光伏电站容量配比分析研究

郑志华　郭庆　黄宁

前言：随着光伏电站平价上网时代的正式来临，光伏电站的成本成为平价上网的关键因素之一，如何在现有已经透明的市场化价格中脱颖而出，成为光伏业界不断讨论的问题。从目前设计的角度来看，光伏电站荣配比的合理设计，成为光伏电站节省成本的一个突破点。

关键词：光伏电站;容量配比;分析

光伏电站最优容量配比的影响因素包括：辐照度、电站效率、逆变器超发能力、电站综合单价以及光伏组件衰减等

光伏组件容量和逆变器容量比，习惯称为容配比。光伏应用早期，系统一般按照1：1的容配比设计，但一定程度的提升光伏组件容量，将会有利于提升系统的整体经济效益。

直流侧补偿超配

通过提高组件容量，补偿各种原因引起的损耗部分，使逆变器的实际输出最大功率达到逆变器的额定功率

系统损耗;光伏系统中，能量从太阳辐射到光伏组件，经过直流电缆、汇流箱到达逆变器，当中各个环节都有损耗。直流侧损耗通常在13.13%左右，逆变器损耗约1.5%，总损耗约为14.63%。在组件容量和逆变器容量相等的情况下，由于客观存在的各种损耗，逆变器实际输出最大容量只有逆变器额定容量的87%左右，降低了逆变器和系统的利用率。

光伏系统直流侧各环节损耗组成

（1）、灰尘、雨水遮挡——5%

（2）、组件温度升高——4.37%

（3）、組件串联不匹配——2%

（4）、逆变器的功率损耗——1.5%

（5）、直流电缆损耗——1.7%

直流侧补偿超配与主动超配

由上分析可见，选择合适的系统容配比需要考虑诸多因素，为了进一步说明这个问题，这里将超配分为两部分，一是通过提高组件容量，补偿各种原因引起的损耗部分，使逆变器的实际输出最大功率达到逆变器的额度功率，定义为补偿超配。同时进一步提高组件的容量，提高系统满载工作时间，定义为主动超配。主动超配时，系统在中午光照较好时段存在一定时间的限功率运行，但系统的度电成本达到最低值，即收益最大化。

（a）补偿超配前           （b）补偿超配后

补偿超配前后光伏逆变器输出功率对比  如图所示，通过将容配比从1：1提升到1.1：1，使得逆变器在光照最好的时候能达到满载输出。提高了逆变器的利用率。

为了弥补光伏电站直流侧约14.63%总损耗，保证逆变器长期在额定功率下运行，组件需要超装约30MW共计109120块275组件。此时容量配比为1：1.15

现阶段行业内逆变器及箱变均可以实现长期正常运行情况下1.1倍的过负荷能力，所以电站容量配比在1：1.25时电站可以正常运行，此时组件需要超装约50MW共计181852块275组件。

通过合理的超配方案设计，可以实现对光伏系统的优化，发电量进一步提升，系统度电成本进一步降低，投资方整体收益进一步提升。

反之，在装机容量确定的情况下。最佳比例的超配将会大大节省逆变器、变压器以及电缆的成本。

建议：

1）在组件超配方案设计中，需要考虑当地光照条件、系统损耗、铺设倾斜角度等因素的影响，确定逆变器直流侧输入功率的大小。

2）逆变器的性能和选型也十分重要。根据逆变器的技术参数，充分利用逆变器的过载能力，最大程度的提高容配比

3）考虑组件首年的衰减。组件首年衰减较大，一般多晶在2.5%左右，单晶在3%左右。将这部分衰减放入系统，可以大大提升系统的容配比。

4）利用软件进行模拟，不同比例的容配比得出不同的发电量，即使损失部分发电量但最终能够达到最佳的收益率，就可以得出最佳的容配比。

光伏电站容配比的设计为各个企业带来了一个降低成本的突破口，充分利用组件及逆变器的输入输出特性，在不降低发电量的情况下，降低光伏电站的投资成本，助推光伏电站平价上网时代的来临。