什么是光伏電站的“超配”？
光伏組件容量和逆變器容量比，習慣稱(chēng)為容配比。光伏應用早期，系統一般按照1:1的容配比設計。許多理論計算與實(shí)際的應用研究中發(fā)現，以系統平均化度電成本(LevelizedCostOfElectricity,LCOE)最低為標準衡量系統最優(yōu)，在各種光照條件、組件鋪設傾斜角度等情況下，達到系統最優(yōu)的容配比都大于1:1。也就是說(shuō)，一定程度的提升光伏組件容量，有利于提升系統的整體經(jīng)濟效益，這就是我們談的組件超配。
要理解為什么光伏電站需要超配，我們首先需要理解幾個(gè)概念：
1、電池組件的標稱(chēng)和實(shí)際輸出
光伏組件的輸出功率通常按照峰值功率來(lái)表述，即：峰瓦Wp。按照峰瓦的定義可知，一個(gè)275Wp組件在STC(標準測試條件：25度，1000W/m2)下，組件的輸出功率為275W。這個(gè)功率就是我們一般說(shuō)的標稱(chēng)功率。
圖一組件電學(xué)參數
但是，在實(shí)際應用中，光伏組件的輸出功率和接受的輻照有很大關(guān)系。因此光伏組件的瞬時(shí)的實(shí)際輸出功率是受多種因素復合的影響，一般而言，光伏組件在90%以上的時(shí)間是無(wú)法達到標稱(chēng)功率的(即使扣除正常衰減)，部分諸如湖南、江西等地，光伏組件基本99.9%都是無(wú)法達到標稱(chēng)，并不是因為組件的質(zhì)量問(wèn)題，而是因為當地的光照達不到標準測試條件的光照。(嗯，部分奸商給用戶(hù)劣質(zhì)組件的發(fā)電量低也是這么解釋的，可以參考兔子君以前的如何選購組件的文章)
2、太陽(yáng)能輻照數據的影響
圖二可以明顯的看出，光伏組件的輸出電流與光照強度成正比，也就是說(shuō)組件的輸出功率也是與光照強度成正比。
圖二光伏組件IV曲線(xiàn)
我們再來(lái)看圖三，圖三是某地區實(shí)測的太陽(yáng)輻射數據：數據的采樣時(shí)間為1min，該地區的全年水平面總輻射量為6262.5MJ/m2。逐月、月代表日逐時(shí)的輻射量如下(數據已調整為真太陽(yáng)時(shí))。
圖三某地月均總輻射值分布圖
可以發(fā)現，當地的月均太陽(yáng)輻照強度超過(guò)1000W/m2僅發(fā)生在5、6、8這三個(gè)月份月，9月數據顯然是因為特色氣候造成的集體值，一般設計需要查詢(xún)過(guò)往20-25年的平均輻照數據作為參考。這就表示，如果在當地億1:1的組件和逆變器的容配比來(lái)進(jìn)行安裝，75%以上的時(shí)間該電站無(wú)法滿(mǎn)發(fā)。因此適量的超裝有助于提高發(fā)電量，進(jìn)而提高項目收益。
根據國家氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能評估中心劃分標準，將我國太陽(yáng)能資源地區分為四類(lèi)，不同區域輻照度差異較大。即使在同一資源地區，不同地方的全年輻射量也有較大差異。例如，同是I類(lèi)資源區的西藏噶爾和青海格爾木，噶爾的全年輻射量為7998MJ/m2，比格爾木的6815MJ/m2高17%。意味著(zhù)相同的系統配置，即相同的容配比下，噶爾地區的發(fā)電量比格爾木高。若要達到相同的發(fā)電量，可以通過(guò)改變容配比來(lái)實(shí)現。
3、系統損耗
光伏系統中，能量從太陽(yáng)輻射到光伏組件，經(jīng)過(guò)直流電纜、匯流箱、直流配電到達逆變器，當中各個(gè)環(huán)節都有損耗。直流側損耗通常在7-12%左右,逆變器損耗約1-%，總損耗約為8-13%(此處所說(shuō)的系統損耗不包括逆變器后面的變壓器及線(xiàn)路損耗部分)。也就是說(shuō)，在組件容量和逆變器容量相等的情況下，由于客觀(guān)存在的各種損耗，逆變器實(shí)際輸出最大容量只有逆變器額定容量的90%左右，即使在光照最好的時(shí)候，逆變器也沒(méi)有滿(mǎn)載工作。降低了逆變器和系統的利用率。
超配的好處
第一，提高系統的利用率。許多人認為，提高的容配比會(huì )增加系統成本，多發(fā)的電量無(wú)法帶來(lái)收益，反而變相提高的度電成本，其實(shí)不然，在某些地區，配合儲能的充放后，可以提高項目的收益。具體測算且看兔子君下回的經(jīng)濟性測算。
第二，如下圖所示，在超配后，由于發(fā)電概率超過(guò)的逆變器的限額，發(fā)電的峰被切除，這樣太陽(yáng)輻照的變化對于光伏電站的功率輸出的影響變小，甚至在電網(wǎng)層面上完全沒(méi)有影響，使得相對于火電不穩定的光伏輸出變得穩定可控，減少了電網(wǎng)調峰調頻的工作和成本，對于電網(wǎng)是有好處的。
結語(yǔ)
綜上所述，光伏電站超配在我國大部分地區均是適用的，當然政策上是否符合國家和電網(wǎng)的政策尚需論證，但其帶為各方來(lái)的好處確實(shí)可以看見(jiàn)的。實(shí)際應用中，超配比沒(méi)有明確的比例，1:1、1:1.15、1:1.2甚至于一些日本的光伏電站達到1:1.5，都是根據當地實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設計分析，最大化投資者的收益。鑒于篇幅和兔子君的知識所限，如果各位有其他關(guān)于超配的想法和建議歡迎跟兔子君交流。對于電站超配的政策性及經(jīng)濟性分析且聽(tīng)兔子君下回分解。
