光伏电站建设中组件与逆变器容配比最优方案研究

王家祥

摘要：光伏电站建设过程中，确保组件与逆变器容配比最优，是提高电站运行效率、减少变压器浪费，以及减轻产出压力的主要途径。基于此，本文主要以某电站为例，对光伏电站建设中组件与逆变器容配比最优方案进行了研究，通过一系列分析，确定了最优的配置比，希望能够为有关人员提供参考。

关键词：光伏电站;组件;逆变器;容量配比;最优方案

前言：近些年来，随着世界各国能源储量的不断下降，光伏发电逐渐成为了电力领域主要的发展趋势。与传统的煤矿能源相比，以光作为电力的主要来源，可有效减轻环境污染问题，且有助于实现可持续发展。在光伏电站建设的过程中，组件与逆变器建设是两项重要问题。两者之间需要相互配合，保证容量配比合理，才能够使发电效益最大化。可见，有必要对相应配比方案进行研究。

1 某光伏电站建设概况

本光伏电站建设项目，位于国内某省，属于I类光资源区域。在煤炭资源储量不断下降的今天，国家对本电站建设投入了大量的资金以及技术，且收获了一定的成果。相关资料显示，本研究所选的光伏电站，标准容量为20MW，实际装机时，相关人员同样对容量进行了测量，发现容量为20.2MW。为保证电站能够正常运行，工作人员在光伏电站内，共配置了40台集中式逆变器，逆变器额定功率为500kW，能够有效满足供电需求。通过观察发现，本电站全年等效利用小时数较以往明显增加[1]。由此可见，此光伏电站在建设完成后，运行状态相对良好。但为了进一步增加发电量，降低变压器负担，确保能够在一定程度上取代火力发电，还需要对组件与逆变器的容量配比进行优化控制。可见，在社会对可持续发展问题重视程度不断增加的今天，有必要对相应的优化控制方法进行研究。

2 光伏电站建设中组件与逆变器容配比最优方案

2.1 光伏电站建设中组件与逆变器容选择要求

2.1.1 光伏电站建设中组件选择要求

在光伏电站运行的过程中，工作人员需要通过排布阵列的方式，对组件进行安装，在此基础上，根据安装情况，对逆变器进行选择。通常情况下，需要按照电站的电压与功率两项参数，设计出多组组件与逆变器配比方案，并从中选择最优方案进行建设。在电站中，电池组件属于组件中常见的一种，该组件的连接方式，一般以串联为主[2]。为确保电站能够正常运行，在对电池组件进行连接时，应保证相互连接的电池型号具有一致性。在组件串联完成后，电站可通过并联的方式，对其进行继续连接，使其形成分组阵列，为电站的持续运行提供能源。

2.1.2 逆变器选择要求

单独对电池组件进行选择，难以满足光伏电站的运行需求，需要同时对逆变器进行优化选择。光伏电池经过串联、并联两种方式相互连接后，应进一步与逆变器直流侧进行连接。合理选择逆变器，是保证连接有效的关键。逆变器的具体选择要求如下：第一，如组件的电压，在逆变器直流电压之下，后者往往难以持续工作[3]。因此，发电的过程将无法顺利进行，光伏电站无法发电。考虑到上述问题，需要将上述情况排除在逆变器选择需要考虑的问题之外。太阳光辐照阈值，属于逆变器选择需要关注的重点问题。第二，在对光伏阵列功率进行确定时，需要保证其最大值在逆变器额定容量之下。

2.2 辐射数据实际测量分析

根据上文分析可知，辐射数据属于影响光伏发电效果，以及组件与逆变器配比的主要因素。因此，本研究对变电站的辐射数据进行了实际测量与分析。测量的过程中，采样时间间隔设置为了1min，共采集样本5万组，能够充分满足分析需求。本次测量，主要得出了以下研究结果：（1）每年的5月份，屬于当地辐射量最大的月份。在该月份进行光伏发电，电力输出可保持在平稳且较高的状态。（2）以“日”为单位，对当地的辐射情况进行分析可以发现，当地日辐射量无明显差异，日照的时间长度，是影响日辐射量的主要因素。（3）每年5～8月份，本地区总辐射量可达到1kW/m2乃至以上的水平，需要在上述月份重点对能源进行收集。（4）达到10月份时，本地区空气质量可达到最好的水平，辐射情况同样较为良好。

2.3 不同容量配置的比值

在本文的试验当中，选取了基于实测辐射数据的方式，以此来实现对该光伏电站的全年逐时的发电功率的计算，并按照一下的步骤进行试验的进行。

（1）首先需要对光伏组件容量以及逆变器容量配比值进行实际的选择，分别为1：1.05、1：1.1、1：1.15，从而进行全年逐时发电功率的选择。

（2）之后还需要进行光伏电站实际效率的差异性选择，并且在光伏组件方面，在组件到逆变器当中的直流母线的实际效率上，分别取值75%、80%，并按照上一步骤的方法进行计算，同时将得出的结果进行折算。

（3）试验中还需要充分考虑到逆变器所具有的短时超发的能力范围，并对超过逆变器标称功率的100%、106%以及111%时，所造成的能量损失进行相关计算。

（4）在经过1-3步骤的试验之后，对计算结果进行计算，之后再综合光伏组件超配增发的实际功率，需要和不同的效率值以及逆变器当中的不一致超发能力所发的增发功率进行比较和分析。

（5）在光伏电站的综合单位投资过程中，其具体的资金取值为单晶双面1.4-1.5元/w;EPC价格在3.8元/w，使其进行光伏电站的新增投资比例的相关计算。

（6）最终再通过第四步以及第五步的计算，使其对实际的发电量以及投资进行比值的计算。

2.4 组件与逆变器容量配比方案的制定

首先在进行光伏发电站的建设过程中，需要重视其前期的设计阶段。例如需要进行建设现场的实地考察，对现场的太阳能资源进行实地的检测，并将检测的数据整理成相关的材料，以帮助建设的光伏发电站的设备选择以及后期的数据分析提供可靠的数据支持。在本文的试验和探讨当中，试验的结果和数据都是基于进行了场地的辐射数据的测量，并依据不同的辐射程度以及能量分布的不同来进行分析。一旦不同的场地的计算时，就需要重新的带入场地当中的数据信息，重新的进行相关计算。

在进行光伏电站的建设过程中，需要避免在该地区内让光伏电站的组件与逆变器容量呈现等比的配比方式。并且在建立出的模型来看，无论逆变器有没有具备良好的超发能力，其计算出的最佳容量配比都不是等比的情况。

对于光伏电站的实际效率方面，能够直接影响到最佳的容量配比。因此提升电站的效率性，就意味着最优配置将会降低。在电站的建设过程中，会由于光伏组件低投入而导致成本的降低，同时还能够提升电站的整体收益性。

在发电站相关设备的型号选择方面，需要考虑到当地所能具备的实际太阳能资源，从而来选择合理且具备较短时间的逆变器。在该地区内，需要选择具有111%能力值的逆变器。光伏发电站当中的最有容量配比会受到太阳能资源、电站效率、逆变器超发能力以及各种组件的定价所影响。

通过对上述分析结果的观察发现，需要将光伏发电站进行最优容量配置比的设定，才会不断的提升光伏发电站的综合效益值，保障光伏发电站可以在保障经济效益的基础上提升效率性。

结论：综上所述，光伏电站需要依据不同的辐照量以及不同的地区进行上网的针对性定价，此方案能够有效缓解输入与输出困难的问题，且能够节约建设支出，有助于减轻变压器压力，改善发电效果，提高电厂的经济效益。未来，光伏发电站可以尝试以此配比为基础而运行，在实践中总结经验，为自身的长远发展奠定基础。

参考文献：

[1]李田珍，韩宏伟.浅议两种大型地面光伏电站发电性能现场检测系统的差异[J].青海科技，2019，26（06）：22-24.

[2]张金萍.浅谈互助县并网光伏电站建设使用林地对生态环境的影响[J].农家参谋，2019（12）：124.

[3]周茂荣，王喜君.光伏电站工程对土壤与植被的影响——以甘肃河西走廊荒漠戈壁区为例[J].中国水土保持科学，2019，17（02）：132-138.