引言:目前光伏系統發電效率(PR值)普遍在80%左右,而光伏系統發電效率可以直接體現出光伏系統的收益,要確保光伏系統效益最大化,便要針對光伏系統發電效率來進行研究分析。在影響光伏系統發電效率的因素中,囊括了太陽輻射、溫度、組件標稱與實際功率差異的損失,直流線纜、逆變器、交流線纜的損耗,組件失配以及其它系統故障停止并網。所以光伏系統的PR值會在不同的時間段內出現差異。從逆變器應用角度來看,可分為非逆變器影響因素和逆變器可影響因素兩類。
非逆變器影響因素
非逆變器可影響因素包含三種情況:太陽輻射損失、溫度損失、組件標稱與實際功率差異損失。
太陽輻射損失
太陽輻射損失中最關鍵點是光伏電站選址的問題,以下是全球各區域太陽能資源分布圖。
溫度損失
組件各參數在溫度變化情況下的變化趨勢如下表:
從組件廠商提供的規格書來看,組件最大功率的輸出會隨著溫度的上升而降低。
組件標稱與實際功率差異損失
在各大組件廠商所提供的規格表中,都顯示為正功率偏差。那就表明標稱280W組件,在NTC條件下,其Pmax是大于等于280W的。因此,購買正規廠家出售的組件是保證光伏系統PR值的前提和基本。
逆變器影響因素
逆變器影響因素包含4種情況:組件失配損失、直流/交流線纜損失、逆變器損失(逆變器轉換損耗、MPPT損耗)、其它。
組件失配損失
根據組件的功率-電壓(如下圖所示)來看,多塊組件串聯或者多組串并聯的時候,各組件功率-電壓曲線圖不可能完全達到一致,而組件方陣的功率-曲線圖也并不等同于各單塊組件的疊加。如果其總輸出功率值會小于各組件相加之和,那么這就是組件失配導致的功率損失。不管其是否失配損失的原因(組件部分遮擋、組件衰減比例不一致、組件隱裂或損壞),但從逆變器端可提供解決方案來看,使用越少的組件串并聯(更多的MPPT路數)來應對是較好的方法。
按各解決方案區分表格:
根據上述數據可以得出,要解決組件串聯和并聯失配的問題,需付出頗高的成本。并且其逆變器轉換效率偏低,從提升系統PR來看確實是有優勢的。但是結合投資成本來評估,那就需要根據電站運行環境來進行分析。
直流/交流線纜損失
在光伏系統中,組件至逆變器之間會產生直流損耗。逆變器輸出至電力計量表之間會產生交流損耗。按輸電線上的功率功耗分析,
從逆變器選型來看,在相同功率情況下,直流輸入電壓和交流并網電壓越高,其傳輸線路的電流越小,可以降低交直流線纜損耗。從逆變器安裝位置來看,逆變器越靠近組件電氣連接端和并網計量端,線纜損耗越低。另外,為了保證電站的配電安全,務必保證線纜可通過電流要大于系統最大工作電流,并最好留有20%余量。
逆變器損失(逆變器轉換損耗、MPPT損耗)
關于逆變器方面的轉換效率以及MPPT效率定義和分析方面在筆者之前文章 《光伏并網逆變器選型關鍵因素——規格》有詳細介紹。逆變器損耗會影響到PR值的3%-5%,所以選擇一款發電量高的逆變器至關重要。
盛能杰SE 30KTL/36KTL規格效率部分:
其它
以上幾點是指在光伏系統正常工作狀態下,必然的一些損失部分,從光伏電站實際運行來看,也會存在一些其它因素影響,如電力檢修、設備故障,導致電站系統停止并網發電,則會降低光伏系統的PR值。
結語:光伏系統PR值不僅可以直接體現出光伏系統的收益,亦是評估電站的一個重要參數指標。上述分析的影響光伏系統PR值的因素是我們在電站設計、設備選型、電站施工以及后期運維中都起著重要的參考作用。此外,我們所說的電站PR值僅代表其發電收益率,而從電站的長期投資回收來看,仍需結合初始投資和后期的維護。
非逆變器影響因素
非逆變器可影響因素包含三種情況:太陽輻射損失、溫度損失、組件標稱與實際功率差異損失。
太陽輻射損失
太陽輻射損失中最關鍵點是光伏電站選址的問題,以下是全球各區域太陽能資源分布圖。
溫度損失
組件各參數在溫度變化情況下的變化趨勢如下表:
組件標稱與實際功率差異損失
在各大組件廠商所提供的規格表中,都顯示為正功率偏差。那就表明標稱280W組件,在NTC條件下,其Pmax是大于等于280W的。因此,購買正規廠家出售的組件是保證光伏系統PR值的前提和基本。
逆變器影響因素
逆變器影響因素包含4種情況:組件失配損失、直流/交流線纜損失、逆變器損失(逆變器轉換損耗、MPPT損耗)、其它。
組件失配損失
根據組件的功率-電壓(如下圖所示)來看,多塊組件串聯或者多組串并聯的時候,各組件功率-電壓曲線圖不可能完全達到一致,而組件方陣的功率-曲線圖也并不等同于各單塊組件的疊加。如果其總輸出功率值會小于各組件相加之和,那么這就是組件失配導致的功率損失。不管其是否失配損失的原因(組件部分遮擋、組件衰減比例不一致、組件隱裂或損壞),但從逆變器端可提供解決方案來看,使用越少的組件串并聯(更多的MPPT路數)來應對是較好的方法。
按各解決方案區分表格:
根據上述數據可以得出,要解決組件串聯和并聯失配的問題,需付出頗高的成本。并且其逆變器轉換效率偏低,從提升系統PR來看確實是有優勢的。但是結合投資成本來評估,那就需要根據電站運行環境來進行分析。
直流/交流線纜損失
在光伏系統中,組件至逆變器之間會產生直流損耗。逆變器輸出至電力計量表之間會產生交流損耗。按輸電線上的功率功耗分析,
從逆變器選型來看,在相同功率情況下,直流輸入電壓和交流并網電壓越高,其傳輸線路的電流越小,可以降低交直流線纜損耗。從逆變器安裝位置來看,逆變器越靠近組件電氣連接端和并網計量端,線纜損耗越低。另外,為了保證電站的配電安全,務必保證線纜可通過電流要大于系統最大工作電流,并最好留有20%余量。
逆變器損失(逆變器轉換損耗、MPPT損耗)
關于逆變器方面的轉換效率以及MPPT效率定義和分析方面在筆者之前文章 《光伏并網逆變器選型關鍵因素——規格》有詳細介紹。逆變器損耗會影響到PR值的3%-5%,所以選擇一款發電量高的逆變器至關重要。
盛能杰SE 30KTL/36KTL規格效率部分:
其它
以上幾點是指在光伏系統正常工作狀態下,必然的一些損失部分,從光伏電站實際運行來看,也會存在一些其它因素影響,如電力檢修、設備故障,導致電站系統停止并網發電,則會降低光伏系統的PR值。
結語:光伏系統PR值不僅可以直接體現出光伏系統的收益,亦是評估電站的一個重要參數指標。上述分析的影響光伏系統PR值的因素是我們在電站設計、設備選型、電站施工以及后期運維中都起著重要的參考作用。此外,我們所說的電站PR值僅代表其發電收益率,而從電站的長期投資回收來看,仍需結合初始投資和后期的維護。