光伏电站负荷分析及逆变器容配比研究-solarbe文库

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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 1200-1500 之间，其中， 1200 出现 2 次，占 5.6， 1500 出现 3 次，占 8.3， 1300出现 13 次，占 36.1， 1400 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 1.11 ）和 600kW 容配比为1.21 ）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 1.11 容配比 1.21 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 0.4952 986.54 89.69 0.01163 0.0012 0.0132 1076.26 179.4 0.79486 0.0739 0.4433 989.95 90.00 0.01009 0.0010 0.011 1079.95 180.0 0.83731 0.0775 0.4654 979.92 89.08 0.00921 0.0009 0.0099 1069.00 178.2 0.63929 0.0598 0.3595 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 1.11 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 1.21 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）