装了光伏电站之后【hòu】,用户【hù】最【zuì】关心的问题当然是电站收益,而电站收益究【jiū】竟【jìng】会有多少,那【nà】就得从电站的发电量【liàng】来体现了,对于一【yī】年的发电【diàn】量究竟【jìng】有多【duō】少【shǎo】,行业内普遍按照系统损耗20%-25%来估算的,那这个损耗值【zhí】是【shì】从哪里来【lái】的呢?

要估算光【guāng】伏电站【zhàn】的输出【chū】电能,还需要考虑很多的因【yīn】素,有温度、灰尘和污染、遮挡、组件朝【cháo】向和倾角、逆变器效率、线缆损【sǔn】耗等等的因素【sù】,光伏电站的【de】输出【chū】是【shì】综【zōng】合了以上的因素所决定的。所有的这些因【yīn】素都会对光伏电站造成或多或【huò】少的【de】降额,才会【huì】导致光伏【fú】系【xì】统输【shū】出电【diàn】能的【de】损失,以【yǐ】下从【cóng】五个因素的【de】综合影响【xiǎng】来看【kàn】看【kàn】这些损失是【shì】怎么产生的,我们又该如何去减少【shǎo】系统【tǒng】损失。

 1、光伏组件的温度损耗

光伏组件工作温度对其输出功率具【jù】有很大的【de】影响,高工作温【wēn】度会导致【zhì】功率损耗。温度对输【shū】出【chū】的【de】影响因组件而不同,可以使用组件厂商数据【jù】表提【tí】供的温度系数进【jìn】行计算,组件规格【gé】书里一般都会提供【gòng】一个叫【jiào】功率温度系数的参数,这个参数是个负值,表【biǎo】明组件【jiàn】的功【gōng】率【lǜ】是随着【zhe】温度上升【shēng】而【ér】下降的【de】, 根【gēn】据这个【gè】参数可【kě】以计算【suàn】出组件【jiàn】计及温度时的综合效率。

案例:河南郑州(北纬34.48,东经113.39)

组件【jiàn】使用【yòng】晶科280W组件,组件最【zuì】大功【gōng】率温度系数为-0.40%/℃,从NASA的数据库【kù】可【kě】查询到河【hé】南郑州年平均环境温【wēn】度为【wéi】15.3℃。

【深度解析】为什么光伏电站发电量达不到理论值?

图一,组件规格参数

 

【深度解析】为什么光伏电站发电量达不到理论值?

图二,郑州年平均气温

 

【深度解析】为什么光伏电站发电量达不到理论值?

光伏组【zǔ】件要【yào】注【zhù】意散热,在一些彩【cǎi】钢瓦屋顶,光伏组件和彩【cǎi】钢瓦不要贴得太紧,要适当留有间距【jù】,以【yǐ】利【lì】于组件通风散热。有条件的地【dì】方【fāng】,还【hái】可【kě】以加风扇或【huò】者喷水雾【wù】散热。

 2、灰尘、落叶、鸟粪和其它脏污

组件上长期暴露在室外,时间长了会【huì】有灰尘的堆积,或者有落【luò】叶,鸟【niǎo】粪等等的覆盖,从【cóng】而导致【zhì】组件【jiàn】接收的光照减弱,导致输【shū】出【chū】功率下降【jiàng】,而如果组件附【fù】近有大树,烟冲、水箱等形成遮挡,组件的输【shū】出功率会【huì】有更大的下【xià】降,这个是可以【yǐ】避免的;而灰【huī】尘覆盖造成的功【gōng】率损失【shī】,不同【tóng】的环境会【huì】有【yǒu】差异,灰尘大,环境质【zhì】量【liàng】差的的地方有个10%的功率损【sǔn】失,降【jiàng】雨【yǔ】多的【de】地方会有个5%的损失,灰【huī】尘遮挡的【de】降额【é】因子取值fdirty=0.95

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灰【huī】尘和污染【rǎn】产生【shēng】的降额也是不能忽视的,在一些【xiē】降雨少且污染严重【chóng】的地【dì】方,灰尘遮挡导致的功率【lǜ】损失是相当大的,需要定期进行【háng】组件清洗【xǐ】,目【mù】前已经有组件【jiàn】清扫机【jī】器【qì】人面世(上图【tú】左【zuǒ】),可见组件清【qīng】洗的重要性。

 3、组件的朝向和倾角

组件的安装,有【yǒu】个最佳朝向及【jí】倾【qīng】角,朝向按北半球朝南,南【nán】半【bàn】球朝北安装的规则,中国处于北【běi】半球,所以最佳朝向是朝南安装,倾角【jiǎo】是【shì】根【gēn】据当地纬度确定,一般来说【shuō】安【ān】装倾角按照当地纬【wěi】度值最【zuì】佳【jiā】,而偏离了最佳朝向及倾角都【dōu】会带来一定的发【fā】电量损失【shī】。

以河【hé】南郑【zhèng】州为例,地位经纬度为北纬36°,东经116°。下图给出不同朝向倾【qīng】角的发电量值,按照最佳倾角【jiǎo】最佳【jiā】发电【diàn】量的百分比表示【shì】。

【深度解析】为什么光伏电站发电量达不到理论值?

上图可看出,偏离最佳角度的安装会造成不同程度的发电量损失。

另外【wài】,需【xū】要注意【yì】一点,偏离最佳倾角【jiǎo】后【hòu】,倾角越低,组件的积灰更严重,雨水冲刷【shuā】能力【lì】也会减弱,发电【diàn】量损失会比上表要【yào】稍大【dà】。以安装在平面方位角【jiǎo】为20°,平面倾角为40°为例【lì】,朝向倾角引起的降额因【yīn】子取值为fangle=0.98

 4、逆变器效率

逆变器作为光伏系统的心脏,是不不可少的一个部件【jiàn】,逆变【biàn】器内部由于电子器件和电【diàn】感元件的热损【sǔn】耗,也会出现功率【lǜ】损耗,功率损耗通过厂商【shāng】给出的数据【jù】参【cān】数可【kě】以找到,反应【yīng】到数【shù】据手册【cè】上【shàng】以转【zhuǎn】换效率来表【biǎo】现逆【nì】变器的功率【lǜ】损【sǔn】耗。

【深度解析】为什么光伏电站发电量达不到理论值?

这个【gè】值表示的是逆变器【qì】工作时【shí】达到的最大效率【lǜ】值,在实际运行中,由于输【shū】入功【gōng】率、负载率及输【shū】入电压【yā】的不同,也会导致不一【yī】样的转【zhuǎn】换效【xiào】率,这里取逆变器损耗在4%,逆变器降额因子取值finv=0.96。

【深度解析】为什么光伏电站发电量达不到理论值?

此外,逆变器【qì】的效【xiào】率还依【yī】赖本身的工作温度【dù】,这个组件因【yīn】温度功率出现损坏道理是【shì】 一【yī】样【yàng】的,但是逆变器的【de】影响相对【duì】会小一点。所以,逆变【biàn】器室内安装的话,需【xū】要安装【zhuāng】在凉爽通风【fēng】的地方【fāng】,室【shì】外尽量安装在背阳【yáng】的地方,避开太阳直射,尽量加装遮阳的【de】护板。

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 5、交直流电缆损耗及触点损耗

线【xiàn】缆损耗是不可避免的【de】,但是光伏系统应该【gāi】要【yào】尽量减小【xiǎo】这种【zhǒng】损耗,按工程经验,直流线【xiàn】损按2%计【jì】取【qǔ】,而【ér】电站【zhàn】都采用就近并网原则,交流侧线【xiàn】损较小【xiǎo】,按工【gōng】程经验,交【jiāo】流线损【sǔn】按【àn】1%计取,另外加上交直流【liú】侧端子连接带来的触【chù】点损耗【hào】有1%的损耗值,整体这种【zhǒng】损耗达到5%,而这是【shì】在正常【cháng】使【shǐ】用线缆规【guī】格及端子【zǐ】的情况下,如果使【shǐ】用不符合要求的线缆【lǎn】跟接线端子,可能还会带来更大损耗,甚【shèn】至还会有发生火灾的风险。

在光伏【fú】系统当中【zhōng】,直【zhí】流侧【cè】要使用光伏专用电缆,交【jiāo】流【liú】侧使用满足输【shū】出电流的线缆,直流端子要使【shǐ】用厂家原【yuán】装配置的MC4/H4端【duān】子。

【深度解析】为什么光伏电站发电量达不到理论值?

使用不匹配的端【duān】子【zǐ】对接、压线不紧等【děng】安装不规范的操作都【dōu】有【yǒu】可能导致损耗加大,严重【chóng】的还会烧【shāo】毁逆【nì】变器【qì】,线损及触点【diǎn】损耗的降额因子取【qǔ】值fline=0.95

【深度解析】为什么光伏电站发电量达不到理论值?

通过上面列出的降【jiàng】额【é】因【yīn】子,系【xì】统损耗必须予以考【kǎo】虑,由系统【tǒng】损耗引起的降额【é】因子可通过【guò】所【suǒ】有降因子相乘得到【dào】,因此系统的整体【tǐ】损耗为

ftemp×fdirty×fangle×finv×fline=0.9388×0.95×0.98×0.96×0.95=0.80,对于【yú】上面【miàn】的规定而言,系统效【xiào】率将是【shì】80%,系统损耗为【wéi】20%。

通过【guò】查询美国【guó】太空总【zǒng】署NASA气象数据【jù】查询网,可【kě】知道郑州在最佳【jiā】倾角处平均【jun1】每天的太阳峰时【shí】数为4.43,该数【shù】字乘以365可【kě】确定【dìng】出【chū】年辐射量为1617KWH/㎡/年。

以【yǐ】一【yī】套10KW电站【zhàn】为例,计及系统损【sǔn】耗,10KW电【diàn】站一年【nián】的整体输出电【diàn】能为:1617KWH/㎡/年×10KW×0.80=12936度

 总结

以上为系统损【sǔn】耗的【de】估算方法,当【dāng】然很【hěn】多损【sǔn】耗其实都可以【yǐ】通过一些改善措【cuò】施来进行【háng】优化,从而降低【dī】这样的损【sǔn】耗,比如【rú】安【ān】装规范化,组件常常进行清扫【sǎo】,避开遮挡、尽量以最佳角度进【jìn】行组件【jiàn】安装等【děng】。另外还有一点是系统【tǒng】故障导【dǎo】致的【de】电量损失本文并未计入【rù】,所以【yǐ】在系【xì】统【tǒng】安装时尽量【liàng】选用国内知名品牌的组件及逆变器【qì】,尽量减低故障【zhàng】率,保证系统输出电能最【zuì】大化。

 

 

来源:古瑞瓦特