[发明专利]一种光伏组件与逆变器最优容配比的设计方法

说明书

本发明公开了一种光伏组件与逆变器最优容配比的设计方法，通过分析代表地区环境温度、辐照强度对逆变器元器件工作温度的影响，结合光伏组件与逆变器容配比，建立光伏逆变器元件工作温失效概率的计算方法；同时分析辐照强度对容配比影响，综合发电量超配损失、逆变器初始成本、逆变器失效后更换成本三点设计光伏组件与逆变器最优容配比。本发明通过综合光伏逆变器效率，失效概率与系统硬件成本，提出最优光伏发电成本的组件、逆变器匹配方法，避免考虑某一单独因素造成系统可靠性低或综合成本过高问题，为光伏系统精细设计提供了新思路。

技术领域

本发明涉及一种光伏组件与逆变器最优容配比的设计方法，属于光伏系统的优化设计技术领域。

背景技术

光伏组件与逆变器容配比的合理设计将降低光伏系统投资成本，提升系统发电性能。目前容配比设计通常只考虑光伏系统所在地辐照条件，从功率匹配、与逆变器初始成本分析，建立优化方法。而逆变器可靠性与寿命是影响其生命周期内成本的重要因素，电力电子设备的生命周期的可靠性很大程度上取决于运作温度,以及输入光伏组件负荷和环境条件。在逆变器中，风扇和散热片是用来减轻加热组件温度为了提高长期可靠性，光伏逆变器的平均故障间隔时间(MTBF)有关与其元器件工作温度相关。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种光伏组件与逆变器最优容配比的设计方法，综合考虑光伏逆变器效率，失效概率与系统硬件成本，避免考虑某一单独因素造成系统可靠性低或综合成本过高问题，为光伏系统精细设计提供了新思路。

为达到上述目的，本发明提供一种光伏组件与逆变器最优容配比的设计方法，包括以下步骤：

1)当辐照度不变、组件温度上升时，获取组件实际工作的电流和电压，分析组件温度对组件输出功率的影响；

2)对典型地区年辐照强度采样，分析典型地区辐照强度对组件输出功率的影响；

3)考虑组件温度和辐照强度对发电量的影响，计算最佳功率点的电流I_m和电压V_m以及短路电流I_sc和开路电压V_oc；

4)根据步骤3)的计算结果，求解任意时刻光伏电站的实际输出功率P_m以及发电量Q，从而得到主动超配的初始容配比R_m；

5)计算不同环境温度、负载率下IGBT温升；

6)根据步骤5)的IGBT温升，计算IGBT实际工作温度寿命；

7)计算不同环境温度、负载率下电容的温升；

8)运用阿伦纽斯模型计算电容寿命；

9)考虑波纹电流影响以及环境温度与电容实际工作温度之间的关系，对电容寿命进行修正；

10)结合LCOE建立系统配比优化模型；

11)比较IGBT与电容寿命，取IGBT与电容寿命小者为逆变器超配后负载率上升后的有效寿命，将逆变器初始成本以及逆变器失效后更换成本代入系统配比优化模型中，分析逆变器失效对超配设计的影响；

12)以步骤4)中的主动超配的初始容配比作为起始容配比，以单位组件为步长进行超配，至度电成本明显上升结束计算，通过比较不同容配比下的度电成本，以最小度电成本为原则获得最优容配比设计。

前述的步骤3)中，计算如下：