部分光伏电站的组件容量存在超配的设计，而超配的比例究竟怎么确定，尚未见到定量分析的报道。本文将根据A地区辐射数据进行分析后，拟合出电站的全年发电功率，并计算不同超配值情况下的电站新增发电量与新增投资的关系，以确定合理的超配值。
问题一：首先什么是超配比？
超配即是光伏组件容量与逆变器容量比例，大于1即说明光伏组件容量大于逆变器容量。
问题二：国内所有光伏电站都进行太阳能辐射数据观测吗？
根据《光伏发电站设计规范》(GB50797-2012)的要求：“当利用现场广策数据进行太阳能分析时，现场观测数据应连续，且不应小于一年”。国内光伏电站建设周期较短，大部分项目的太阳辐射观测数据未满一年或采用附近场址数据。
问题三：太阳能辐射数据观测有必要吗？
阅读完本文，您将有一个答案。同时太阳能辐射数据的不止本文中一个用处或功能。
一、A地区实测辐射数据分析
本文采用A地区实测辐射数据为：数据的采样时间为1min，该地区的全年水平面总辐射量为6262.5MJ/m2。逐月、月代表日逐时的辐射量如下（数据已调整为真太阳时）：
图1该地区逐月总辐射量直方图
图2该地区逐月代表日总辐射值分布图
问题四：A地区辐射量最大的月份是什么时候？
A地区月总辐射量最大值发生在春夏换季的5月；
问题五：A地区辐射量年内变化趋势是什么？
A地区年代表日总辐射值的极大值差异小，4个代表日差异为日照时长；且全年月总辐射量较平均，有利于光伏电站出力；
问题六：太阳常数是1367W/m2，A地区是否存在总辐射值超过1000W/m2的现场发生？是否存在接近1367W/m2的现象？
A地区5~8月的正午（真太阳时）存在总辐射值超过1000W/m2的情况发生，根据对数据的分析。超过总辐射值超过1200W/m2在6月时候发生。
二、不同容量配置比值的计算
根据经典理论的实测辐射数据可计算出光伏电站全年逐时（分钟）的发电功率。
为探究上述问题，在计算时我们采用如下不同的组合：
（1）光伏组件容量与逆变器容量超配值为1、1.05、1.1、1.15、1.20进行计算；
（2）考虑到各光伏电站实际的效率存在差异，光伏组件至逆变器直流母线的效率分别取80%、85%进行计算；
（3）考虑到部分逆变器允许短时超发的能力，分别计算逆变器超过100%、105%、110%标称功率的能量占比；
（4）投资总价分别按照7.5元/W（其中组件价格3.5元/W）、8元/W（其中组件价格4元/W）进行计算（注释：该价格仅为计算提供一个参考，让读者了解分析思路）；
（5）根据上述计算结果，再综合计算因超配增发的功率与不同效率值、逆变器不同的超发能力而限电的最终增发的功率比值；
（6）综合步骤（4）、（5）的计算结论，完成△发电量与△投资的比值。
上述计算结论绘制下图，其中各模型为：
图3不同条件下△发电量/△投资分布曲线
三、分析结论及建议
问题七：A地区光伏组件容量与逆变器容量超配值合理取值应该是多少？
1）从模型一～二结果可以看出：不论逆变器是否具有超发能力，最优容量配比均大于1。当逆变器分别具有100％、105％、110％的超发能力时，其最优容量超配值分别为1.05、1.1、1.15。
2）从模型三～四结果可以看出：当逆变器分别具有100％、105％、110％的超发能力时，其最优容量超配值分别为1（即此时再增加光伏组件容量，其收益反而降低）、1～1.05、1.05～1.1。
3）电站效率的高低直接影响最优容量配比。当电站的效率提高后，最后容量超配值将减小。在电站将减少光伏组件的投入而降低初投资，同时还可提高电站的收益。
4）A地区的光伏电站最优容量超配值不宜大于1.2。在模型一、二中：当最优容量超配值大于1.15时，发电量的增长将低于投资的增长；模型三、四中：当大于1.1时，将出现上述情况。
问题八：再问大家一下，太阳能辐射数据观测有必要吗？
1）只有完成场址所在地的太阳能资源的实测工作，才可以完成上述计算与分析。
2）电站在设备选型时，应结合当地的太阳能资源情况。合理选用具备短时超发能力的逆变器。根据前文的分析结果，A地区的逆变器选型可要求其具备110％的短时超发能力（其超发时间的要求可根据该地区的实测太阳能资源进行统计分析）。在110％的超发能力下，模型一～二中的光伏电站可采用的最优容量超配值为1.15，相应增加的发电量的为11.53％。
3）光伏电站最优容量超配值是综合当地太阳能资源、电站效率取值、逆变器超发能力、电站的综合单价以及光伏组件单价等因素。光伏电站最优容量超配值应在设计前期结合上述各值进行分析，以争取电站的最佳投入、最优收益的效果。
陈祥 云南省电力设计院
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