光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的組件超配與投資收益提升

通過(guò)合理的超配方案設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏系統(tǒng)的優(yōu)化，發(fā)電量進(jìn)一步提升，系統(tǒng)平均化度電成本（Levelized Cost Of Electricity, LCOE）進(jìn)一步降低，投資方整體收益進(jìn)一步提升。

在組件超配方案設(shè)計(jì)中，需要考慮當(dāng)?shù)毓庹諚l件、系統(tǒng)損耗、鋪設(shè)傾斜角度等因素的影響，同時(shí)，逆變器的性能和選型也十分重要。集中型逆變器由于單機(jī)容量大，過(guò)載能力強(qiáng)，比組串型逆變器更適于超配。此外，超配后由于接入逆變器的組件容量提高了，會(huì)不會(huì)超過(guò)逆變器的運(yùn)行范圍，造成逆變器長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行而影響逆變器安全？限功率運(yùn)行時(shí)，直流電壓會(huì)不會(huì)超過(guò)逆變器的允許范圍？帶著這些疑問(wèn)，我們做了詳細(xì)分析。

一、集中型逆變器設(shè)計(jì)超配方案更靈活

在光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，光伏組件是以組串為單位接入逆變器的。以常見(jiàn)的地面電站為例，一般每串22塊組件，以每塊組件為250Wp計(jì)算，也就是每個(gè)組串的功率為5500W。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不論是否進(jìn)行超配，不論是選用集中型還是組串型，方案都必須滿足每個(gè)逆變器所接入的組件容量為5500W的整數(shù)倍數(shù)這一基本要求。
以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主流的30KW額定功率的組串逆變器、和500KW額定功率的集中逆變器，可實(shí)現(xiàn)超配的容配比方案進(jìn)行比較，如下表：

表1：組串型和集中型逆變器在相同容配比范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)的超配方案對(duì)比

如表1所示，在容配比（容配比=組件功率/逆變器額定功率）0.92到1.50之間，30KW的組串逆變器可現(xiàn)實(shí)4種方案，500KW的集中逆變器可實(shí)現(xiàn)53種方案；也就是說(shuō)，在容配比1.5以下，選用30KW的組串型逆變器僅有3種超配方案設(shè)計(jì)，選用500KW的集中型逆變器則可以有46種超配方案設(shè)計(jì)，可以滿足不同項(xiàng)目配置的需要。

另外，部門(mén)廠家的組串式逆變器，直流輸入端子數(shù)量都是按照標(biāo)準(zhǔn)額定容量配置的，無(wú)法接入更多的組串?dāng)?shù)量，尤其是針對(duì)光照資源較差的二三類區(qū)域，容配比可以相對(duì)較大的情況下，由于輸入端子數(shù)量的限制，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的容配比，而采用集中型逆變器方案中，因?yàn)橛兄绷鲄R流箱對(duì)組串的匯流環(huán)節(jié)，可接入的組串?dāng)?shù)量基本不受限制，進(jìn)行超配方案時(shí)非常靈活。

二、超配對(duì)逆變器的影響

超配時(shí)，由于組件容量超過(guò)逆變器容量，對(duì)逆變器的安全運(yùn)行有哪些影響呢？

1、逆變器是否會(huì)過(guò)載運(yùn)行

補(bǔ)償超配時(shí)，去除系統(tǒng)損耗后，逆變器實(shí)際輸出的最大功率等于逆變器的額度功率，在逆變器的正常工作范圍內(nèi)，這很容易理解。而主動(dòng)超配時(shí)，去除系統(tǒng)損耗后，若組件都工作在最大功率點(diǎn)，則將超過(guò)逆變器額度功率，會(huì)造成逆變器過(guò)載運(yùn)行，甚至?xí)^(guò)逆變器的工作范圍到達(dá)逆變器過(guò)載保護(hù)點(diǎn)，這是不允許的。如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？唯一的辦法只有限制組件的輸出，也就是通過(guò)逆變器控制，使得組件輸出偏離最大工作點(diǎn)，以確保逆變器輸出不超過(guò)其額度功率。由此可見(jiàn)，超配僅增加了逆變器滿載運(yùn)行的時(shí)間，提高了逆變器的利用率。逆變器不會(huì)過(guò)載運(yùn)行，也就不會(huì)超過(guò)逆變器的運(yùn)行范圍。

2、限功率運(yùn)行時(shí)會(huì)有哪些影響

由組件輸出特性可知，在主動(dòng)超配時(shí)，由于系統(tǒng)部分時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)了限功率運(yùn)行，逆變器控制組件輸出偏離最大功率點(diǎn)，如下圖所示，當(dāng)工作點(diǎn)由A點(diǎn)向右偏離到C點(diǎn)時(shí)，組件輸出電流減小，輸出電壓將升高。

主動(dòng)超配中限功率運(yùn)行時(shí)，組件工作點(diǎn)偏離

由圖1曲線可見(jiàn)，當(dāng)超配的功率越大，被限制的功率也就越大，每塊組件的輸出電流越小，組件工作點(diǎn)越向右偏移，電壓越大，也就是說(shuō)，超配功率越大，輸出電壓越高。通過(guò)分析計(jì)算，可獲得不同容配比下逆變器實(shí)際工作電壓如表2所示?？梢?jiàn)，當(dāng)容配比為1.5倍時(shí)，逆變器實(shí)際工作電壓電壓從MPPT電壓673V抬升到770V，在逆變器的允許工作范圍內(nèi)。也就是說(shuō)，即使在超配1.5倍時(shí)，系統(tǒng)的直流電壓也不會(huì)影響逆變器的安全運(yùn)行。

表2 不同超配比例下逆變器實(shí)際過(guò)電壓

三、總結(jié)

通過(guò)分析，在系統(tǒng)超配設(shè)計(jì)過(guò)程中，逆變器的選型十分關(guān)鍵，集中式逆變器由于單機(jī)容量與單個(gè)組串容量比值大，過(guò)載能力強(qiáng)，因此可方便的進(jìn)行不同比例的配置，設(shè)計(jì)靈活，滿足不同區(qū)域容量各異的要求。同時(shí)，合理的超配對(duì)逆變器及系統(tǒng)的正常工作沒(méi)有任何影響，不會(huì)超過(guò)逆變器的安全運(yùn)行范圍。