伏电站的度电成本，通过计算不同容配比的光伏电站度电成本，形成度电成本和容配比之间的函数关系。该函数关系上的度电成本最小值对应的容配比即为该光伏电站的最佳容配比。本发明以寻找光伏电站最低度电成本为约束条件，通过逐步提高光伏电站容配比，计算在该容配比下光伏电站度电成本,最后寻找度电成本的最小值。光伏电站度电成本最小值对应的容配比即为该光伏电站的最佳容配比。

本发明的步骤如下：

1、确定光伏系统直流效率；由于受到环境因素和线路损耗等因素影响光伏电站直流效率小于1，逆变器输入功率为光伏输出功率与直流效率的乘积,因此首先要确定光伏组件输出功率到逆变器侧环节的系统直流效率；

2、根据不同光伏电站中光伏组件的安装倾角，确定不同时间段内，光伏组件倾斜面上接收的太阳辐照度与水平面上接收的太阳辐照度之比；

3、逐步增加容配比值，并在该容配比下确定出光伏电站不发生弃光情况下的最大辐照度；

4、根据在上一步中确定的容配比值，确定典型日光伏弃光量，并由典型日光伏弃光量推算出全年光伏弃光量，再由全年弃光量计算出光伏电站在该容配比下的全年弃光率；

5、根据光伏电站的光照资源、初投资、运维等条件计算出在该容配比时光伏电站的度电成本；最后对度电成本求最小值，最小值对应的容配比即为最佳容配比。

本发明通过确定最佳容配比,提高了逆变器和变压器在光照资源较差条件下的利用率，从而降低光伏电站的度电成本，提高光伏电站内部收益率。

本发明的效果：