如何量化光伏電站的質量？

2017-11-14 09:41:42 北極星太陽能光伏網　點擊量：評論 (0)

光伏電站的質量如何進行量化？在近期舉辦的第三屆光伏電站質量高峰論壇上國家發展和改革委員會能源研究所研究員王斯成以能效比（PR）、度電成本（LCOE）和內部收益率（IRR）等之間的關系進行了闡述。光伏電站的質

光伏電站的質量如何進行量化？在近期舉辦的“第三屆光伏電站質量高峰論壇”上國家發展和改革委員會能源研究所研究員王斯成以能效比（PR）、度電成本（LCOE）和內部收益率（IRR）等之間的關系進行了闡述。光伏電站的質量好壞是有評價指標的，而且可以量化光伏電站的質量和效益水平。當然評價指標不是一個單一的指標，是一個綜合的指標體系。

當前國內外光伏系統的評價指標

1、國際通用的PR（能量效率），實際的發電量PRD除以理論發電量PT，光伏電站的能量效率就代表了電站的質量，當然PR高不代表經濟性好!什么是光伏電站質量？質量是壽命期內的高可靠度、壽命期內的高效率，質量的好壞是PR（能量效率）來代表的。

2、年等效利用小時數，光伏電站在同一地區每千瓦發電量，是一個國際上通用非常重要的指標，代表光伏電站的資源利用率，同樣一個地區，同樣裝機量情況下資源利用率不同，代表方案設計的優劣(容配比，太陽跟蹤器等)，但不能反映電站質量。

3、GCR（土地利用率）：光伏組件總面積/電站占地總面積。國內常用每kW占地，是一個輔助性的指標。

4、Availability設備正常運行率：正常運行時間(發電量)/總運行時間 (總發電量)，適用于逆變器和太陽跟蹤器，不適合于光伏陣列。逆變器和跟蹤系統正常運行，是一個非常重要的設備指標。設備正常運行率源自于從風力發電，設備正常運行率能夠有效排查設備制造商的問題。

5、經濟性的指標（LOCE和IRR），是光伏電站最終追求的目標，電站配置再高、技術應用再先進、發表量再多，但是電站成本很高，度電成本并不具有優勢，光伏電站系統的經濟性就會變的很差。

能量效率是跟資源條件差異沒有關系的，在西藏光照資源好，光伏電站發電量自然就多，而在北京的光伏電站發電量少，是北京的光照資源的原因。發電量的多少和能量效率沒有直接的關系，能量效率有效排除了資源的差異，在北京光伏電站的能量效率達到80%，雖然發電量少，照樣比西藏70%的能量效率的光伏電站質量好。

能量效率PR是難以計算精確的，因為PR值的獲取需要三個量，一是裝機功率；二是電網的發電量，而且精確度非常高；三是方陣面的輻射量，光伏電站一年的測試精度、維護程度等的影響,輻射量數據往往難以獲取準確，所以能量效率指標雖然是國際通用指標，也最能夠代表光伏電站的質量，實際效果并不理想，而且戶用系統、分布式光伏很多沒有氣象站，這種情況下很難量化光伏電站的質量。光伏電站質量的量化能到什么程度呢？量化到你的整個效率鏈，一共14個，總體PR值是用所有的效率相乘得到的，因此不但可以定性的整個系統的質量，而且可以分段來說明哪一個段的存在問題，都可以定量化出來。

影響整體PR值得14項影響因素和判定指標

光伏組件光譜失配損失的量化

光譜適配損失，非晶硅(a-Si) 和碲化鎘(CdTe)組件對于光譜分布很敏感，需要進行光譜修正，對于晶體硅(C-Si)和銅銦鎵硒(CIGS)組件不需要，光譜偏離的誤差很小。

光伏組件反射損失的量化

1、陽光入射角在50度以內時反射損失很小，50度以上時隨著入射角增大，反射損失增大; 2、角度因子(縱軸)代表了入射光的比例(陽光入射率) ，越高越好; 3、ar代表了減反射這條藍線，和光伏組件的減反射功能好壞有關，即便入射角達到70%，最好的透過率100%，最差的透過率80%，這也是一個非常重要的指標，來定量化組件的反射損失，

IEA給出的對于PR效率鏈損失的估計預測：遮擋損失：7.4%;積塵：1.9%;反射：2.4%;光譜：0.9%;輻射量：1.5%;溫度：4.6%;失配：0.7%;DC線損：0.7%;逆變器：3.8%;AC線損：0.4%.

光伏系統能效比(PR)的分級

能效比PR代表了光伏系統的質量好壞:是否具備長期運行的可靠性;是否具有光伏系統各個環節長期運行的高效率;排除了當地資源差異的影響;下表判定指標基于晶硅組件，溫升損失8.4%(NOCT電池結溫45度左右)。

最優秀的系統或者集中逆變器一定要大于80%才能算優秀，如果小于75%一定是出了大的問題。

采用系統“功率比”來代替PR(能效比)

并網點某一時刻，只要光強大于一定值，測量并網點或者逆變器的逆變單元功率，同時測量你的光照面的輻射程度，測出來后把并網點的功率進行溫度和光強修正，修正到你的STC條件，實際并網的功率除以你的初裝功率，就是功率轉換率，可以代替PR值，因為PR值跟時間軸相關，功率轉換率是某一個點，包括了效益鏈上所有的因素在里面，很多因素是不跟時間相關的，如逆變器效率、直流線損、屋子遮擋等。

測試條件:在沒有限功率運行，朝向一致，光強≥700W/m2。

1)在交流并網點或逆變器輸出測試光伏電站輸出功率 - Pmeas (kW);

2)同時測試當時的輻照度Gmeas和光伏電池溫度TC;

3)將實測交流功率修正到STC條件，得到修正功率:Pcorr-STC

Responsivity(功率轉換率)=Pcorr-STC/Prat-STC(Prat-STC是光伏組件額定功率之和)

Pcorr-STC=Pmeas/((Gmeas/GTRC)[1+δ(TC-TTRC)]) IEC61724-4

4)準確統計組件額定功率之和(電站的或逆變單元的)-Prat-STC(kW);

5)電站(逆變單元)的功率比: Pcorr-STC/Prat-STC(應當不低于85%)

功率比的特點:

1)可以準確測試，避免了輻射量測試不準的問題;

2)適用于不同朝向和不同運行方式的系統，只要被測單元內的光伏方陣具有相同朝向或相同運行方式即可;

3)功率比中包括了:光伏組件功率衰降，積塵損失，光譜損失，反射損失，失配損失，交直流線損，逆變器效率，變壓器效率，即時的故障損失。不包括:溫升損失，逆變器死區損失，早晚遮擋，棄光，停機等與時間相關的損失；

4)適用于所有光伏電站的質量對比，也包括不同氣候區光伏電站的質量比較；

5)可以分解到9個效率項進行測試，找出原因。

因為功率比是進行了溫度修正，所以沒有溫度損失，因此功率比的指標要相對較高。現場就能知道你的系統質量到底怎么樣，包括戶用系統。如果低于82%，系統一定存在問題。對于任何系統，如果沒有PR值、沒有準確的輻射量的數據，就可以用功率比，利用修正過的光照劑現場5分鐘就知道結果，對于問題分析可以通過測9個效率項找出問題。

電站測試項目和判定指標

上述都是電器質量，另外安全性測試、電網接入的測試等也非常重要，整個加起來，需要測量23個測試項（如下圖），才能夠定量化整個電站的質量水平。

1、IR：只分析，不判定；

2、積塵：依據電站設定值；

3、溫升：只測試，不判定；

4、組件衰減：國能綜新能（2015）51號文；

5、EL：只分析，不判定；

6、故障分析，統計比例；

7、2段失配損失不大于3.0%；

8、直流線損：建筑光伏技術規范（JGJ203-2010）2%，Sandia光伏設計手冊3%；組件間線損可忽略。

9、遮擋損失：依據GB/T50797-2012；

10、交流線損：依照直流線損；

11、逆變器中國效率：國能綜新能（2015）51號文；

12、絕緣電阻：IEC62446-1（2016）；

13、接地電阻依據GB/T32512-2016；接地連續性：依據IEC61730-2（2004）；

14、電能質量（可選）：GB/T29319-2012；

光伏電站驗收不僅僅測試電氣效率鏈，還要有缺陷測試（IR，EL，二極管抽測），安全性測試（接地電阻、連續性、孤島、電氣間隙等），電網接入特性（電能質量、高低電壓穿越、有功/無功等）。

度電成本LCOE和財務內部收益率IRR

LCOE是壽命期成本/壽命期發電量 (元/kWh)，它跟IRR是有差別的，對于具體的項目來說，一定是用IRR，因為IRR包括了電價因素、利息、貸款、貸款比例和整個項目的投資回收收益率，而LCOELCOE是國際上通用的用于橫向比較的成本指標(不是電價)，不具備這樣的功能，LCOE是互相比較的，早期提出用于不同的發電比較，水力發電、火力發電、光伏發電等，是最客觀的經濟性的比較，對于光伏發電實際上是一個簡化的公式，光伏發電沒有燃料成本，全壽命期的發電量除以整個全壽命期的成本加全投資，不包含上網電價、補貼、貸款利息、稅收、收益等因素，就是你的全投資除以你的壽命期的發電量。當電站經過一年后做驗收，就需要做這個比較，系統的PR值、首年發電量、占地面積、土地租金、運行維護成本、初始投資。

以大同為例，初投資比較高，能量比較低，首年組件衰降率比較高，推算整個20年發電量，電價高于投資低的電站，如果加上跟蹤系統，雖然初投資增加了約16.5%，但是發電量增加了20%，最終的度電成本降低，所以不能只看PR值，如拉薩，雖然投資、運行維護一樣，但是發電量高，成本就會降到3毛。另外，不能只看發電量，拉薩的固定式發電量最高，大同的跟蹤式發電量同樣非常高，但是大同的跟蹤式的成本增加了15%，度電成本超過了4毛，所以度電成本跟收益、投入也有關系。因此評價一個光伏電站，不但要評價它的質量、安全性、并網特性，還要考慮LCOE度電成本，這樣才能客觀的評價，光伏電站最終的追求目標是LCOE度電成本低，所以PR值高并不能代表度電成本低，PR值一樣的電站，度電成本可能完全不一樣。因此光是PR值是不夠的，光是資源利用率也是不夠的，一定要考慮度電成本。

對于光伏系統驗收和性能評估的個人觀點

1、對于監控系統完備的大型光伏電站，建議采用“PR”值來定量評估系統的質量，并認真完成14個效率測試項；

2、對于沒有輻射量數據的分布式建筑光伏，如戶用系統，可以用“功率比”代替PR ：修正AC功率與光伏組件額定總功率對比得到“功率比”。最大優點是避免了輻射量測試不準的問題。也必須對各環節的效率和損失進行測試（9個效率測試項）；

3、同一資源區，用“等效利用小時數-Yield”（ kWh/kW ）評判項目的優劣（并網點的發電量/并網點的交流額定功率）。簡單易行；

4、用“正常運行率-Availability”來評判太陽跟蹤器和逆變器的可靠性；

5、GCR（土地利用率）或者kW占地：只能作為輔助判定參數；

6、對于光伏電站經濟性的評估和對比，應采用“LCOE”，比較不同電站的度電成本。要求提供：1）運行期發電量；2）項目全投資額；3）第一年的運行維護費用。