前言：

在與很多設(shè)計(jì)院進(jìn)行技術(shù)交流時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員在逆變器和組件的匹配上還是略顯保守;有的直接按照廠(chǎng)家所謂的“超配”系數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)組件串并聯(lián)。在筆者看來(lái)這樣的設(shè)計(jì)并不科學(xué)。本文就如何配置組件和逆變器展開(kāi)討論。

1.組件的測(cè)試條件

我們?cè)诮M件廠(chǎng)家提供的參數(shù)表中看到的260W/305W/310W/315W等都是STC下測(cè)得的數(shù)據(jù)。STC：是世界公認(rèn)的地面光伏組件標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件：

AM=1.5;1000W/㎡;25oC。

其中：

AM：指air-mass(大氣品質(zhì))，定義是：Path-length through the atmosphere relative to vertical thickness of the atmosphere，有一種解釋是：光線(xiàn)通過(guò)大氣的實(shí)際距離比上大氣的垂直厚度。AM1.5，即指光線(xiàn)通過(guò)大氣的實(shí)際距離為大氣垂直厚度的1.5倍。

這里需要著重闡述一下：

大氣質(zhì)量為零的狀態(tài)(AM=0)，指得是在地球外空間接收太陽(yáng)光的情況，適用于人造衛(wèi)星和宇宙飛船等應(yīng)用場(chǎng)合。太陽(yáng)光在其到達(dá)地球的平均距離處的自由空間中的輻射強(qiáng)度被定義為太陽(yáng)能常數(shù)，取值為1367W/m2

大氣質(zhì)量為1的狀態(tài)(AM=1)，是指太陽(yáng)光直接垂直照射到地球表面的情況，其入射光功率為925W/m2。相當(dāng)于晴朗夏日在海平面上所承受的太陽(yáng)光。這兩者的區(qū)別在于大氣對(duì)太陽(yáng)光的衰減，主要包括臭氧層對(duì)紫外線(xiàn)的吸收、水蒸氣對(duì)紅外線(xiàn)的吸收以及大氣中塵埃和懸浮物的散射等。

AM和太陽(yáng)能功率是反比關(guān)系，AM越大說(shuō)明大氣中的塵埃、懸浮物、水汽越多，對(duì)太陽(yáng)能量的吸收、散射、折射越多。霧霾天里AM的數(shù)值可能到4-5.

以上兩張圖不作贅述，不同天氣不同溫度，同樣一塊組件的實(shí)際輸出功率也是不一樣的。所以廠(chǎng)家的參數(shù)表里面同時(shí)也提供了NOCT這個(gè)數(shù)據(jù)。

(Nominal Operating Cell Temperature)太陽(yáng)電池標(biāo)稱(chēng)工作溫度。NOCT同樣也給了設(shè)計(jì)人員一定的參考。

2.逆變器認(rèn)識(shí)的一些誤區(qū)

一臺(tái)40kW的逆變器的參數(shù)手冊(cè)上說(shuō)：最大直流輸入功率44kW，這是什么意思?是直流側(cè)的輸入不能超過(guò)44KW么?如果超過(guò)了會(huì)怎么樣?

對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，這個(gè)最大的直流輸入功率為44KW，是指，逆變器的最大承受的直流功率為44KW，不能再超過(guò)這個(gè)值。在配置電池板的時(shí)候，可能考慮到電壓或者實(shí)際問(wèn)題，在合理配置電池板。還有44KW是一般是指逆變器的輸出功率，因?yàn)槟孀兤饔袚p耗，所以直流輸入功率會(huì)高點(diǎn)。當(dāng)超過(guò)這個(gè)限值時(shí)，其實(shí)也沒(méi)什么關(guān)系，逆變器會(huì)降功率限值在44KW這個(gè)功率的，會(huì)對(duì)電池板有點(diǎn)浪費(fèi)。再者就是逆變器會(huì)有直流電流過(guò)流保護(hù)。

上表是古瑞瓦特40KW組串式逆變器的參數(shù)表，40KVA指的是逆變器的視在功率或者也叫容量，因?yàn)椴⒕W(wǎng)逆變器的功率因數(shù)可以認(rèn)為是1。所以是40KVA，如果假設(shè)功率因數(shù)是0.9。那么要這么表述：40KVA/36KW.

古瑞瓦特40KW組串式逆變器的輸出電壓是480V，這個(gè)電壓是美標(biāo)電壓，一般寫(xiě)成227/480V;跟我們國(guó)家230/400V是有一點(diǎn)區(qū)別的。為什么使用美標(biāo)電壓，主要是為了減小電流，減少損耗，提升逆變器效率。這類(lèi)逆變器只能用在帶升壓的光伏系統(tǒng)中，比如10/35KV并網(wǎng)。如果打算380V并網(wǎng)，那么就不能使用這款逆變器了。

要使用下圖中30KW、33KW這兩款機(jī)器，輸出電壓為230/400V。

其實(shí)這3款機(jī)器沒(méi)有結(jié)構(gòu)差異，可以說(shuō)95%的元器件是一樣的，區(qū)別在于輸出電壓。大家可以發(fā)現(xiàn)，33KW和40KW逆變器輸出電流是一樣的50A

對(duì)于三相電氣設(shè)備，視在功率=

輸出電流*輸出電壓。

40KW逆變器：50*1.732*480=41.5KW

33KW逆變器：50*1.732*380=32.9KW

30KW逆變器：45.5*1.732*400=29.94KW

目前基本上所有的逆變器廠(chǎng)家都用“視在功率=

輸出電流*輸出電壓”這個(gè)公式定義逆變器的功率。但是也有一些廠(chǎng)家用逆變器能接入最大組件功率(STC環(huán)境)來(lái)定義逆變器容量，這樣有些不科學(xué)，會(huì)讓設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)失誤。

3.組件匹配模型

逆變器如何搭配組件，筆者收集蘇州一個(gè)500KW的分布式電站的2015全年氣象站數(shù)據(jù)，收集要素為：時(shí)間(每分鐘掃描一次)風(fēng)速、風(fēng)向、環(huán)境溫度、組件溫度(背板溫度)、日照強(qiáng)度。如下表：

1月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，1月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12：30左右，背板溫度20度左右。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為170W左右。如果把40KW逆變器接滿(mǎn)組件，24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為33KW。

2月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，2月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12：30左右，背板溫度10度左右。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為70W左右。如果把40KW逆變器接滿(mǎn)組件，24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為13.44KW。

3月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，3月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12：30左右，背板溫度45-50度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為182W左右。如果把40KW逆變器接滿(mǎn)組件，24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為34.9KW。

4月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，4月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12：10左右，背板溫度50度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為186W左右。如果把40KW逆變器接滿(mǎn)組件，24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為35.7KW。

5月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，5月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12：25左右，背板溫度50度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為186W左右。如果把40KW逆變器接滿(mǎn)組件，24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為35.7KW。

6月22

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，6月22日陰雨天，功率和2月22日類(lèi)似。

7月19日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，7月19日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12：00左右，背板溫度60度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為188W左右。如果把40KW逆變器接滿(mǎn)組件，24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為36.1KW。

8月22日：陰雨天，數(shù)據(jù)不具有參考性

9月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，9月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在13：10左右，背板溫度25度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為221W左右。如果把40KW逆變器接滿(mǎn)組件，24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為42KW。

10月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，10月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在12：00左右，背板溫度45-50度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為161W左右。如果把40KW逆變器接滿(mǎn)組件，24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為31KW。

11月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，11月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在11：25左右，背板溫度15-20度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為198W左右。如果把40KW逆變器接滿(mǎn)組件，24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為38.4KW。

12月22日

根據(jù)截取的數(shù)據(jù)，12月22日最大的日照強(qiáng)度出現(xiàn)在13：15左右，背板溫度30-35度。這時(shí)260W組件的實(shí)時(shí)功率為135W左右。如果把40KW逆變器接滿(mǎn)組件，24塊組件一串×8路=192塊;此時(shí)逆變器最大的直流輸入功率為25.92KW。

在數(shù)據(jù)分析的過(guò)程中，筆者使用了Pvsyst軟件中的Tools工具。該工具收錄了全球市場(chǎng)上一線(xiàn)廠(chǎng)家所有功率段的組件和逆變器。是目前設(shè)計(jì)光伏電站最好的輔助軟件。

綜上所述，逆變器接入192塊260W組件，最大功率出現(xiàn)在9月份功率為42KW;極小值為13.44KW(不具有參考性);其他月份隨著輻照變化和溫度變化，最大功率出現(xiàn)基本上穩(wěn)定在35KW左右。

筆者接觸了很多設(shè)計(jì)院，設(shè)計(jì)師在匹配組件和40KW逆變器時(shí)往往只使用8路中的7路，即一臺(tái)40KW的逆變器只接入7路組串，空一路。筆者認(rèn)為這樣的設(shè)計(jì)有些保守。所以本文內(nèi)容提供了一種匹配逆變器的設(shè)計(jì)方法，這種方法可以精確匹配逆變器，同時(shí)也需要設(shè)計(jì)單位收集近幾年的項(xiàng)目地點(diǎn)的太陽(yáng)能輻照度數(shù)據(jù)。