功率优化器对电池组件遮挡的提升
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 |
(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!!