光伏并网系统逆变器经济选型分析

来源:分布式发电与微电网发布时间:2015-01-21 23:59:59

光伏并网系统逆变器经济选型分析

辽宁太阳能研究应用有限公司的研究人员王琼、鞠振河等,在2014年第10期《可再生能源》杂志上撰文,对并网光伏逆变器进行了经济技术评价,从经济角度更加科学地评判逆变器的最佳选型方案。该方法综合考虑了光伏方阵容量、逆变器、配套低压开关设备、电缆等对逆变器经济选型的影响,以直流侧电缆、直流断路器、交流侧电缆、交流断路器和逆变器初始总投资最低来确定逆变器的最佳选型方案。


在光伏并网系统设计过程中,逆变器的经济选型尤为重要。逆变器的经济选型,既要具备光伏系统的并网功能,又要在经济上达到初始投资最低的目标。在电力系统的设计中,要求在简单、可靠的前提下,力求达到经济性最优。

配电变压器的选型采用TOC 综合能效分析法,该方法在考虑初始投资的前提下,又综合考虑寿命期内支付变压器损耗电能的费用,以寿命期内投资最低为选型原则[1]。在选取电缆截面方面,采用既按载流量、使用环境等技术条件,又按经济条件进行选型的方法,这是电力系统设计逐步与国际电气设计接轨的一大进步。

由于逆变器作为光伏系统的核心控制器件,其技术发展已经成熟,价格空间日趋稳定,因此逆变器的经济选型应作为目前光伏并网系统电气设计应考虑的首要因素。

1 逆变器经济选型方法

电力系统中变压器的经济选型分析,主要侧重于初始投资和在经济寿命期内逆变器自身损耗电能等因素进行评价,以在经济寿命期内投资最小为最优选型原则。电力电缆的经济选型也是基于这种思想,进行寿命期内经济分析,选择经济电缆截面[1]。



然而,光伏并网逆变器与电力变压器有着本质的不同,电力变压器本身的铜耗和铁耗比较大,因此其自身损耗是变压器经济分析的决定性因素。对于光伏逆变器来说,逆变器具有夜间休眠功能,能耗极低。

以阳光电源并网逆变器为例:30kW并网逆变器夜间自耗电小于5W;100kW逆变器夜间功耗在30 W以下;MW级逆变器的夜间功耗也仅有200 W以下。因此,电力变压器及电力电缆的经济选型方法不适用于光伏逆变器的经济选型。

在太阳能光伏并网系统中,逆变器选型直接影响直流侧输入电缆、交流侧输出电缆、低压开关设备等选型,而直流侧汇流箱前端和交流侧汇流母排后端的系统设计不受逆变器选型的影响[2]。

本文提出逆变器经济选型方法只以系统电气设计的变化部分作为分析对象,寻找初始投资最小的方案为逆变器选型的最优方案。

本文提出选型方法的假定条件:按照所选逆变器的台数,将太阳能方阵分为n条电气性能相同的回路;不考虑各回路到直流配电柜的距离差异,以各条回路距离直流柜体的平均距离作为直流侧电缆的使用距离;假定逆变器直流侧输入端为一回路进线[3]。

此选型方法考虑直流侧汇流箱到逆变器段电缆、逆变器输出到交流侧汇流母排前端电缆段及其对应回路使用的断路器。

本文通过同一容量光伏并网系统的不同容量逆变器组合方案,计算不同方案直流侧电缆、直流侧断路器、交流侧电缆、交流侧断路器、并网逆变器的总初始投资,以初始投资最小来确定逆变器的经济选型方案。在逆变器经济选型分析前,应首先进行光伏并网系统现场踏勘,确定方阵排布方案,确定并网方阵容量。逆变器选型前,应指定逆变器厂家,以实际应用情况作为计算依据。

若针对各厂家逆变器选型的经济方案,须分别进行经济选型方案的计算,再根据供应商产品可靠性、初始投资、售后服务水平等因素确定最优厂家。



2 光伏系统电缆、断路器、逆变器价格变化趋势分析(略)

在以下分析中,直流侧断路器以北京人民电器厂有限公司光伏专用断路器产品系列选型为例;交流侧塑壳断路器以正泰电器NM1系列产品选型为例;直流侧电缆以ZRYJV22 0.6/1kV选型、交流侧电缆以BVR单芯铜导线选型为例。

3 逆变器经济选型计算实例(略)

4 结论

通过对不同容量光伏方阵的逆变器经济选型计算可知,容量50 kW以下的光伏方阵,以最接近容量方阵的单台逆变器选型最佳。容量50-100 kW的光伏方阵,以20 kW逆变器组合方案为最佳。

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