“過去，光伏系統(tǒng)的容量按直流功率定義，而現(xiàn)在則按并網(wǎng)交流功率，過去光伏-逆變器容量比為1：1，現(xiàn)在為1.2：1，甚至更高”這是國內光伏行業(yè)著名專家王斯成老師在一次研討會上給大家介紹的，同時王老師進一步分析說：“通過提高容配比，如10MW光伏電站超配到12MW，每年可增加收益256萬元，新增投資IRR（內部收益率）大于28%。

　　光伏組件容量和逆變器容量比，習慣稱為容配比。光伏應用早期，系統(tǒng)一般按照1:1的容配比設計。在應用研究中發(fā)現(xiàn)，以系統(tǒng)平均化度電成本（LevelizedCostOfElectricity,LCOE）最低為標準衡量系統(tǒng)最優(yōu)，在各種光照條件、組件鋪設傾斜角度等情況下，達到系統(tǒng)最優(yōu)的容配比都大于1:1。也就是說，一定程度的提升光伏組件容量，有利于提升系統(tǒng)的整體經濟效益，這就是我們談的組件超配。

　　合理的容配比設計，需要結合具體項目的情況，綜合考慮，主要影響因素包括輻照度、系統(tǒng)損耗、組件安裝角度等方面，具體分析如下。

　　1、不同區(qū)域輻照度不同

　　根據(jù)國家氣象局風能太陽能評估中心劃分標準，將我國太陽能資源地區(qū)分為四類，不同區(qū)域輻照度差異較大。即使在同一資源地區(qū)，不同地方的全年輻射量也有較大差異。例如，同是I類資源區(qū)的西藏噶爾和青海格爾木，噶爾的全年輻射量為7998MJ/m2，比格爾木的6815MJ/m2高17%。意味著相同的系統(tǒng)配置，即相同的容配比下，噶爾地區(qū)的發(fā)電量比格爾木高17%。若要達到相同的發(fā)電量，可以通過改變容配比來實現(xiàn)。

　　2、系統(tǒng)損耗

　　光伏系統(tǒng)中，能量從太陽輻射到光伏組件，經過直流電纜、匯流箱、直流配電到達逆變器，當中各個環(huán)節(jié)都有損耗。如圖1所示，直流側損耗通常在7-12%左右,逆變器損耗約1-%，總損耗約為8-13%(此處所說的系統(tǒng)損耗不包括逆變器后面的變壓器及線路損耗部分)。

　　也就是說，在組件容量和逆變器容量相等的情況下，由于客觀存在的各種損耗，逆變器實際輸出最大容量只有逆變器額定容量的90%左右，即使在光照最好的時候，逆變器也沒有滿載工作。降低了逆變器和系統(tǒng)的利用率。

　　3、組件安裝角度

　　不同角度安裝的組件所接收到的輻照度不同，如分布式屋頂多采用平鋪的方式，則相同容量的組件，輸出能量比有一定傾角的低。

　　由上分析可見，選擇合適的系統(tǒng)容配比需要考慮諸多因素，為了進一步說明這個問題，這里將超配分為兩部分，一是通過提高組件容量，補償各種原因引起的損耗部分，使逆變器的實際輸出最大功率達到逆變器的額度功率，定義為補償超配。同時進一步提高組件的容量，提高系統(tǒng)滿載工作時間，定義為主動超配。主動超配時，系統(tǒng)在中午光照較好時段存在一定時間的限功率運行，但系統(tǒng)的LCOE達到最低值,即收益最大化。

　　1、補償超配

　　由于光伏系統(tǒng)中的系統(tǒng)損耗客觀存在，通過適當提升組件配比，補償能量在傳輸過程中的系統(tǒng)損耗，使得逆變器可達到滿功率工作的狀態(tài)，這就是光伏系統(tǒng)補償超配方案設計思路。

　　如圖所示，通過將容配比從1:1提升到1.1:1，使得逆變器在光照最好的時候能達到滿載輸出。提高了逆變器的利用率。也降低了系統(tǒng)每W的成本。

　　2、主動超配

　　在補償超配使得逆變器部分時間段達到滿載工作后，繼續(xù)增加光伏組件容量，通過主動延長逆變器滿載工作時間，在增加的組件投入成本和系統(tǒng)發(fā)電收益之間尋找平衡點，實現(xiàn)LCOE最小，這就是光伏系統(tǒng)主動超配方案設計思路。

　　如圖所示，在主動超配的情況下，由于受到逆變器額定功率的影響，在組件實際功率高于逆變器額定功率的時段內，系統(tǒng)將以逆變器額定功率工作；在組件實際功率小于逆變器額定功率的時段內，系統(tǒng)將以組件實際功率工作。最終所產生的系統(tǒng)實際發(fā)電量曲線將出現(xiàn)如圖所示的”削頂“現(xiàn)象。

　　主動超配方案設計，系統(tǒng)會存在部分時間段內處于限發(fā)工作，此段時間內逆變器控制組件工作偏離實際最大功率點。但是，在合適的容配比值下，系統(tǒng)整體的LCOE是最低的，即收益是增加的。

　　補償超配、主動超配與LCOE關系如下所示，LCOE隨著容配比的提高不斷下降，在補償超配點，系統(tǒng)LCOE沒有到達最低值，進一步提高容配比到主動超配點，系統(tǒng)的LCOE達到最低。再繼續(xù)提高容配比后，LCOE則將會升高。因此，主動超配點是系統(tǒng)最佳容配比值。

　　通過合理的超配方案設計，可以實現(xiàn)對光伏系統(tǒng)的優(yōu)化，發(fā)電量進一步提升，系統(tǒng)平均化度電成本（LevelizedCostOfElectricity,LCOE）進一步降低，投資方整體收益進一步提升。

　　在組件超配方案設計中，需要考慮當?shù)毓庹諚l件、系統(tǒng)損耗、鋪設傾斜角度等因素的影響，同時，逆變器的性能和選型也十分重要。集中型逆變器由于單機容量大，過載能力強，比組串型逆變器更適于超配。此外，超配后由于接入逆變器的組件容量提高了，會不會超過逆變器的運行范圍，造成逆變器長期過載運行而影響逆變器安全？限功率運行時，直流電壓會不會超過逆變器的允許范圍？帶著這些疑問，我們做了詳細分析。

　　在光伏系統(tǒng)設計中，光伏組件是以組串為單位接入逆變器的。以常見的地面電站為例，一般每串22塊組件，以每塊組件為250Wp計算，也就是每個組串的功率為5500W。在系統(tǒng)設計中，不論是否進行超配，不論是選用集中型還是組串型，方案都必須滿足每個逆變器所接入的組件容量為5500W的整數(shù)倍數(shù)這一基本要求。

　　以國內市場上主流的30KW額定功率的組串逆變器、和500KW額定功率的集中逆變器，可實現(xiàn)超配的容配比方案進行比較，如表1。

　　表1：組串型和集中型逆變器在相同容配比范圍內可實現(xiàn)的超配方案對比

　　如表1所示，在容配比（容配比=組件功率/逆變器額定功率）0.92到1.50之間，30KW的組串逆變器可現(xiàn)實4種方案，500KW的集中逆變器可實現(xiàn)53種方案；也就是說，在容配比1.5以下，選用30KW的組串型逆變器僅有3種超配方案設計，選用500KW的集中型逆變器則可以有46種超配方案設計，可以滿足不同項目配置的需要。

　　另外，部門廠家的組串式逆變器，直流輸入端子數(shù)量都是按照標準額定容量配置的，無法接入更多的組串數(shù)量，尤其是針對光照資源較差的二三類區(qū)域，容配比可以相對較大的情況下，由于輸入端子數(shù)量的限制，根本無法實現(xiàn)最優(yōu)的容配比，而采用集中型逆變器方案中，因為有直流匯流箱對組串的匯流環(huán)節(jié)，可接入的組串數(shù)量基本不受限制，進行超配方案時非常靈活。

　　超配時，由于組件容量超過逆變器容量，對逆變器的安全運行有哪些影響呢？

　　1、逆變器是否會過載運行

　　補償超配時，去除系統(tǒng)損耗后，逆變器實際輸出的最大功率等于逆變器的額度功率，在逆變器的正常工作范圍內，這很容易理解。而主動超配時，去除系統(tǒng)損耗后，若組件都工作在最大功率點，則將超過逆變器額度功率，會造成逆變器過載運行，甚至會超過逆變器的工作范圍到達逆變器過載保護點，這是不允許的。如何解決這個問題呢？唯一的辦法只有限制組件的輸出，也就是通過逆變器控制，使得組件輸出偏離最大工作點，以確保逆變器輸出不超過其額度功率。由此可見，超配僅增加了逆變器滿載運行的時間，提高了逆變器的利用率。逆變器不會過載運行，也就不會超過逆變器的運行范圍。

　　2、限功率運行時會有哪些影響

　　由組件輸出特性可知，在主動超配時，由于系統(tǒng)部分時間段內出現(xiàn)了限功率運行，逆變器控制組件輸出偏離最大功率點，如下圖所示，當工作點由A點向右偏離到C點時，組件輸出電流減小，輸出電壓將升高。

　　主動超配中限功率運行時，組件工作點偏離

　　由圖1曲線可見，當超配的功率越大，被限制的功率也就越大，每塊組件的輸出電流越小，組件工作點越向右偏移，電壓越大，也就是說，超配功率越大，輸出電壓越高。通過分析計算，可獲得不同容配比下逆變器實際工作電壓如表2所示。可見，當容配比為1.5倍時，逆變器實際工作電壓電壓從MPPT電壓673V抬升到770V，在逆變器的允許工作范圍內。也就是說，即使在超配1.5倍時，系統(tǒng)的直流電壓也不會影響逆變器的安全運行。

　　表2不同超配比例下逆變器實際過電壓

　　通過分析，在系統(tǒng)超配設計過程中，逆變器的選型十分關鍵，集中式逆變器由于單機容量與單個組串容量比值大，過載能力強，因此可方便的進行不同比例的配置，設計靈活，滿足不同區(qū)域容量各異的要求。同時，合理的超配對逆變器及系統(tǒng)的正常工作沒有任何影響，不會超過逆變器的安全運行范圍。