一、哪些因素影响了逆变器的输入功率
1、温度折减
温度系数是光伏组件非常重要的一个参【cān】数。一般情况下，晶硅【guī】电池的温度系数一般是 -0.35～-0.45%/℃，非晶【jīng】硅【guī】电池【chí】的温度系数一【yī】般【bān】是-0.2%/℃左右。而光【guāng】伏组件的温【wēn】度【dù】并不等于环境温度。图1就是光伏组【zǔ】件【jiàn】输出功率随组件【jiàn】温度的变化【huà】情【qíng】况。
图1 光伏组件输出功率随组件温度的变化
在【zài】正午12点附近，图中光伏组件的【de】温度达到60摄氏【shì】度【dù】左右【yòu】，光伏组件【jiàn】的输出功率【lǜ】大约仅有85%左右。温度造成的折减【jiǎn】，可以根据光伏组【zǔ】件的温度【dù】系数【shù】和当【dāng】地【dì】的气温进行【háng】估算。
2、光伏组件的匹配度
虽然组件的标【biāo】称参数【shù】是一【yī】样的，但实【shí】际上输出特性曲【qǔ】线【xiàn】是有差【chà】异的，这就造成多个组件串联时因电流不一致产生的效率降低【dī】。
表1组件电性能参数对系统效率的影响
3、直流线损
一个1MW单元【yuán】的面积大约14000 m²²。要将这么大面积光伏【fú】组件发出的【de】电送【sòng】到一处地【dì】方，就【jiù】需要很长的直流线路。一般情【qíng】况【kuàng】下，直流【liú】线损可以按2~3%来估算。
4、光伏组件灰尘损失
在西北【běi】地区【qū】，一次【cì】沙尘暴可能会造成发【fā】电量直接【jiē】降低【dī】5%以上;在东部，严重的【de】雾霾天【tiān】气时光伏电站几乎没有出力。下图是清洗前后光伏电站的出力对比。
图2 光伏组件清洗前后出力对比
5、光伏组件功率衰减损失
光伏组件的衰【shuāi】减过快也是造成发电量达不到预期的重要原因。一般【bān】厂家承诺头两年衰【shuāi】减【jiǎn】不超【chāo】过2%，10年不超过10%，25年不超过【guò】20%。10年和20年的情况暂时还没有准确的【de】数据，据了解【jiě】，前2年衰减在【zài】2%的光【guāng】伏【fú】组【zǔ】件【jiàn】比较【jiào】少。随着【zhe】时间的推移，组件的发电【diàn】功【gōng】率在降【jiàng】低，逆变器的输【shū】入功率将逐【zhú】年减小。
6、MPPT偏离损失
大型电站通【tōng】过汇流箱将光伏组件的直流电汇集至集中逆变【biàn】器，而大型逆【nì】变【biàn】器依【yī】赖于一【yī】路【lù】MPPT来【lái】跟踪。山【shān】地项目中，由【yóu】于地区地形复杂，平地【dì】很【hěn】少，无法做土地【dì】平整，电池板朝【cháo】向各【gè】异;不同【tóng】组件到汇流箱距离差异很大，汇流箱至逆变【biàn】器【qì】的【de】距离也【yě】有很大差异，这都将影响逆变器【qì】的输【shū】入功【gōng】率。
7、系统的PR值
通过上述各环节的衰减，总结出光伏电站的【de】PR损失示意【yì】图【tú】如【rú】图3所示【shì】：
图3 光伏电站PR损失示意图
从这张图中我们可以看到【dào】，从【cóng】光伏【fú】组件到逆变器、箱变之间【jiān】，有很多【duō】环节的出力损失【shī】。从【cóng】箱【xiāng】变出来【lái】以后，只有一项交流线损。假设整个【gè】电站的PR为84%(已经算比较高了，一【yī】般电站很难达【dá】到)。
二、光伏组件容量与逆变器最佳匹配
下图是甘肃武【wǔ】威(我国【guó】资源最好的地区之一)9-21(全年发电量较高的【de】月份)一个1MW发【fā】电单元的【de】出力曲线(引用自【zì】王斯【sī】成老师的PPT)。图【tú】中的【de】单【dān】位为KW。
甘肃武威9-21当天的出力曲线—王斯成PPT提供
图4 甘肃武威不同运行方式1MW光伏发电单元出力
可【kě】以看出【chū】，固【gù】定式项目，1MW出力最高的时【shí】候也【yě】就0.82MW，而且能达到【dào】0.8MW出力的时间大【dà】概只【zhī】有2个小时。
就固定式【shì】而言，即使在太【tài】阳能【néng】资源最好的地区，光伏【fú】组件真正能接收到1000W/m2以上的辐照度【dù】，时间大【dà】概【gài】也【yě】就中午1点前后的【de】1~2个小时(而且是【shì】在春【chūn】秋通风效【xiào】果好，组件温度不是很高的情况【kuàng】下)。此时，光伏组件【jiàn】可以实现【xiàn】满发，而其他大部分时候，由于辐照度【dù】低，光伏组件【jiàn】的【de】输出功率都比装机【jī】容量低【dī】很多(如图【tú】中的【de】黄线)。这【zhè】也就解【jiě】释了，为什么【me】图【tú】1中1MW固【gù】定式的最高出力只有【yǒu】0.82MW。
假定电站【zhàn】的【de】PR为【wéi】84%，那么光伏组件输出功率【lǜ】的【de】0.84(PR值)/0.97(逆变器效率)/0.98(交流效率)≈88%才能到【dào】达逆变器，因此，即使在【zài】太阳能【néng】资【zī】源条件好【hǎo】，光伏组【zǔ】件【jiàn】满【mǎn】发【fā】的情况下【xià】，直流【liú】侧损失【shī】也会达到【dào】12% 。以【yǐ】100KW逆变【biàn】器为例，逆变器【qì】允许输入的最大【dà】功【gōng】率为110KW，反推光【guāng】伏组件【jiàn】110/0.88=125KW。以上情【qíng】况未考虑组件衰减情况，若按照5年5%衰减，10年10%衰减【jiǎn】，那么【me】组件输入逆变器的【de】功率也在逐年递减。因此，如果光伏组件【jiàn】：逆变器【qì】=1：1时，逆变器【qì】容量基本都是大幅浪费的【de】。
三、组件容量：逆变器=1.2:1是否合适?
下图是青海地【dì】区(除西藏外，资源最好【hǎo】的地区)9-21光伏组件【jiàn】输入和逆变【biàn】器【qì】输出功率【lǜ】图(图片来自王斯【sī】成老师【shī】的PPT)。
图5 光伏组件输入和逆变器输出功率图
由上图可知光伏【fú】组件PV输入为500KW时，逆变器的输入功率为460KW，那么逆变器的最【zuì】大输入功率为【wéi】其额定容量的1.1倍，即550KW，那么【me】反推【tuī】光伏组件的【de】最【zuì】大值为550*500/460=598KW约等【děng】于1.2倍的逆变器的额定【dìng】功率。因此可【kě】以得出组件容量【liàng】：逆变器=1.2:1。该【gāi】地区属于【yú】太阳能资源一类地【dì】区。
另外附【fù】表北票10MW大型并网电站【zhàn】数据表【biǎo】近三个月的【de】数据显示，即时输出最大功【gōng】率【lǜ】超过【guò】8MW的情况只有8天，那么逆变器的【de】输【shū】入基本上没有几天能达到【dào】8MW(逆变【biàn】器输入功率×逆变器效率【lǜ】=逆变【biàn】器输出功率)，而且【qiě】是在【zài】中午的一两个【gè】小时，9月【yuè】份【fèn】是一【yī】年中【zhōng】发电【diàn】量较高的【de】月份，而【ér】且北票也属太阳能资源一类地区。
综上所述，大部分太阳能资源【yuán】一类地区可以采【cǎi】用组【zǔ】件容量：逆【nì】变器=1.2:1比例选配，二类以【yǐ】下地【dì】区均采用此【cǐ】配比。
当然1.2倍于逆变器的光【guāng】伏组件输入很【hěn】多情况下可能是个临界状态，这需要根【gēn】据不【bú】同【tóng】地【dì】区太阳能资源程度及组件倾角摆放【fàng】，环【huán】境等【děng】因素综【zōng】合考虑。当出现逆变器的输入【rù】功【gōng】率大于标称功率【lǜ】的【de】情况时【shí】，可以【yǐ】对【duì】逆变器的MPPT跟踪进【jìn】行设【shè】置，当输入功率大于【yú】标称【chēng】功率时，不采【cǎi】用MPPT跟踪，逆变【biàn】器完全不会烧【shāo】毁(通过咨询逆变器方面【miàn】的专家)。
四、经济分析
为了算【suàn】清楚，先来以一个【gè】50MWp光伏电站(建【jiàn】110kV升压站)为【wéi】例【lì】，看一下光伏【fú】电站投【tóu】资【zī】的构成。
我【wǒ】把光伏电站的投资大概归纳成10项。当光伏组【zǔ】件：逆变器=1.2：1时，那前5项【xiàng】的费用会增加【jiā】，后5项基本不【bú】变。
表2光伏电站投资构成
从上表可以看出，比例增大后，总造价增加了50万元。
另一方面：500KW光伏电站，综【zōng】合效率80%，首年【nián】等效利用【yòng】小时数1800，年发【fā】电量72万KWh。
如果单【dān】将光【guāng】伏组【zǔ】件增加20%，则600KW光伏电【diàn】站，综合【hé】效率80%，首年等效【xiào】利用小时1800，年发电量86.4万KWh。理论年【nián】增收：(86.9-21)*0.9=12.96万元【yuán】(按0.9元/kWh考【kǎo】虑)。
如【rú】果光伏组件按10年【nián】衰减10%，25年衰减20%考虑，则该【gāi】光【guāng】伏电站25年平均的满发小时数为1598。新增100KW光伏组件年【nián】均【jun1】发电量为【wéi】12.784万KWh。在【zài】此基础【chǔ】上计算：新增【zēng】50万【wàn】元的投资回收期仅为500000/(127840*0.9)=4.3年，大大低【dī】于常规光伏电站【zhàn】8年的【de】投资回收期。
五、结论
1、光伏【fú】组件【jiàn】：逆变器=1.2：1在绝大多数光【guāng】资源一类地区及二类【lèi】以下地【dì】区是一个【gè】最佳比例。
2、当逆变【biàn】器的输入功率大【dà】于其【qí】标称容量时，逆【nì】变器将不再【zài】进行MPPT跟踪，不会【huì】被烧毁。
3、光【guāng】伏组件：逆变【biàn】器>1.2:1时，当春秋日照辐【fú】射强度高，通风好的情况下【xià】，逆【nì】变器一天【tiān】中的某个【gè】时段输入功【gōng】率会超【chāo】出【chū】其标称值，此时逆变器不会进行【háng】MPPT跟踪，会【huì】有弃光现象。应综【zōng】合分析【xī】弃【qì】光【guāng】率及投入产出比来确定光伏组件【jiàn】与逆变器的比例关【guān】系。
来源：辽宁太阳能研究应用有限公司
