功率优化器对电池组件遮挡的提升 |
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光伏电站的建设易受环境条件制约,使电池组件工作时容易产生阴影遮挡。例如:光伏阵列间距不够大,在日出日落阶段前排组件会遮挡后排组件;电站附近有山峰或建筑物形成阴影遮挡;多云天气,部分光伏阵列被乌云遮挡。 光伏电站中采用集中逆变的方式,逆变器的MPPT调节并不能保证每一块电池组件处在理想条件,无法输出最大功率,造成部分电能损失。 功率优化器内部具有升降压电路和传感器,对电池板输出电压、电流进行实时采样,通过先进的MPPT算法控制升降压电路,保持电池板工作在最大功率的状态,输出匹配组串电压电流关系,最大限度地提高发电量。 实验思路,选取辐照度相同的时刻,未安装功率优化器的时候进行遮挡,记录逆变器功率值;安装功率优化器后进行同样遮挡,再记录逆变器功率值,进行对比。 10# 1块电池板阴影遮挡 未接优化器 优化器 遮挡情况 实验时间 户外温度 风速 辐照度 电压V 电流A 功率kW 电压V 电流A 功率kW 1/5 10.22 15:17 17 2.67 396 256.4 5.28 1.353
10.22 15:18 17 2.67 394 260.1 5.22 1.357
10.23 15:25 19.6 2.1 387
359.4 3.76 1.351 1/3 10.22 15:20 16.6 4.32 394 260.1 5.12 1.331
10.22 15:22 16.4 4.1 386 259 5.10 1.320
10.23 15:34 19.1
371
357 3.72 1.328 2/3 10.22 15:23 16.3 3.7 386 266.6 4.90 1.306
10.22 15:25 16.0 3.21 372 261.1 5.05 1.318
10.23 15:39 19.1
353
348.2 3.71 1.291 全部 10.22 15:27 15.9 3.3 371 250.7 4.89 1.225
10.23 15:40 19.1
352
341.6 3.71 1.267 这个表格很明白了,对这一组串中的一块电池板制造1/5,1/3,2/3的阴影,有无功率优化器的逆变器功率差别,可以看出两点,(1)组件遮挡面积和功率损失不是线性关系,单块全部遮挡时逆变器功率1.225kW,此时组串剩下9块电池板,遮挡这块已经被二极管短路掉,平均一块功率1.225/9=136W,遮挡一定面积后总功率损失差不多。(2)功率优化器对组串功率的提升,在损失较小时,提升效果不明显,遮挡面积越大,提升效果越明显。 还有很多组数据,格式一样的,大家可以自己研究。 10# 2块电池板连续 阴影遮挡 未接优化器 优化器 遮挡情况 实验时间 户外温度 风速 辐照度 电压V 电流A 功率kW 电压V 电流A 功率kW 1/10 10.26 12:21 14.2 3.78 460
237.6 5.64 1.340 10.26 12:19 13.7 3.78 455
236.6 5.59 1.322 10.26 11:56 14.0 2.2 453 236.7 5.19 1.228
10.26 12:45 15.6 2.53 445 224.4 5.5 1.234
10.23 16:09 18.9
258
274 3.63 0.994 1/5 10.26 12:27 14.2 3.67 474
238.6 5.31 1.266 10.26 12:28 14.2 3.67 473
235.7 5.35 1.260 10.26 12:07 13.8 2.9 459 224.4 5.59 1.254
10.26 12:05 13.8 2.19 455 231 5.37 1.240
10.22 15:29 15.8 3.52 369 231.8 4.81 1.114
10.22 15:30 15.8 3.52 362 230 4.79 1.101
10.23 15:55 18.9
302
281.6 3.65 1.027 10.23 15:56 19.1
297
278.6 3.72 1.036 1/3 10.26 12:29 14.2 2.61 475
238.6 5.3 1.264 10.26 12:32 14.2 1.16 470
238.5 5.27 1.256 10.26 12:09 13.6 2.8 455 232 5.33 1.236
10.22 15:31 15.8 3.2 358 232.7 4.72 1.098
10.23 15:58 18.8
287
282.4 3.49 0.985 2/3 10.26 12:39 14.7 2.1 470
243.3 5.15 1.252 10.26 12:37 14.5 2.68 469
247 5.03 1.242 10.26 12:11 13.6 4.2 457 231 5.41 1.249
10.22 15:35 16 2.14 364 237 4.61 1.092
10.22 15:32 15.9 2.8 358 236.6 4.6 1.088
10.23 16:04 18.6
278
282.4 3.3 0.931 全部 10.26 12:47 14.6 2.53 465
248 4.98 1.235 10.22 12:14 11.7 4.6 455 230 5.39 1.239
10.22 15:36 16 2.14 358 227.4 4.74 1.077
10.23 16:06 18.9
268
282.4 3.3 0.931 10# 3块电池板阴影遮挡 未接优化器 优化器 遮挡情况 实验时间 户外温度 风速 辐照度 电压V 电流A 功率kW 电压V 电流A 功率kW 连续遮挡1/10 10.26 13:46
417 195.3 4.66 0.910
10.26 13:53
417
201 4.63 0.930 10.19 15:28 15.00
370
269.1 3.53 0.949 10.22 15:54 16.1 2.25 311 274 2.11 0.578
10.22 16:10 16.1 2.98 265 203 3.69 0.749
10.23 16:15 19
244
274 2.67 0.731 连续遮挡1/5 10.26 13:44
419 208.5 4.08 0.850
10.26 13:56
415
201 4.63 0.930 10.19 15:35 14.6
366
312 2.98 0.929 10.19 15:34 14.6
341
314.8 2.7 0.849 10.22 15:44 16 2.23 340 296.9 0.91 0.270
10.22 15:45 16 2.23 340 304.3 0.86 0.261
10.22 15:58 16 3.95 299 257.7 1.06 0.273
10.22 16:08 16.2 2.09 268 192.6 3.8 0.731
10.23 16:17 18.6
236
266.4 2.7 0.719 不连续遮挡1/5 10.19 16:00 14.1
270
282.6 2.58 0.729 10.23 16:30 18.5
198
252 2.41 0.607 10.23 16:32 18.5
195
250 2.47 0.617 连续遮挡1/3 10.26 13:47
420 199.1 4.38 0.872
10.19 15:39 14.3
353
234.5 3.88 0.909 10.19 15:37 14.4
331
248.4 3.43 0.852 10.22 16:05 16.3 2.09 278 204 3.79 0.773
10.23 16:20 18.6
223
229.2 3.01 0.689 10.23 16:22 18.6
220
224.5 2.99 0.671 不连续遮挡1/3 10.19 16:02 14 3.73 278
263.7 2.73 0.719 10.23 16:33 18.5
195
253.7 2.34 0.593 连续遮挡2/3 10.26 13:49
414 208.5 4.08 0.850
10.19 15:43 14.3
352
234.5 3.88 0.909 10.22 16:12 16.1 2.8 257 204 3.31 0.675
10.23 16:24 18.5
219
230.2 2.82 0.649 10.23 16:25 18.5
215
233.9 2.73 0.638 不连续遮挡2/3 10.19 16:05 14 3.7 255
306.3 2.23 0.683 10.23 16:35 18.5
194
257.3 2.25 0.578 连续遮挡全部 10.19 15:48 14.3
337
224.7 3.84 0.862 10.22 16:16 16.1 3.98 245 203 3.33 0.675
10.23 16:27 18.5
207
235.8 2.74 0.646 10.23 16:28 18.5
206
240.5 2.66 0.639 不连续遮挡全部 10.19 16:09 14 4.64 236
309 2.13 0.658 10.23 16:37 18.5
189
255.7 2.27 0.580 10# 4块电池板连续 阴影遮挡 未接优化器 优化器 遮挡情况 实验时间 户外温度 风速 辐照度 电压V 电流A 功率kW 电压V 电流A 功率kW 1/10 10.26 12:53 14.6 3.17 467
238.6 4.9 1.169 10.26 12:55 14.6 3.1 467
240.4 4.83 1.161 10.26 13:23 15.3 1.2 440 285 1.44 0.410
10.26 13:26 15.4 1.8 430 274.4 1.52 0.417
10.23 17:07 17.9 1.66 113 253 1.04 0.263
1/5 10.26 12:59 14.8 3.05 454
238.6 3.88 0.925 10.26 13:01 15.7 0.54 452
237.6 3.82 0.907 10.26 13:30
432 285.7 0.94 0.268
10.26 13:35
429 244 1.15 0.280
10.22 16:23 15.8 5.39 227 262 1.12 0.293
10.23 16:43 18.4
173
223.6 2.2 0.491 10.23 16:45 18.4
170
227.3 2.08 0.472 10.23 17:08 17.9 1.94 107 299.2 0 停机
1/3 10.26 13:03 15.7 0.54 447
235.7 3.81 0.898 10.22 16:26 15.9 4.71 227
停机
10.19 16:18 13.9 3.88 217
270.9 2.03 0.549 10.23 16:47 18.3
167
221.7 2.04 0.452 2/3 10.26 13:04 15.7 0.6 455
228.2 3.95 0.901 10.19 16:21 13.9 3.64 184
251.4 1.79 0.450 10.23 16:49 18.3
162
222 1.86 0.412 全部 10.26 13:06 14.7 2.27 460
232 4.02 0.932 10.23 16:51 18.2
158
210.4 1.94 0.408 10.19 16:24 13.8 4.51 156
262.2 1.43 0.374 10# 5块电池板不连续 阴影遮挡 未接优化器 优化器 遮挡情况 实验时间 户外温度 风速 辐照度 电压V 电流A 功率kW 电压V 电流A 功率kW 未遮挡 10.21 10:31 9.0 0.98 454
320.3 5.31 1.700 10.21 10:39 9.5 0.47 456
318.2 5.44 1.731 1/10 10.21 10:55 12.0 2.99 498
330.3 3.01 0.994 1/5 10.21 11:12 12.6 2.6 524
296.4 2.82 0.835 10.22 16:38 15.7
198 265
0.15
1/3 10.21 11:00 12.0 2.44 514
319 2.48 0.791 10.22 16:41 15.6
186 348.6
停机
2/3 10.21 11:16 12.9 1.78 526
282.2 2.82 0.795 全部 10.21 11:19 13.6 2.22 529
273 2.83 0.772 好了,这个支架的实验大致这些,单组串的逆变器调节效果毕竟比集中逆变器要强,功率优化器的效果已经如此明显,尤其是能够增长逆变器运行时间,这是0和1的差别。此外还做了很多其他实验。如长时间对光伏阵列功率优化器实验,做对比参照系;光伏电站发电效率评估等。 言归正题,功率优化器对地面型大型光伏电站提高发电效率达5%以上,5%是长时间平均下来的,在效果峰值时可提高200%~400%。这无疑是光伏运营企业盲目扩张时,更应当注意的一个投资回报捷径。 最后回顾下光伏组件的特性,给看不懂的科普扫盲下。 图为电池组件的IV和PV曲线,可以看出电池组件的特性是当输出电压越高时,输出电流越小;输出电流越大时,输出电压越低。只有电压电流得到理想的匹配关系时,电池组件才能输出最大功率。当辐照度降低时,IMP随着变低,MPP向低压转移。 功率优化器实现的就是,组件电流不够大,被组串短路时,功率优化器进行降压变换,输出更大电流;组件电压偏高功率输不出来时,进行升压变换,优化器输出端电压保持高位,电流匹配组串电流,组件输入端电压降到MPPT位置,从而输出最大功率。 实验绝对原创!! |
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