淺談大型光伏電站中光伏組件容量與變壓器配比

　　伴隨國家能源結構的調(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間zui長，輻射量zui大，冬至日附近幾天日照時間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：
　　
　　輻照強度指在單位時間內(nèi),垂直投射在地球某一單位面積上的太陽輻射能量。從物理意義上來說，太陽的輻照是導致光伏電池產(chǎn)生伏應的直接影響影響因素，輻照強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測輻照強度與光伏電站實際有功功率的散點圖,可見輻照強度與光伏電站的出力成正比關系。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度有關外，還與組件溫度有關。
　　
　　伴隨著光伏組件價格的下降，一大批大型光伏電站開工建設，新疆哈密成為光伏電場的熱土。充分考慮電網(wǎng)的接納能力及國家對光伏的一些鼓勵政策。就目前而言，哈密接入資源有限。合理的配置主變對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測輻射量來預測光伏電站的出力曲線，zui終確定光伏電站與主變?nèi)萘康?比。進一步推出石城子光伏匯集站zui大接入光伏電站的總容量。
　　
　　2、光伏組件實際功率分析
　　
　　由上圖可研看出30MWp的光伏電場zui大實際功率接近28000kW。在一天里曲線呈拋物線形狀。功率zui高點出現(xiàn)在中午1點鐘左右。出力曲線與橫軸構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。光伏組件的出力與光照強度有關外，還與電池的溫度有關。溫度降低則光伏電池兩端的電壓升高，電流減小，功率相應增加。溫度升高高則光伏電池兩端的電壓將低，電流增大，功率相應減小。zui大功率點出現(xiàn)在中午13點左右，相應這個時間段是一天中溫度zui高的時間段。所以zui大出力還會下降一點。由于下降量很小，可不計。
　　
　　逆變器是光伏電場中將光伏電池產(chǎn)生的直流電轉換為交流的裝置。逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)中將直流電轉換為交流電的關鍵設備之一，其選型對于發(fā)電系統(tǒng)的轉換效率和可靠性具有重要作用。轉換效率及zui大功率點跟蹤對光伏電場的效益有著至關重要的作用。下圖是某廠家提供的的效率曲線。根據(jù)上述曲線當輸出功率達到額定功率50%時，轉換效率zui高，高達98.7%。電池板的實際容量為逆變器容量的40%以上時，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高處理點在13時左右，zui大功率為18442.8kW。與1000kw/㎡的光照下額定容量為30456MWp相比。達到峰值30456kwp的92%。從午前9時至午后4時。有圖可知從10點到午后3電功率達到額定功率的80%。
　　
　　光伏電場占地面積大，直流側電壓低，電流大，導線有一定的損耗，此處損耗值取2%；大量的太陽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到98%；早晚不可利用太陽能輻射損失系數(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。對應所占主變壓器容量23146KVA。所以30456MWp對應的變壓器容量選擇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。同理對應哈密石城子220KV光伏匯集站裝機3*150MVA的變電站可裝機光伏電站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、溫度對光伏電場輸出功率的影響
　　
　　上文已經(jīng)提到光伏電池的輸出功率除了光照強度有關外，還與溫度有關。根據(jù)RYQ-3光伏電站環(huán)境監(jiān)測儀提供的數(shù)據(jù)，哈密石城子的為-33°C到45°C。只有溫度降低才會引起功率的升高，所以只需校驗-33°C時增加的功率。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592MWp計算增加的
　　
　　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676MWp，但zui冷的時間出現(xiàn)在冬季，冬季光照強度低，實際出力達不到額定功率的60%，按60%計算：Ps=676MWp×60%=405.6MWp。因此592MWp的zui大出力仍為500MWp。
　　
　　4、結論
　　
　　宗上所述，變壓器與光伏電池容量比為1/1.32時為*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。為光伏電場的統(tǒng)籌規(guī)劃提供參考。