光伏電站建設中組件與逆變器容配比最優方案研究

王家祥

摘要：光伏電站建設過程中，確保組件與逆變器容配比最優，是提高電站運行效率、減少變壓器浪費，以及減輕產出壓力的主要途徑。基于此，本文主要以某電站為例，對光伏電站建設中組件與逆變器容配比最優方案進行了研究，通過一系列分析，確定了最優的配置比，希望能夠為有關人員提供參考。

關鍵詞：光伏電站;組件;逆變器;容量配比;最優方案

前言：近些年來，隨著世界各國能源儲量的不斷下降，光伏發電逐漸成為了電力領域主要的發展趨勢。與傳統的煤礦能源相比，以光作為電力的主要來源，可有效減輕環境污染問題，且有助于實現可持續發展。在光伏電站建設的過程中，組件與逆變器建設是兩項重要問題。兩者之間需要相互配合，保證容量配比合理，才能夠使發電效益最大化。可見，有必要對相應配比方案進行研究。

1 某光伏電站建設概況

本光伏電站建設項目，位于國內某省，屬于I類光資源區域。在煤炭資源儲量不斷下降的今天，國家對本電站建設投入了大量的資金以及技術，且收獲了一定的成果。相關資料顯示，本研究所選的光伏電站，標準容量為20MW，實際裝機時，相關人員同樣對容量進行了測量，發現容量為20.2MW。為保證電站能夠正常運行，工作人員在光伏電站內，共配置了40臺集中式逆變器，逆變器額定功率為500kW，能夠有效滿足供電需求。通過觀察發現，本電站全年等效利用小時數較以往明顯增加[1]。由此可見，此光伏電站在建設完成后，運行狀態相對良好。但為了進一步增加發電量，降低變壓器負擔，確保能夠在一定程度上取代火力發電，還需要對組件與逆變器的容量配比進行優化控制。可見，在社會對可持續發展問題重視程度不斷增加的今天，有必要對相應的優化控制方法進行研究。

2 光伏電站建設中組件與逆變器容配比最優方案

2.1 光伏電站建設中組件與逆變器容選擇要求

2.1.1 光伏電站建設中組件選擇要求

在光伏電站運行的過程中，工作人員需要通過排布陣列的方式，對組件進行安裝，在此基礎上，根據安裝情況，對逆變器進行選擇。通常情況下，需要按照電站的電壓與功率兩項參數，設計出多組組件與逆變器配比方案，并從中選擇最優方案進行建設。在電站中，電池組件屬于組件中常見的一種，該組件的連接方式，一般以串聯為主[2]。為確保電站能夠正常運行，在對電池組件進行連接時，應保證相互連接的電池型號具有一致性。在組件串聯完成后，電站可通過并聯的方式，對其進行繼續連接，使其形成分組陣列，為電站的持續運行提供能源。

2.1.2 逆變器選擇要求

單獨對電池組件進行選擇，難以滿足光伏電站的運行需求，需要同時對逆變器進行優化選擇。光伏電池經過串聯、并聯兩種方式相互連接后，應進一步與逆變器直流側進行連接。合理選擇逆變器，是保證連接有效的關鍵。逆變器的具體選擇要求如下：第一，如組件的電壓，在逆變器直流電壓之下，后者往往難以持續工作[3]。因此，發電的過程將無法順利進行，光伏電站無法發電。考慮到上述問題，需要將上述情況排除在逆變器選擇需要考慮的問題之外。太陽光輻照閾值，屬于逆變器選擇需要關注的重點問題。第二，在對光伏陣列功率進行確定時，需要保證其最大值在逆變器額定容量之下。

2.2 輻射數據實際測量分析

根據上文分析可知，輻射數據屬于影響光伏發電效果，以及組件與逆變器配比的主要因素。因此，本研究對變電站的輻射數據進行了實際測量與分析。測量的過程中，采樣時間間隔設置為了1min，共采集樣本5萬組，能夠充分滿足分析需求。本次測量，主要得出了以下研究結果：（1）每年的5月份，屬于當地輻射量最大的月份。在該月份進行光伏發電，電力輸出可保持在平穩且較高的狀態。（2）以“日”為單位，對當地的輻射情況進行分析可以發現，當地日輻射量無明顯差異，日照的時間長度，是影響日輻射量的主要因素。（3）每年5～8月份，本地區總輻射量可達到1kW/m2乃至以上的水平，需要在上述月份重點對能源進行收集。（4）達到10月份時，本地區空氣質量可達到最好的水平，輻射情況同樣較為良好。

2.3 不同容量配置的比值

在本文的試驗當中，選取了基于實測輻射數據的方式，以此來實現對該光伏電站的全年逐時的發電功率的計算，并按照一下的步驟進行試驗的進行。

（1）首先需要對光伏組件容量以及逆變器容量配比值進行實際的選擇，分別為1：1.05、1：1.1、1：1.15，從而進行全年逐時發電功率的選擇。

（2）之后還需要進行光伏電站實際效率的差異性選擇，并且在光伏組件方面，在組件到逆變器當中的直流母線的實際效率上，分別取值75%、80%，并按照上一步驟的方法進行計算，同時將得出的結果進行折算。

（3）試驗中還需要充分考慮到逆變器所具有的短時超發的能力范圍，并對超過逆變器標稱功率的100%、106%以及111%時，所造成的能量損失進行相關計算。

（4）在經過1-3步驟的試驗之后，對計算結果進行計算，之后再綜合光伏組件超配增發的實際功率，需要和不同的效率值以及逆變器當中的不一致超發能力所發的增發功率進行比較和分析。

（5）在光伏電站的綜合單位投資過程中，其具體的資金取值為單晶雙面1.4-1.5元/w;EPC價格在3.8元/w，使其進行光伏電站的新增投資比例的相關計算。

（6）最終再通過第四步以及第五步的計算，使其對實際的發電量以及投資進行比值的計算。

2.4 組件與逆變器容量配比方案的制定

首先在進行光伏發電站的建設過程中，需要重視其前期的設計階段。例如需要進行建設現場的實地考察，對現場的太陽能資源進行實地的檢測，并將檢測的數據整理成相關的材料，以幫助建設的光伏發電站的設備選擇以及后期的數據分析提供可靠的數據支持。在本文的試驗和探討當中，試驗的結果和數據都是基于進行了場地的輻射數據的測量，并依據不同的輻射程度以及能量分布的不同來進行分析。一旦不同的場地的計算時，就需要重新的帶入場地當中的數據信息，重新的進行相關計算。

在進行光伏電站的建設過程中，需要避免在該地區內讓光伏電站的組件與逆變器容量呈現等比的配比方式。并且在建立出的模型來看，無論逆變器有沒有具備良好的超發能力，其計算出的最佳容量配比都不是等比的情況。

對于光伏電站的實際效率方面，能夠直接影響到最佳的容量配比。因此提升電站的效率性，就意味著最優配置將會降低。在電站的建設過程中，會由于光伏組件低投入而導致成本的降低，同時還能夠提升電站的整體收益性。

在發電站相關設備的型號選擇方面，需要考慮到當地所能具備的實際太陽能資源，從而來選擇合理且具備較短時間的逆變器。在該地區內，需要選擇具有111%能力值的逆變器。光伏發電站當中的最有容量配比會受到太陽能資源、電站效率、逆變器超發能力以及各種組件的定價所影響。

通過對上述分析結果的觀察發現，需要將光伏發電站進行最優容量配置比的設定，才會不斷的提升光伏發電站的綜合效益值，保障光伏發電站可以在保障經濟效益的基礎上提升效率性。

結論：綜上所述，光伏電站需要依據不同的輻照量以及不同的地區進行上網的針對性定價，此方案能夠有效緩解輸入與輸出困難的問題，且能夠節約建設支出，有助于減輕變壓器壓力，改善發電效果，提高電廠的經濟效益。未來，光伏發電站可以嘗試以此配比為基礎而運行，在實踐中總結經驗，為自身的長遠發展奠定基礎。

參考文獻：

[1]李田珍，韓宏偉.淺議兩種大型地面光伏電站發電性能現場檢測系統的差異[J].青海科技，2019，26（06）：22-24.

[2]張金萍.淺談互助縣并網光伏電站建設使用林地對生態環境的影響[J].農家參謀，2019（12）：124.

[3]周茂榮，王喜君.光伏電站工程對土壤與植被的影響——以甘肅河西走廊荒漠戈壁區為例[J].中國水土保持科學，2019，17（02）：132-138.