一、哪些因素影响了逆变器的输入功率
1、温度折减
温度系数是光伏组件非常重要的一个参数。一般【bān】情况下，晶硅电池的温度系数一般是 -0.35～-0.45%/℃，非晶【jīng】硅电池的温度系数【shù】一般是【shì】-0.2%/℃左右。而【ér】光【guāng】伏组【zǔ】件的【de】温【wēn】度并不等于【yú】环【huán】境温度。图1就【jiù】是光伏组件输出【chū】功【gōng】率随组件温【wēn】度的变化情【qíng】况。
图1 光伏组件输出功率随组件温度的变化
在正午12点附【fù】近，图【tú】中【zhōng】光伏组件的温度达【dá】到60摄氏度左右，光伏组件的输出【chū】功率大约仅有85%左右。温【wēn】度造成的【de】折减，可以根【gēn】据光伏组【zǔ】件【jiàn】的温度系数和当【dāng】地的气温进行估算【suàn】。
2、光伏组件的匹配度
虽然组【zǔ】件的标称参【cān】数是一样的，但实际上输出特性曲线【xiàn】是有差异【yì】的，这就【jiù】造成多个组件【jiàn】串联【lián】时因【yīn】电流【liú】不一致产生的效率降【jiàng】低。
表1组件电性能参数对系统效率的影响
3、直流线损
一【yī】个1MW单元的面积大约14000 m²²。要将这么【me】大面积光伏组件发出【chū】的电送到一处【chù】地方，就需【xū】要【yào】很长的直【zhí】流线路。一【yī】般情况【kuàng】下，直流线【xiàn】损可以按【àn】2~3%来【lái】估算。
4、光伏组件灰尘损失
在西北【běi】地【dì】区，一次沙尘暴可能会造成发电量直【zhí】接降低5%以【yǐ】上;在东部，严重的雾【wù】霾天气时光伏电站几乎没有出力。下图是清洗前后光伏电站的出力对比。
图2 光伏组件清洗前后出力对比
5、光伏组件功率衰减损失
光伏组【zǔ】件的衰【shuāi】减过快也是造【zào】成【chéng】发电【diàn】量达不到预期的重要原因【yīn】。一般【bān】厂家承诺头两年衰减不超过2%，10年不超【chāo】过【guò】10%，25年不超过20%。10年和【hé】20年的【de】情况暂时还【hái】没有准【zhǔn】确的数据，据了解，前【qián】2年衰减在2%的光伏组件比较少。随着时间的推【tuī】移，组件的发电【diàn】功率在【zài】降低，逆【nì】变器的输【shū】入功【gōng】率将逐年减小。
6、MPPT偏离损失
大【dà】型电站通过汇【huì】流箱【xiāng】将光伏组件的直【zhí】流电汇集至集中逆变【biàn】器，而大型逆变器依赖于一路MPPT来跟踪。山地项目中【zhōng】，由于地区地【dì】形【xíng】复杂，平地很少，无法【fǎ】做土地平整，电池【chí】板朝向各异;不【bú】同组件【jiàn】到汇流箱距离差异【yì】很【hěn】大【dà】，汇流箱至逆【nì】变器的距离也有【yǒu】很大差异，这【zhè】都将影响逆变器的输【shū】入功【gōng】率【lǜ】。
7、系统的PR值
通过上述各【gè】环【huán】节的【de】衰减，总结出光【guāng】伏电站的PR损失示意【yì】图如图3所示：
图3 光伏电站PR损失示意图
从这张【zhāng】图中我【wǒ】们可以看到【dào】，从光伏组件到逆变器【qì】、箱变之【zhī】间，有很【hěn】多环节的出力【lì】损失。从箱变出来以后，只【zhī】有一项交流线损。假设整个电【diàn】站的PR为84%(已经算比较高【gāo】了，一【yī】般电【diàn】站很难达【dá】到)。
二、光伏组件容量与逆变器最佳匹配
下图【tú】是甘肃武威(我国资源【yuán】最好的地区【qū】之一)9-20(全年发【fā】电【diàn】量较高【gāo】的月【yuè】份)一【yī】个1MW发电【diàn】单元的【de】出力【lì】曲线(引用自王斯成老师的PPT)。图中的单位为【wéi】KW。
甘肃武威9-20当天的出力曲线—王斯成PPT提供
图4 甘肃武威不同运行方式1MW光伏发电单元出力
可以看出，固定式项目，1MW出力最高的时候【hòu】也就0.82MW，而【ér】且能【néng】达到0.8MW出力的时【shí】间大概只【zhī】有2个【gè】小时。
就固定式【shì】而【ér】言，即使在太阳能资源最好的地区，光【guāng】伏【fú】组件真正能接收到1000W/m2以上的辐照度【dù】，时间大概也【yě】就中【zhōng】午1点前后的1~2个小【xiǎo】时【shí】(而【ér】且是在【zài】春秋通风【fēng】效果好【hǎo】，组件温度不是很高的情况下【xià】)。此【cǐ】时，光伏组件可以实现满发，而其他大部分时候，由于辐照度低，光伏组件的输出功率都比装机容量低很多(如【rú】图中的黄线)。这也就解释【shì】了，为【wéi】什【shí】么【me】图1中1MW固【gù】定【dìng】式的最高出力只有0.82MW。
假定电站的PR为84%，那么光伏组件输出【chū】功率【lǜ】的0.84(PR值)/0.97(逆【nì】变【biàn】器效率【lǜ】)/0.98(交【jiāo】流效率【lǜ】)≈88%才能到达逆变器，因此，即使在太阳能资源【yuán】条件好，光伏组件满发的【de】情况下【xià】，直流侧损失也【yě】会达到12% 。以100KW逆变器为例，逆变【biàn】器允许输【shū】入【rù】的最【zuì】大【dà】功【gōng】率【lǜ】为110KW，反推光伏组【zǔ】件110/0.88=125KW。以【yǐ】上情况未考虑组件衰减情【qíng】况【kuàng】，若按照5年5%衰减，10年10%衰减，那【nà】么组件输【shū】入逆【nì】变器的功率也在逐年递减。因此，如果光伏【fú】组件【jiàn】：逆变【biàn】器=1：1时，逆变【biàn】器容量基本【běn】都是大幅浪【làng】费的。
三、组件容量：逆变器=1.2:1是否合适?
下图是青海地区(除西藏外，资【zī】源最好的地区【qū】)9-20光伏组件【jiàn】输【shū】入和逆变【biàn】器输出功率图(图片来自王【wáng】斯成老师的PPT)。
图5 光伏组件输入和逆变器输出功率图
由上【shàng】图【tú】可知【zhī】光【guāng】伏组件PV输入【rù】为500KW时，逆变器的输入功率【lǜ】为460KW，那【nà】么逆变器的最大【dà】输入【rù】功【gōng】率【lǜ】为其额【é】定容【róng】量的1.1倍，即【jí】550KW，那么【me】反推光伏组件的最大值为550*500/460=598KW约等【děng】于1.2倍的逆【nì】变器的额定功率。因此可【kě】以得出组【zǔ】件容量【liàng】：逆变器=1.2:1。该地区属于太阳能资源一类地区。
另外附表【biǎo】北票10MW大型并网电站数据表近【jìn】三个月的数据显示【shì】，即时输出【chū】最大功率超过8MW的情况只有8天，那么逆变器的输入基本上没有【yǒu】几天能【néng】达到8MW(逆变器输入功率【lǜ】×逆变器【qì】效率=逆【nì】变【biàn】器输出功率)，而且是在中午的一两个小时，9月份是一年中【zhōng】发电【diàn】量较高【gāo】的月份【fèn】，而且北票也属太【tài】阳能资【zī】源【yuán】一【yī】类地【dì】区【qū】。
综上所述【shù】，大部分太阳能资【zī】源一类地【dì】区可以采用组件【jiàn】容量：逆变器=1.2:1比【bǐ】例选配，二类【lèi】以下地区均采【cǎi】用【yòng】此配比。
当然【rán】1.2倍于逆变器的光伏组件输入很多情况下可能是个临【lín】界【jiè】状态，这需【xū】要根【gēn】据不同地【dì】区太阳能【néng】资源程度及组件倾角摆放，环境等【děng】因素综合考虑。当出【chū】现逆【nì】变器的【de】输入【rù】功【gōng】率大【dà】于标称功率【lǜ】的情况时，可【kě】以对逆【nì】变器的MPPT跟踪进【jìn】行设置，当【dāng】输入功率大【dà】于标称功率时【shí】，不采用【yòng】MPPT跟【gēn】踪，逆变器完全不会烧【shāo】毁(通过咨询逆变器方面的专家)。
四、经济分析
为了算清楚【chǔ】，先来以一个50MWp光【guāng】伏电站(建110kV升压【yā】站【zhàn】)为例，看一【yī】下光伏【fú】电站【zhàn】投资的构成。
我把光【guāng】伏【fú】电站【zhàn】的投资大【dà】概归纳成10项。当光伏组【zǔ】件：逆变器=1.2：1时，那前5项的费用会【huì】增加，后5项基本不变【biàn】。
表2光伏电站投资构成
从上表可以看出，比例增大后，总造价增加了50万元。
另一【yī】方【fāng】面：500KW光伏电站，综【zōng】合效率【lǜ】80%，首年等效利【lì】用小时数1800，年发电量72万【wàn】KWh。
如【rú】果【guǒ】单将【jiāng】光伏组件增加20%，则600KW光伏【fú】电站，综合效率【lǜ】80%，首【shǒu】年等效【xiào】利用小时1800，年发电量86.4万KWh。理论年增收：(86.9-20)*0.9=12.96万【wàn】元【yuán】(按0.9元/kWh考【kǎo】虑)。
如果光伏组件按10年衰减10%，25年衰减20%考【kǎo】虑，则该光伏电站【zhàn】25年平均的【de】满发【fā】小时数为1598。新增100KW光【guāng】伏组件年均发电量为12.784万KWh。在此基础【chǔ】上计【jì】算：新增50万元的【de】投资回收期仅【jǐn】为【wéi】500000/(127840*0.9)=4.3年，大大低于常规光伏电站【zhàn】8年的投资回收期【qī】。
五、结论
1、光伏组件：逆变器=1.2：1在【zài】绝大多数光资源【yuán】一【yī】类地区【qū】及二类以下地区是【shì】一个最【zuì】佳比例。
2、当【dāng】逆变器的输入【rù】功率大于其【qí】标称容量时【shí】，逆变器将【jiāng】不再进行MPPT跟踪，不会被烧毁。
3、光伏组件：逆【nì】变【biàn】器>1.2:1时，当春【chūn】秋日照辐射强度高，通风好的【de】情【qíng】况【kuàng】下【xià】，逆变【biàn】器一天【tiān】中【zhōng】的某个时段输入功【gōng】率会超出其标称值，此时逆【nì】变【biàn】器不会进行MPPT跟踪，会有弃【qì】光【guāng】现象。应综合分析弃光率及投入产出比来确定光伏【fú】组件与逆变器的比例关系【xì】。
来源：辽宁太阳能研究应用有限公司
