光伏系統設計中的組件超配與投資收益提升

過去，光伏系統的容量按直流功率定義，而今朝則按并網交流功率，過去光伏-逆變器容量比為1：1，今朝為1.2：1，甚至更高這是國內光伏行業著名專家王斯成老師在2014年的一次研討會上給大家解析的，同時王老師進一步分解說：通過提高容配比，如10MW光伏電站超配到12MW，每年可增加收益256萬元，新增投資IRR（內部收益率）大于28%。

光伏組件容量和逆變器容量比，習慣稱為容配比。光伏使用早期，系統一般按照1：1的容配比設計。在使用研究中發現，以系統均勻化度電成本（LevelizedCostOfElectricity，LCOE）最低為標準掂量系統最優，在各種光照條件、組件鋪設傾斜角度等情況下，達到系統最優的容配比都大于1：1。也就是說，一定程度的提升光伏組件容量，有利于提升系統的整體經濟效益，這就是我們談的組件超配。

一、系統容配比主要影響因素

合理的容配比設計，需要結合詳盡項目的情況，綜合考慮，主要影響因素包括輻照度、系統損耗、組件安裝角度等方面，詳盡分解如下。

1、不同區域輻照度不同

依據國家氣象局風能太陽能評估中心劃分標準，將我國太陽能資源地區分為四類，不同區域輻照度差異較大。即使在同一資源地區，不同地方的全年輻射量也有較大差異。例如，同是I類資源區的西藏噶爾和青海格爾木，噶爾的全年輻射量為7998MJ/m2，比格爾木的6815MJ/m2高17%。意味著相同的系統配置，即相同的容配比下，噶爾地區的發電量比格爾木高17%。若要達到相同的發電量，可以通過改變容配比來實現。

2、系統損耗

光伏系統中，能量從太陽輻射到光伏組件，經過直流電纜、匯流箱、直流配電到達逆變器，當中各個環節都有損耗。如圖1所示，直流側損耗通常在7-12%左右，逆變器損耗約1-%，總損耗約為8-13%(此處所說的系統損耗不包括逆變器后面的變壓器及線路損耗部分)。也就是說，在組件容量和逆變器容量相等的情況下，由于客觀存在的各種損耗，逆變器實際輸出最大容量惟有逆變器額定容量的90%左右，即使在光照最好的時候，逆變器也沒有滿載工作。降低了逆變器和系統的利用率。

圖1：光伏系統各環節損耗組成

3、組件安裝角度

不同角度安裝的組件所接收到的輻照度不同，如分布式屋頂多采用平鋪的方式，則相同容量的組件，輸出能量比有一定傾角的低。

二、補償超配與主動超配

由上分解可見，選擇適宜的系統容配比需要考慮諸多因素，為了進一步說明這個問題，這里將超配分為兩部分，一是通過提高組件容量，補償各種原由引起的損耗部分，使逆變器的實際輸出最大功率達到逆變器的額度功率，定義為補償超配。同時進一步提高組件的容量，提高系統滿載工作時間，定義為主動超配。主動超配時，系統在中午光照較好時段存在一定時間的限功率運行，但系統的LCOE達到最低值，即收益最大化。

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