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浅谈大型光伏电站中光伏组件容量与变压器配比
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发布日期：[2013-08-05] 共阅[12034]次 |
伴随国家能源结构的调整，光伏发电等新能源成为燃料能源的替代品。现在哈密所建电站中光伏容量与变压器容量用1:1配置。
1、哈密辐射量分析
根据四季更次规律，夏至日附近几天日照时间zui长，辐射量zui大，冬至日附近几天日照时间zui短，辐射量zui小，通过哈密气象局提供的2009年数据比较，得出2009年7月22日辐射量zui大，12月22zui小。下面首先分析辐射量的日变化曲线：
辐照强度指在单位时间内,垂直投射在地球某一单位面积上的太阳辐射能量。从物理意义上来说，太阳的辐照是导致光伏电池产生伏应的直接影响影响因素，辐照强度的大小直接影响光伏电池出力的大小。图1为哈密某光伏电站实测辐照强度与光伏电站实际有功功率的散点图,可见辐照强度与光伏电站的出力成正比关系。图2为某厂家提供的电池组件的V/A特性图，根据图上数据。光伏组件的输出功率除了与辐射强度有关外，还与组件温度有关。
伴随着光伏组件价格的下降，一大批大型光伏电站开工建设，新疆哈密成为光伏电场的热土。充分考虑电网的接纳能力及国家对光伏的一些鼓励政策。就目前而言，哈密接入资源有限。合理的配置主变对于光伏电站的接入和送出尤为重要。本文主要从哈密石城子实测辐射量来预测光伏电站的出力曲线，zui终确定光伏电站与主变容量的*比。进一步推出石城子光伏汇集站zui大接入光伏电站的总容量。
2、光伏组件实际功率分析
由上图可研看出30MWp的光伏电场zui大实际功率接近28000kW。在一天里曲线呈抛物线形状。功率zui高点出现在中午1点钟左右。出力曲线与横轴构成的面积为这一天的发电量。7月22日是发电量zui高的一天，所以以7月22日的出力曲线作为本文理论发电量的基准。光伏组件的出力与光照强度有关外，还与电池的温度有关。温度降低则光伏电池两端的电压升高，电流减小，功率相应增加。温度升高高则光伏电池两端的电压将低，电流增大，功率相应减小。zui大功率点出现在中午13点左右，相应这个时间段是一天中温度zui高的时间段。所以zui大出力还会下降一点。由于下降量很小，可不计。
逆变器是光伏电场中将光伏电池产生的直流电转换为交流的装置。逆变器作为光伏发电系统中将直流电转换为交流电的关键设备之一，其选型对于发电系统的转换效率和可靠性具有重要作用。转换效率及zui大功率点跟踪对光伏电场的效益有着至关重要的作用。下图是某厂家提供的的效率曲线。根据上述曲线当输出功率达到额定功率50%时，转换效率zui高，高达98.7%。电池板的实际容量为逆变器容量的40%以上时，逆变器效率zui高。按照光伏电池92%的容量。逆变器与光伏电池容量比配比为1：1.08。zui高处理点在13时左右，zui大功率为18442.8kW。与1000kw/㎡的光照下额定容量为30456MWp相比。达到峰值30456kwp的92%。从午前9时至午后4时。有图可知从10点到午后3电功率达到额定功率的80%。
光伏电场占地面积大，直流侧电压低，电流大，导线有一定的损耗，此处损耗值取2%；大量的太阳能电池板之间存在一定的特性差异，不一致性损失系数取3%；考虑太阳能电池板表面即使清理仍存在一定的积灰，遮挡损失系数取3%；光伏并网逆变器的效率（无隔离变压器，欧洲效率）约为98.7%，考虑到夜间损耗按98%考虑；干式变压器的效率达到98%；早晚不可利用太阳能辐射损失系数3%；光伏电池的温度影响系数按1%考虑。系统效率为：98%×97%×97%×96%×98%×98%×97%×99%=81.64%
综上所述达到额定功率的0.92×0.8164=0.76所以30456kW的光伏电站，zui大出力只有23146KW。对应所占主变压器容量23146KVA。所以30456MWp对应的变压器容量选择24000KVA可满足变电要求。光伏电池容量与变压器的比值为23146/30456=1/1.32。同理对应哈密石城子220KV光伏汇集站装机3*150MVA的变电站可装机光伏电站592MWP。哈密石城子光伏已建及规划的共有500MW，所以石城子220kv变电站还可接入92MW的光伏电站。
3、温度对光伏电场输出功率的影响
上文已经提到光伏电池的输出功率除了光照强度有关外，还与温度有关。根据RYQ-3光伏电站环境监测仪提供的数据，哈密石城子的为-33°C到45°C。只有温度降低才会引起功率的升高，所以只需校验-33°C时增加的功率。根据上述厂家提供的资料可知温度系数为-0.43%/°C。所以按装机592MWp计算增加的
Pmax=P+△P。△P=-33°C×592MWp×-0.43%/°C=84.0048MWp。
Pmax=P+△P=592+84.0048=676MWp。虽然额定功率高达676MWp，但zui冷的时间出现在冬季，冬季光照强度低，实际出力达不到额定功率的60%，按60%计算：Ps=676MWp×60%=405.6MWp。因此592MWp的zui大出力仍为500MWp。
4、结论
宗上所述，变压器与光伏电池容量比为1/1.32时为*配比。确定了*配比可以缓解一部分接入和送出问题，也为业主减少了投资。为光伏电场的统筹规划提供参考。 |
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