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光伏電站超配分類及棄光限電損失PVsyst分析方法

放大字體??縮小字體 光伏產業網訊 發布日期:2019-05-30??來源:坎德拉學院??瀏覽次數:216
核心提示:隨著光伏行業的迅速發展,在光伏電站系統設計 (尤其在大型工商業光伏電站和地面電站)中,如何降低組件和系統投資成本,提升光伏投資收益,成為光伏電站系統設計和優化的重要目標,在2019年推進平價上網的光伏電站中,降低初始投資和降低度電成本,采取多種技術手段尤為重要。其中光伏電站中的容配比,優化設計超配,成為最常用的和最為主要的降本增效的方式之一。
 隨著光伏行業的迅速發展,在光伏電站系統設計 (尤其在大型工商業光伏電站和地面電站)中,如何降低組件和系統投資成本,提升光伏投資收益,成為光伏電站系統設計和優化的重要目標,在2019年推進平價上網的光伏電站中,降低初始投資和降低度電成本,采取多種技術手段尤為重要。其中光伏電站中的容配比,優化設計超配,成為最常用的和最為主要的降本增效的方式之一。

通常講的超配,主要是指直流側超配:光伏方陣的安裝容量與逆變器額定容量之比。在推進平價上網的過程中,隨著光伏組件的價格快速降低,組件的超配更為有利,超配比也得到很大的提高。根據最新的行業觀點:我國一類太陽能資源地區,不宜超過1.2:1;二類太陽能資源地區,不宜超過1.4:1;三類太陽能資源地區,不宜超過1.8:1。具體地點和具體項目案例的容配比優選,又與當地光資源情況、地理條件、設備選型、系統損耗、工程造價、上網電價、限發情況等各種因素有關,需要經技術經濟比較后確定。

光伏電站的超配,除常規的直流側超配外,還有交流側超配,光伏區逆變器的額定容量相對主變容量的配比,或者對于一個發電單元中組串逆變器額定容量相對該發電單元箱變容量的配比。

 

  

 

 

  圖1 光伏電站超配分類(非行業標準分類,僅供參考)

 

當光伏電站超配后,由于逆變器交流側的輸出瓶頸限制,就會產生直流側限功率和主變側限功率,另一種并網點限功率則是由于調度要求或其他情況,并網點上網功率不能超過某功率或主變額定功率。

相關研究表明,適當提高容配比是降低度電成本和提發電高收益的有效手段,但由于容配比提高就會存在超配損失和限發的風險,因此并不是越高越好。當我們在優選容配比時,如何分析超配損失和限發損失呢?PVsyst軟件提供了幾種分析方法。

1、直流側超配損失

采用PVsyst對項目進行建模,概述如下:

(1) 建立項目地地點、氣象信息:輸入項目的經緯度,海拔高度,等信息,獲取氣象數據。

(2) 做一個光伏系統:組件和逆變器設備選型、系統配置(容配比)、損失項設置,三維建模等。在損失項設置中,Ageing選項卡可以調整衰減及匹配損失設置,在設置模擬第N年。

 

 

 

 

  圖2 Ageing選項卡設置

 

(3) 模擬運行,讀取Report。

(4) 直流側限功率損失可查看Inverter Loss Over Nominal Inv. Power對應的損失項。

2、PVsyst限功率運行逐年模擬

限功率運行模擬方式,在PVsyst軟件有Energy manager,它有三個選項卡,其中第二項Grid power limitation,在模擬過程中應用并網限功率模式,可以填入限制的功率值。其中功率限制點又有兩個選型,其一是在逆變器處,限制逆變器的輸出,注入電網的功率通過逆變器后定義的損耗(交流電纜、變壓器等)會進一步降低。其二是在并網點處,限制并網點的上網功率,逆變器的輸出功率將更高一些用于來補償逆變器后的損失。該選項卡顯示限功率的數值、逆變器的容量、光伏組件的容量,給出了光伏組件容量和限功率的比值power ratio,如圖3。當比值大于2:1時,軟件提示是不合理的配比。

 

  

 

 

  圖3 以10MW案例限功率模式設置

 

分析每年限功率的情況,在Ageing中,依次選擇第N年模擬,查找report中能量流損失圖最后一項,即可看到因逆變器超配和并網點限電造成的發電量損失,如圖4。該分析方法雖然可以直觀的限電損失比,但缺點在于并網點只能設置恒功率限發,不能設置不同時間段的非恒功率限發。

 

  
  圖4 逆變器超配和并網點限發損失示意圖(圖3 案例)

 

3、PVsyst逐年逐小時功率分析

在Grid power limitation中,取消限功率模擬,即按照正常模擬分析。通過調取8760個小時數據,分析篩選并網點功率超過設置功率的數據,可以統計和分析出逆變器超配損失情況以及并網點限發損失情況。逐小時數據分析,較為繁瑣,但便于分析過程信息。

4、PVsystAgeing Tool工具模擬

Advanced simulation模塊中,采用ageing tool工具,可代替逐年模擬的工作,一次性模擬25年或30年的發電量分析。首先設置的是模擬周期——smulation done every(years)每幾年模擬一次,其次是模擬年限——總的年數。量參數均可調,周期越短,即分析的數量越多,模擬用時越長;總的年數越多,用時越多;選擇周期和總年數后,下面即顯示模擬的年數,可選擇是否生成報告和變量。模擬完成后,可在report中查閱25年或模擬年限中組件逐年衰減參數、每年發電量及PR值。若需查找逐年的超配損失數據,需查找逐年的report,此時需設置模擬周期為1年并生成report。

 

  

 

 

  圖5 Ageing Tool分析

 

5、總結

光伏電站的超配設計,可以有直流側超配、交流側超配以及交直流組合超配,以達到降低光伏電站的造價的目的。在棄光和限發損失方面,既有逆變器限發損失,也有按并網點最大功率限制的限發損失。本文基于PVsyst功能,介紹了幾種分析方法,是否限功率運行分析,Ageing Tool和逐小時分析。

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關鍵詞: 光伏電站
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