【深度解析】為什么光伏電站發(fā)電量達(dá)不到理論值？

2018-01-16 11:04:38 深圳古瑞瓦特新能源股份有限公司　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

裝了光伏電站之后，用戶最關(guān)心的問(wèn)題當(dāng)然是電站收益，而電站收益究竟會(huì)有多少，那就得從電站的發(fā)電量來(lái)體現(xiàn)了，對(duì)于一年的發(fā)電量究竟有多少

裝了光伏電站之后，用戶最關(guān)心的問(wèn)題當(dāng)然是電站收益，而電站收益究竟會(huì)有多少，那就得從電站的發(fā)電量來(lái)體現(xiàn)了，對(duì)于一年的發(fā)電量究竟有多少，行業(yè)內(nèi)普遍按照系統(tǒng)損耗20%-25%來(lái)估算的，那這個(gè)損耗值是從哪里來(lái)的呢？

要估算光伏電站的輸出電能，還需要考慮很多的因素，有溫度、灰塵和污染、遮擋、組件朝向和傾角、逆變器效率、線纜損耗等等的因素，光伏電站的輸出是綜合了以上的因素所決定的。所有的這些因素都會(huì)對(duì)光伏電站造成或多或少的降額，才會(huì)導(dǎo)致光伏系統(tǒng)輸出電能的損失，以下從五個(gè)因素的綜合影響來(lái)看看這些損失是怎么產(chǎn)生的，我們又該如何去減少系統(tǒng)損失。

1、光伏組件的溫度損耗

光伏組件工作溫度對(duì)其輸出功率具有很大的影響，高工作溫度會(huì)導(dǎo)致功率損耗。溫度對(duì)輸出的影響因組件而不同，可以使用組件廠商數(shù)據(jù)表提供的溫度系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，組件規(guī)格書(shū)里一般都會(huì)提供一個(gè)叫功率溫度系數(shù)的參數(shù)，這個(gè)參數(shù)是個(gè)負(fù)值，表明組件的功率是隨著溫度上升而下降的，根據(jù)這個(gè)參數(shù)可以計(jì)算出組件計(jì)及溫度時(shí)的綜合效率。

案例：河南鄭州（北緯34.48，東經(jīng)113.39）

組件使用晶科280W組件，組件最大功率溫度系數(shù)為-0.40%/℃，從NASA的數(shù)據(jù)庫(kù)可查詢到河南鄭州年平均環(huán)境溫度為15.3℃。

光伏組件要注意散熱，在一些彩鋼瓦屋頂，光伏組件和彩鋼瓦不要貼得太緊，要適當(dāng)留有間距，以利于組件通風(fēng)散熱。有條件的地方，還可以加風(fēng)扇或者噴水霧散熱。

2、灰塵、落葉、鳥(niǎo)糞和其它臟污

組件上長(zhǎng)期暴露在室外，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)有灰塵的堆積，或者有落葉，鳥(niǎo)糞等等的覆蓋，從而導(dǎo)致組件接收的光照減弱，導(dǎo)致輸出功率下降，而如果組件附近有大樹(shù)，煙沖、水箱等形成遮擋，組件的輸出功率會(huì)有更大的下降，這個(gè)是可以避免的；而灰塵覆蓋造成的功率損失，不同的環(huán)境會(huì)有差異，灰塵大，環(huán)境質(zhì)量差的的地方有個(gè)10%的功率損失，降雨多的地方會(huì)有個(gè)5%的損失，灰塵遮擋的降額因子取值fdirty=0.95

灰塵和污染產(chǎn)生的降額也是不能忽視的，在一些降雨少且污染嚴(yán)重的地方，灰塵遮擋導(dǎo)致的功率損失是相當(dāng)大的，需要定期進(jìn)行組件清洗，目前已經(jīng)有組件清掃機(jī)器人面世（上圖左），可見(jiàn)組件清洗的重要性。

3、組件的朝向和傾角

組件的安裝，有個(gè)最佳朝向及傾角，朝向按北半球朝南，南半球朝北安裝的規(guī)則，中國(guó)處于北半球，所以最佳朝向是朝南安裝，傾角是根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥却_定，一般來(lái)說(shuō)安裝傾角按照當(dāng)?shù)鼐暥戎底罴眩x了最佳朝向及傾角都會(huì)帶來(lái)一定的發(fā)電量損失。

以河南鄭州為例，地位經(jīng)緯度為北緯36°，東經(jīng)116°。下圖給出不同朝向傾角的發(fā)電量值，按照最佳傾角最佳發(fā)電量的百分比表示。

上圖可看出，偏離最佳角度的安裝會(huì)造成不同程度的發(fā)電量損失。

另外，需要注意一點(diǎn)，偏離最佳傾角后，傾角越低，組件的積灰更嚴(yán)重，雨水沖刷能力也會(huì)減弱，發(fā)電量損失會(huì)比上表要稍大。以安裝在平面方位角為20°，平面傾角為40°為例，朝向傾角引起的降額因子取值為fangle=0.98

4、逆變器效率

逆變器作為光伏系統(tǒng)的心臟，是不不可少的一個(gè)部件，逆變器內(nèi)部由于電子器件和電感元件的熱損耗，也會(huì)出現(xiàn)功率損耗，功率損耗通過(guò)廠商給出的數(shù)據(jù)參數(shù)可以找到，反應(yīng)到數(shù)據(jù)手冊(cè)上以轉(zhuǎn)換效率來(lái)表現(xiàn)逆變器的功率損耗。

這個(gè)值表示的是逆變器工作時(shí)達(dá)到的最大效率值，在實(shí)際運(yùn)行中，由于輸入功率、負(fù)載率及輸入電壓的不同，也會(huì)導(dǎo)致不一樣的轉(zhuǎn)換效率，這里取逆變器損耗在4%，逆變器降額因子取值finv=0.96。

此外，逆變器的效率還依賴本身的工作溫度，這個(gè)組件因溫度功率出現(xiàn)損壞道理是一樣的，但是逆變器的影響相對(duì)會(huì)小一點(diǎn)。所以，逆變器室內(nèi)安裝的話，需要安裝在涼爽通風(fēng)的地方，室外盡量安裝在背陽(yáng)的地方，避開(kāi)太陽(yáng)直射，盡量加裝遮陽(yáng)的護(hù)板。

5、交直流電纜損耗及觸點(diǎn)損耗

線纜損耗是不可避免的，但是光伏系統(tǒng)應(yīng)該要盡量減小這種損耗，按工程經(jīng)驗(yàn)，直流線損按2%計(jì)取，而電站都采用就近并網(wǎng)原則，交流側(cè)線損較小，按工程經(jīng)驗(yàn)，交流線損按1%計(jì)取，另外加上交直流側(cè)端子連接帶來(lái)的觸點(diǎn)損耗有1%的損耗值，整體這種損耗達(dá)到5%，而這是在正常使用線纜規(guī)格及端子的情況下，如果使用不符合要求的線纜跟接線端子，可能還會(huì)帶來(lái)更大損耗，甚至還會(huì)有發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

在光伏系統(tǒng)當(dāng)中，直流側(cè)要使用光伏專用電纜，交流側(cè)使用滿足輸出電流的線纜，直流端子要使用廠家原裝配置的MC4/H4端子。

使用不匹配的端子對(duì)接、壓線不緊等安裝不規(guī)范的操作都有可能導(dǎo)致?lián)p耗加大，嚴(yán)重的還會(huì)燒毀逆變器，線損及觸點(diǎn)損耗的降額因子取值fline=0.95。

通過(guò)上面列出的降額因子，系統(tǒng)損耗必須予以考慮，由系統(tǒng)損耗引起的降額因子可通過(guò)所有降因子相乘得到，因此系統(tǒng)的整體損耗為

ftemp×fdirty×fangle×finv×fline=0.9388×0.95×0.98×0.96×0.95=0.80，對(duì)于上面的規(guī)定而言，系統(tǒng)效率將是80%，系統(tǒng)損耗為20%。

通過(guò)查詢美國(guó)太空總署NASA氣象數(shù)據(jù)查詢網(wǎng)，可知道鄭州在最佳傾角處平均每天的太陽(yáng)峰時(shí)數(shù)為4.43，該數(shù)字乘以365可確定出年輻射量為1617KWH/㎡/年。

以一套10KW電站為例，計(jì)及系統(tǒng)損耗，10KW電站一年的整體輸出電能為：1617KWH/㎡/年×10KW×0.80=12936度

總結(jié)

以上為系統(tǒng)損耗的估算方法，當(dāng)然很多損耗其實(shí)都可以通過(guò)一些改善措施來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，從而降低這樣的損耗，比如安裝規(guī)范化，組件常常進(jìn)行清掃，避開(kāi)遮擋、盡量以最佳角度進(jìn)行組件安裝等。另外還有一點(diǎn)是系統(tǒng)故障導(dǎo)致的電量損失本文并未計(jì)入，所以在系統(tǒng)安裝時(shí)盡量選用國(guó)內(nèi)知名品牌的組件及逆變器，盡量減低故障率，保證系統(tǒng)輸出電能最大化。

責(zé)任編輯：lixin

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