王淑娟1，薛满宇2，刘松民1
（1．汉能全球光伏应用集团，北京 100101；2．北京京能清洁能源电力股份有限公司，北京 100028）
摘要：太阳能资源的特点造成光伏组件出力基本达不到标称功率，电气设备利用率低；改变光伏组件和电气设备的容配比以提高电气设备利用率，可有效降低光伏度电成本。以太阳能资源较好格尔木市和较差的南京市的太阳能资源为基础，通过计算不同容配比光伏组件出力经折减后到达逆变器时的功率，分析了不同容配比下的功率限制比，从而计算出不同容配比下的发电量增加；对不同容配比下的初始投资、年运营成本增加进行了计算；对增加部分投资的收益率进行了分析。
关键词：太阳能资源；容配比；发电量；投资：收益率
中图分类号：TM715；TK51 DOI：10.11930/j．issn．1004-9649.2016.06.181.04
0引言
在光伏电站系统设计中，光伏组件容量和逆变器容量比，即容配比，是一个重要的设计参数。在光伏电站应用的早期，电站主要建设在西藏、青海等高海拔无电地区，电子器件受高海拔(海拔>3 000 m）条件影响大，逆变器必须降容使用，因蚍，“容配比<1.00”是当时的主流设计思路。随着近些年光伏应用在中国的快速发展，高海拔电站在总装机容量中占比逐渐降低。根据2014年的装机数据统计，青海、西藏、四川3省区（包含海拔<3 000 m地区），总装机容量占全国的8.4%。在低海拔地区，不需要考虑逆变器降容使用的问题。因此，常规的设计思路为“容配比=1.00”。随着分布式光伏的发展，太阳能资源较差的东部地区的装机容量占比逐年上升。由于这些地区的太阳能资源比青海、西藏等地区低20%~30%．辐照度基本达不到标准条件下的1 000 W／m2,且受到温度等因素影响，造成光伏组件大部分时间的输出功率达不到标称功率，逆变器基本都是非满负荷运行、大部分时间处于容量浪费状态。为了提高逆变器的容量利用效率，越来越多的专家提出通过“容配比>1.00”提高项目收益的设计理念。本文首先以格尔木市和南京市2个地区的太阳能资源为基础，计算光伏组件输m功率经折减后到达逆变器时的功率；按超出逆变器额定功率而造成功率限制的损失比例（以下简称为“功率限制比”），再进一步分析超配对电站收益率的影响。
1 不同容配比的发电量计算
本文选取青海省格尔木市和江苏省南京市的太阳能资源的年总辐射量30年的平均值、2012年逐时数据进行分析。2个地区的月总辐射量30年平均值如表1所示。
格尔木市和南京市不同容配比的比较采用相同的计算方法、计算过程，因此，本文仅以格尔木市为例对不同容配比的对比过程加以说明。
1.1 系统效率考虑
据统计．中围光伏电站整体系统效率为80%左右。假设各环节的系统效率损失如表2所示。
根据表2．整个光伏电站的系统效率按82.93%考虑．高于目前电站的平均水平。其中，1~5项为逆变器之前的系统效率损失，6~8项为逆变器及其之后的系统效率损失，9、10项为综合损失。如果仅按1~5项考虑，那么在到达逆变器之前的系统效率为90.80%。
1.2功率限制比计算
(1)据格尔木市完整1年逐时太阳能辐照度数据，采用PV s y stem对采用最佳固定倾角(360)时倾斜面上的逐时辐射量进行计算；(2)根据倾斜面上的逐时辐射量计算出光伏组件的逐时出力：(3)计算光伏组件的出力考虑90.80%的系统效率后．到达逆变器的功率；(4)根据到达逆变器功率计算结果，将大于额定功率的部分计为功率限制，获得不同容配比时的功率限制比，如表3所示。
1.3线损考虑
不同容配比时，在逆变器之前，由于直流线缆长度增加，直流线损增加，不同容配比下，线损考虑如表4所示。
由于交流电缆线损增加量较少，暂不考虑。
1.4发电量计算
根据表3中的功率限制比，光伏组件按照10年衰减10%、25年衰减20%考虑，则不同容配比下．发电量情况如表5所示。按照0.9元／(kW. h)的上网电价，考虑8.5%的增值税后，售电收入年增加如表5所示。
2不同容配比的投资、运营成本分析
2.1 初始投资的增加
光伏电站投资造价按表6中的标准进行计算。
按照表6中的标准，采用不同容配比时，初始投资的主要差异如表7所示。
2.2运维成本的增加
运维费用的增加主要是光伏组件清洗成本的增加。光伏组件的清洗费用按照0.5元／m2、每年清洗8次考虑。不同容配比的清洗成本如表8所示。
3增加投资的收益分析
不同容配比时，发电量、投资增加、运营费用增加情况如表9所示。
按上述条件进行计算，不同容配比时，投资增加部分的融资前税前内部收益率(internal rate ofreturn，IRR)如表10所示。
从表10可以看出，容配比为1.05～1.30时．功率限制比未成比例增加、逆变器利用率增加．而从逆变器一升压变电站部分的投资没有变化。因此投资增加部分的IRR高于一般光伏电站项目。
当容配比过大时，由于增加部分的功率限制比逐渐增加、占地面积增大、线损增加等因素，投资增加部分的IRR逐渐降低。当容配比为1.10时．投资增加部分的IRR最大。
采用南京市的太阳能资源数据，对容配比为1.00～1.40时进行计算，获得当容配比为1.25时，投资增加部分的IRR最大。
4结语
通过采用格尔木市和南京市的太阳能资源实测数据，在不同光伏组件和逆变器容配比条件下，对光伏组件出力经折减后到达逆变器时的功率进行计算．结果表明：在资源较好的格尔木市，当容配比为1.10时，光伏项目收益最好；在资源相对较差的南京市，当容配比为1.25时，光伏项目收益最好。
因此，当容配比大于1.00时，虽然增加了部分投资．并有一定量的功率限制损失，但由于大幅提高了逆变器及其他电气设备的利用率，增加部分投资可以获得更好的收益。不同地区，由于太阳能资源条件不同，最佳容配比不同，需要根据当地的资源条件进行计算。
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