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发电量提升92%!光伏功率优化器应用案例深度分析

日期:2018-03-09    来源:国际能源网

国际太阳能光伏网

2018
03/09
10:38
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关键词: 光伏组件 光伏电站 光伏发电量 电站零部件

   微软雅黑本文以山东某2MW山地电站为例,就光伏功率优化器应用效果进行分析。在安装丰郅光伏功率优化器后,优化区域发电量提升92%,平均每个组串每天多发电7.07度。
 
  该电站组件间间距不足形成遮挡,周围树木和电线杆也对部分组件形成遮挡,因为是山地电站,不同组串采光也有差异。电站里存在组串内串联失配与组串间并联失配的情况,较为严重的遮挡拉低了电站整体发电量。
 
  一、项目概况
 
  项目位置位于山东省枣庄市,现场电站环境为山地集中式电站,容量2MW。 组件安装在地面支架上,系统投运时间为 2015 年 1 月 15 日,发现发电量偏低时间为上午和下午。
 
  该电站采用海润光伏255W多晶组件,开路电压为36.75V,短路电流为9.09A。逆变器采用阳光电源SG1000集中式逆变器,该逆变器配有4个MPPT,每个逆变器接入8个组串。
 
  二、建模分析
 
  优化器安装日期为2017年12月26日,安装在16区1号汇流箱中2、3、4组串,每串安装优化器数量22pcs,共安装66pcs,16区1号汇流箱1号组串为对比组串。现场阴影遮挡较为复杂,主要分为电线杆遮挡、树木遮挡和组件前后间距过小三个部分。其中组件前后排遮挡在冬季时因为太阳高度角变低时会出现,夏天不会出现。电线杆遮挡和树木遮挡全年都会出现。
 
图1-项目现场图片
 
  根据系统中组件和逆变器的型号参数,项目地点及受到阴影遮挡的具体情况,在PVsyst中对整个系统建立模型
 

图2-PVsyst中前后组件遮挡、周围树木遮挡模型图
 
图3-左图:组件前后排遮挡建模分析结果(2#组串,4#组串)
右图:树木遮挡建模分析结果(3#组串)
 
  根据建模分析结果,2#组串与4#组串各22块光伏板系统,在晴天下,光的辐射量的线性损失为8.5%,组件电性能损失为20.5%;3#组串22块光伏板系统,在晴天下,光的辐射量的线性损失为14.9%,组件电性能损失为21.3%。3#组串遮挡情况最严重。
 
  数据分析
 
  1.发电量数据的选取与定义
 
  从客户监控系统采集16区1号汇流箱中2、3、4组串优化器安装前后各5个晴天的电压、电流、功率、发电量数据。
 
  1)数据定义:
 
  A段数据:实验组串未安装优化器期间采集5天的有效(晴天)数据。
 
  B段数据:实验组串安装优化器期间采集的5天的有效(晴天)数据。
 
  C1段数据:未安装优化器的对比组串,与A段同期采集5天的有效(晴天)数据。
 
  C2段数据:未安装优化器的对比组串,与B段同期采集5天的有效(晴天)数据。
 
  2)数据选择:
 
  优化器的安装日期为2017年12月26日


备注: 上述天气数据来源为 http://www.tianqihoubao.com/lishi/zaozhuang
 
       分析过程及结果:
 
  1)相同组串优化前后的横向对比(A段,B段数据平均值对比):
图4-2#组串优化前后功率曲线对比
 
  2#组串主要为组件前后遮挡,遮挡时段为上午7:00-11:00和下午14:00-17:00。优化器安装前A-2浅蓝色曲线拐点在11:00和14:00左右,优化器安装后B-2红色曲线在遮挡时段有明显的提升,曲线变得平滑。

5-3#组串优化前后功率曲线对比
 
  3#组串主要为树木遮挡,遮挡时间段为全天。故其优化器安装前A-3浅蓝色曲线整体数值偏低,峰值明显低于2#组串。
 
 图6-4#组串优化前后功率曲线对比
 
  4#组串遮挡情况和2#组串类似,主要为组件前后遮挡,遮挡时段为上午7:00-11:00和下午14:00-17:00。
 
  2)对照组串优化前后的横向对比(C1、C2段数据平均值对比),消除辐照度变化的影响:
 
 图7-1#对比组串对应日期下功率曲线对比
 
  综合考虑对比组C段数据,在系统其余变量未改变的情况下,C1与C2数据只有天气辐照度影响因素。由图可知C2平均功率高于C1平均功率,则表明B段天气辐照强度高于A段。为了消除天气辐照度变化的影响,加入对比组C段数据以剔除天气辐照变化因素,更加精确的得出加装优化器后发电量的提升比列。
 
  3)数据融合对比(A,B,C1,C2段),通过对照组,消除辐照影响,判断优化前后发电量比例变化:
 
 图8-对比组串与优化组串发电量对比(含优化前、优化后日期)
 
  其中灰色为对比组串在优化前后5个晴天发电量,蓝色为优化组串安装优化器前5个晴天发电量,红色为优化组串安装优化器后5个晴天发电量。
 
  4)结论:按上述样本统计,组串在天气状况为晴的条件下,安装优化器之后发电量提升92%,即每个组串每天多发电7.07度。
 
 图9-对比组串与优化组串发电量对比(含优化前、优化后日期)
 
  四,总结
 
  1.发电量的提升
 
  如上述发电量对比图所示 12 月 26 日为优化器运行的第一天,同时计入对比组串的发电量数据(灰色),进行分析以排除辐照量,温度等干扰量的影响,安装优化器后提升发电量比例为 92%,平均每个组串每天多发 7.07度电。
 
  2.电站收益优化改造效果总结
 
  改善了电站阴影遮挡、组件隐裂等引起整体发电量降低情况;
 
  解决了每块组件发电量不一致的问题,避免因个别组件问题拖累其他组件寿命及电站 25 年收益;
 
  有效防止热斑效应及反向电流对组件造成损害,减少电站安全隐患,为电站全生命周期保驾护航。  
 
  丰郅光伏功率优化器,采用世界领先的Buck-Boost技术方案,有效解决光伏电站中因阴影遮挡、朝向不一、组件隐裂、组件清洁度不一致等各种原因导致的串联、并联失配问题,从而解决了因串联的组件中“木桶短板”拉低电站整体发电量的情况,有效保障电站收益。
 
  除提升发电量外,丰郅光伏功率优化器还可以采集每块组件的电压、温度等数据,有效监测组件健康度,精准定位电站故障点,实现精细化监控与精准运维。
 
  针对老旧光伏电站收益优化,丰郅目前可提供前期调研设计、现场安装测试、组件监控分析、优化效果评估的全流程服务,让电量提升省心、放心、有保障。收益优化适用场景:PR值、发电量较低的集中式电站;受阴影、朝向等影响发电量少于预期的分布式屋顶电站。
 
  关于丰郅:
 
  丰郅新能源成立于2011年,已申请专利100余项,公司多款产品已先后获得UL、T?V、CQC、CE等国内外知名认证。丰郅产品涵盖光伏功率优化器、智能数据网关、直流电弧检测(UL认证,国内唯一)、汇流箱监控(超15GW应用)、快速关断(符合NEC2017要求)等,致力于为广大客户提供收益优化、精细监控以及安全保护的整体解决方案。
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