发电量提升92%!光伏功率优化器应用案例深度分析

  • 2018年03月09日
  • 作者: Xin Yin

    Xin Yin

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图1-项目现场图片

图1-项目现场图片

图2-PVsyst中前后组件遮挡、周围树木遮挡模型图

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)

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)

图4-2#组串优化前后功率曲线对比

图4-2#组串优化前后功率曲线对比

图5-3#组串优化前后功率曲线对比

图5-3#组串优化前后功率曲线对比

图6-4#组串优化前后功率曲线对比

图6-4#组串优化前后功率曲线对比

图7-1#对比组串对应日期下功率曲线对比

图7-1#对比组串对应日期下功率曲线对比

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)

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)

公式

公式

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)

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)

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)

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。(见图2、图3)

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。

三、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

 

枣庄历史天气预报 

 

日期

天气状况

气温

2017年12月1日

晴/晴

9℃ / -2℃

2017年12月2日

晴/多云

12℃ / 0℃

2017年12月3日

多云/多云

13℃ / -1℃

2017年12月4日

晴 /晴

8℃ / -4℃

2017年12月5日

晴 /晴

7℃ / -3℃

2017年12月6日

晴 /多云

10℃ / -3℃

2017年12月7日

晴 /晴

9℃ / -4℃

2017年12月8日

晴 /多云

7℃ / -2℃

2017年12月9日

多云 /多云

10℃ / 0℃

2017年12月10日

晴 /晴

9℃ / -4℃

2017年12月11日

多云 /多云

8℃ / -3℃

2017年12月12日

多云 /多云

5℃ / -3℃

2017年12月13日

晴 /多云

7℃ / -1℃

2017年12月14日

小雪 /阴

4℃ / 0℃

2017年12月15日

小雨 /多云

5℃ / -3℃

2017年12月16日

晴 /晴

4℃ / -6℃

2017年12月17日

晴 /多云

5℃ / -5℃

2017年12月18日

晴 /晴

7℃ / -4℃

2017年12月19日

晴 /晴

6℃ / -5℃

2017年12月20日

晴 /晴

10℃ / -5℃

2017年12月21日

晴 /晴

11℃ / -3℃

2017年12月22日

多云 /多云

11℃ / -2℃

2017年12月23日

多云 /晴

10℃ / 0℃

2017年12月24日

多云 /晴

9℃ / -5℃

2017年12月25日

晴 /多云

8℃ / -4℃

2017年12月26日

晴 /多云

11℃ / -2℃

2017年12月27日

晴 /多云

11℃ / 2℃

2017年12月28日

晴 /多云

12℃ / 2℃

2017年12月29日

多云 /阴

11℃ / 3℃

2017年12月30日

阴 /多云

8℃ / -5℃

2017年12月31日

晴 /晴

9℃ / -4℃

2018年1月1日

晴 /多云

11℃ / 0℃

2018年1月2日

阴 /雨夹雪

8℃ / -1℃

2018年1月3日

多云 /小雪-中雪

4℃ / -2℃

2018年1月4日

中雪-大雪 /小雪

-2℃ / -6℃

2018年1月5日

晴 /多云

1℃ / -6℃

2018年1月6日

多云 /小雪-中雪

4℃ / -4℃

2018年1月7日

阴 /多云

2℃ / -5℃

2018年1月8日

多云 /晴

2℃ / -8℃

2018年1月9日

晴 /晴

2℃ / -6℃

2018年1月10日

晴 /晴

3℃ / -7℃

备注: 上述天气数据来源为 http://www.tianqihoubao.com/lishi/zaozhuang

A段数据选取(5天):12月18日,12月19日,12月20日,12月21日,12月25日

B段数据选取(5天):12月27日,12月31日,1月1日,1月9日,1月10日

C1段数据选取(5天):12月18日,12月19日,12月20日,12月21日,12月25日

C2段数据选取(5天):12月27日,12月31日,1月1日,1月9日,1月10日

2、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):(见图4)

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。

(见图5)

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。

(见图6)

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:

(见图7)

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:

(见图8)

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。(公式见配图)

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。(见图9)

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。

咨询客服电话:400-102-8186,客服微信:fonrich01

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