伴隨國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，光伏發(fā)電等新能源成為燃料能源的替代品。現(xiàn)在哈密所建電站中光伏容量與變壓器容量用1:1配置。
1、哈密輻射量分析
根據(jù)四季更次規(guī)律，夏至日附近幾天日照時(shí)間zui長(zhǎng)，輻射量zui大，冬至日附近幾天日照時(shí)間zui短，輻射量zui小，通過哈密氣象局提供的2009年數(shù)據(jù)比較，得出2009年7月22日輻射量zui大，12月22zui小。下面首先分析輻射量的日變化曲線：
輻照強(qiáng)度指在單位時(shí)間內(nèi),垂直投射在地球某一單位面積上的太陽(yáng)輻射能量。從物理意義上來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)的輻照是導(dǎo)致光伏電池產(chǎn)生伏應(yīng)的直接影響影響因素，輻照強(qiáng)度的大小直接影響光伏電池出力的大小。圖1為哈密某光伏電站實(shí)測(cè)輻照強(qiáng)度與光伏電站實(shí)際有功功率的散點(diǎn)圖,可見輻照強(qiáng)度與光伏電站的出力成正比關(guān)系。圖2為某廠家提供的電池組件的V/A特性圖，根據(jù)圖上數(shù)據(jù)。光伏組件的輸出功率除了與輻射強(qiáng)度有關(guān)外，還與組件溫度有關(guān)。
伴隨著光伏組件價(jià)格的下降，一大批大型光伏電站開工建設(shè)，新疆哈密成為光伏電場(chǎng)的熱土。充分考慮電網(wǎng)的接納能力及國(guó)家對(duì)光伏的一些鼓勵(lì)政策。就目前而言，哈密接入資源有限。合理的配置主變對(duì)于光伏電站的接入和送出尤為重要。本文主要從哈密石城子實(shí)測(cè)輻射量來(lái)預(yù)測(cè)光伏電站的出力曲線，zui終確定光伏電站與主變?nèi)萘康?比。進(jìn)一步推出石城子光伏匯集站zui大接入光伏電站的總?cè)萘俊?br />
2、光伏組件實(shí)際功率分析
由上圖可研看出30MWp的光伏電場(chǎng)zui大實(shí)際功率接近28000kW。在一天里曲線呈拋物線形狀。功率zui高點(diǎn)出現(xiàn)在中午1點(diǎn)鐘左右。出力曲線與橫軸構(gòu)成的面積為這一天的發(fā)電量。7月22日是發(fā)電量zui高的一天，所以以7月22日的出力曲線作為本文理論發(fā)電量的基準(zhǔn)。光伏組件的出力與光照強(qiáng)度有關(guān)外，還與電池的溫度有關(guān)。溫度降低則光伏電池兩端的電壓升高，電流減小，功率相應(yīng)增加。溫度升高高則光伏電池兩端的電壓將低，電流增大，功率相應(yīng)減小。zui大功率點(diǎn)出現(xiàn)在中午13點(diǎn)左右，相應(yīng)這個(gè)時(shí)間段是一天中溫度zui高的時(shí)間段。所以zui大出力還會(huì)下降一點(diǎn)。由于下降量很小，可不計(jì)。
逆變器是光伏電場(chǎng)中將光伏電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流的裝置。逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的關(guān)鍵設(shè)備之一，其選型對(duì)于發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和可靠性具有重要作用。轉(zhuǎn)換效率及zui大功率點(diǎn)跟蹤對(duì)光伏電場(chǎng)的效益有著至關(guān)重要的作用。下圖是某廠家提供的的效率曲線。根據(jù)上述曲線當(dāng)輸出功率達(dá)到額定功率50%時(shí)，轉(zhuǎn)換效率zui高，高達(dá)98.7%。電池板的實(shí)際容量為逆變器容量的40%以上時(shí)，逆變器效率zui高。按照光伏電池92%的容量。逆變器與光伏電池容量比配比為1：1.08。zui高處理點(diǎn)在13時(shí)左右，zui大功率為18442.8kW。與1000kw/㎡的光照下額定容量為30456MWp相比。達(dá)到峰值30456kwp的92%。從午前9時(shí)至午后4時(shí)。有圖可知從10點(diǎn)到午后3電功率達(dá)到額定功率的80%。
光伏電場(chǎng)占地面積大，直流側(cè)電壓低，電流大，導(dǎo)線有一定的損耗，此處損耗值取2%；大量的太陽(yáng)能電池板之間存在一定的特性差異，不一致性損失系數(shù)取3%；考慮太陽(yáng)能電池板表面即使清理仍存在一定的積灰，遮擋損失系數(shù)取3%；光伏并網(wǎng)逆變器的效率（無(wú)隔離變壓器，歐洲效率）約為98.7%，考慮到夜間損耗按98%考慮；干式變壓器的效率達(dá)到98%；早晚不可利用太陽(yáng)能輻射損失系數(shù)3%；光伏電池的溫度影響系數(shù)按1%考慮。系統(tǒng)效率為：98%×97%×97%×96%×98%×98%×97%×99%=81.64%
綜上所述達(dá)到額定功率的0.92×0.8164=0.76所以30456kW的光伏電站，zui大出力只有23146KW。對(duì)應(yīng)所占主變壓器容量23146KVA。所以30456MWp對(duì)應(yīng)的變壓器容量選擇24000KVA可滿足變電要求。光伏電池容量與變壓器的比值為23146/30456=1/1.32。同理對(duì)應(yīng)哈密石城子220KV光伏匯集站裝機(jī)3*150MVA的變電站可裝機(jī)光伏電站592MWP。哈密石城子光伏已建及規(guī)劃的共有500MW，所以石城子220kv變電站還可接入92MW的光伏電站。
3、溫度對(duì)光伏電場(chǎng)輸出功率的影響
上文已經(jīng)提到光伏電池的輸出功率除了光照強(qiáng)度有關(guān)外，還與溫度有關(guān)。根據(jù)RYQ-3光伏電站環(huán)境監(jiān)測(cè)儀提供的數(shù)據(jù)，哈密石城子的為-33°C到45°C。只有溫度降低才會(huì)引起功率的升高，所以只需校驗(yàn)-33°C時(shí)增加的功率。根據(jù)上述廠家提供的資料可知溫度系數(shù)為-0.43%/°C。所以按裝機(jī)592MWp計(jì)算增加的
Pmax=P+△P。△P=-33°C×592MWp×-0.43%/°C=84.0048MWp。
Pmax=P+△P=592+84.0048=676MWp。雖然額定功率高達(dá)676MWp，但zui冷的時(shí)間出現(xiàn)在冬季，冬季光照強(qiáng)度低，實(shí)際出力達(dá)不到額定功率的60%，按60%計(jì)算：Ps=676MWp×60%=405.6MWp。因此592MWp的zui大出力仍為500MWp。
4、結(jié)論
宗上所述，變壓器與光伏電池容量比為1/1.32時(shí)為*配比。確定了*配比可以緩解一部分接入和送出問題，也為業(yè)主減少了投資。為光伏電場(chǎng)的統(tǒng)籌規(guī)劃提供參考。
