這個(gè)參數(shù)主要受以下因素影響:
1、太陽(yáng)輻照強(qiáng)度分布,組件在不同的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度下,組件的實(shí)際效率是不一樣的;
2、系統(tǒng)的配置,逆變器的轉(zhuǎn)換效率也與組件的連接方式和容量有關(guān)系,如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)盡可能提高組串的電壓,那么逆變器的效率會(huì)比較高,線損也會(huì)比較少;
3、環(huán)境溫度,組件在不同的溫度下工作,其光電轉(zhuǎn)換效率也是不同的。
盡管PR值可以反映整個(gè)電站的狀況,但是不同地區(qū)的電站PR值沒有可比性,同一個(gè)電站在不同時(shí)間段PR值有差異也屬于正常情況,而且當(dāng)我們要研究如何提高系統(tǒng)發(fā)電效率或者分析各設(shè)備是否正常工作時(shí),僅有PR值也是不夠的。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),造成PR值偏低的原因有很多種,有些是設(shè)備的質(zhì)量造成的,另一些是設(shè)備之間的配置不合理造成的。所以當(dāng)我們要對(duì)光伏電站進(jìn)行評(píng)估時(shí),就要對(duì)造成光伏電站發(fā)電量損失的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。造成光伏電站發(fā)電量損失的主要環(huán)節(jié)有:
1、逆變器轉(zhuǎn)換損失
通過(guò)測(cè)量逆變器的輸入功率和輸出功率可以測(cè)出逆變器的實(shí)際轉(zhuǎn)換效率。
2、線損
線損包括電流流過(guò)開關(guān)、電纜和保險(xiǎn)絲時(shí)的能量損耗,開關(guān)和保險(xiǎn)絲損耗的能量可以忽略不計(jì),只要計(jì)算電纜的線損就可以,電纜的線損可以通過(guò)計(jì)算電纜的電阻估算出來(lái)。
3、溫度升高造成的損失
晶體硅的功率溫度系數(shù)是-0.38%/K,組件的效率是在25攝氏度時(shí)測(cè)出來(lái)的,一般情況下,組件在工作時(shí)的實(shí)際溫度都會(huì)比25攝氏度。而且不同的地區(qū)環(huán)境溫度不同,風(fēng)速也不同,組件安裝方式也可能不同,造成溫度升高造成的損失也不同。這個(gè)因素造成的能量損失可以通過(guò)測(cè)量組件的工作溫度計(jì)算出來(lái)。
4、低輻照度造成的損失
太陽(yáng)電池組件的理論效率與太陽(yáng)光輻照強(qiáng)度有很大的關(guān)系。組件的效率通??梢杂孟率接?jì)算得到:
其中F.F是填充因子,Isc是組件的短路電流,Voc是組件的開路電壓,At是組件的面積,Pin是光輻照強(qiáng)度。
表1 組件的轉(zhuǎn)換效率與輻照度的關(guān)系
表2 不同輻照強(qiáng)度下組件的效率
5、陰影遮擋損失
在設(shè)計(jì)時(shí),要求組件在全年的早上九點(diǎn)到下午3點(diǎn)這段時(shí)間都不能有陰影遮擋,但過(guò)了這段時(shí)間后,陰影遮擋是允許的。一般來(lái)說(shuō),電站的發(fā)電量都會(huì)受陰影遮擋的影響,只是受影響的程度有差異。由于受太陽(yáng)輻照強(qiáng)度、陰影遮擋面積、組件之間的連接方式等因素的影響,要準(zhǔn)確分析陰影遮擋的損失是不可能的。一般情況下,如果按規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì),陰影遮擋造成的能量損失占總發(fā)電量的比率為0.7左右。如果是不按規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)的,要想估計(jì)能量損失比率,就只能通過(guò)測(cè)量光伏陣列在有陰影遮擋時(shí)的I-V特性曲線,做一個(gè)粗略的估算。
一般情況下,電站在冬至日的時(shí)候是陰影遮擋時(shí)間最長(zhǎng)的,所以我們可以選冬至日來(lái)測(cè)量,比如我們?cè)诙寥障挛?點(diǎn)的時(shí)候,測(cè)出光伏陣列的I—V特性曲線,得到有陰影時(shí)的最大功率,然后再根據(jù)測(cè)出來(lái)的開路電壓和短路電流估算出陣列在沒有陰影遮擋時(shí)的最大功率,然后我們?cè)俟浪汶娬臼荜幱罢趽鯐r(shí)間占總工作時(shí)間的比例,就可以估算出陰影遮擋的能量損失比率了。
在設(shè)計(jì)時(shí),要求組件在全年的早上九點(diǎn)到下午3點(diǎn)這段時(shí)間都不能有陰影遮擋,但過(guò)了這段時(shí)間后,陰影遮擋是允許的。一般來(lái)說(shuō),電站的發(fā)電量都會(huì)受陰影遮擋的影響,只是受影響的程度有差異。由于受太陽(yáng)輻照強(qiáng)度、陰影遮擋面積、組件之間的連接方式等因素的影響,要準(zhǔn)確分析陰影遮擋的損失是不可能的。一般情況下,如果按規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì),陰影遮擋造成的能量損失占總發(fā)電量的比率為0.7左右。如果是不按規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)的,要想估計(jì)能量損失比率,就只能通過(guò)測(cè)量光伏陣列在有陰影遮擋時(shí)的I-V特性曲線,做一個(gè)粗略的估算。
一般情況下,電站在冬至日的時(shí)候是陰影遮擋時(shí)間最長(zhǎng)的,所以我們可以選冬至日來(lái)測(cè)量,比如我們?cè)诙寥障挛?點(diǎn)的時(shí)候,測(cè)出光伏陣列的I—V特性曲線,得到有陰影時(shí)的最大功率,然后再根據(jù)測(cè)出來(lái)的開路電壓和短路電流估算出陣列在沒有陰影遮擋時(shí)的最大功率,然后我們?cè)俟浪汶娬臼荜幱罢趽鯐r(shí)間占總工作時(shí)間的比例,就可以估算出陰影遮擋的能量損失比率了。
6、逆變器的最大功率跟蹤損失
陣列僅在工作電壓等于最大功率點(diǎn)電壓時(shí),輸出功率最大,而且逆變器要不斷的改變電壓值以找到最大功率點(diǎn)電壓,這個(gè)過(guò)程也會(huì)造成能量損失,一般逆變器的靜態(tài)最大功率跟蹤精度為99%。當(dāng)輻照度變化時(shí),陣列的最大功率點(diǎn)電壓也是變化的,由于逆變器最大功率跟蹤的滯后性也會(huì)造成能量損失,通過(guò)軟件可以估算出,逆變器的動(dòng)態(tài)最大功率跟蹤效率約為99%。
7、組件之間的不匹配損失
每塊組件的標(biāo)稱參數(shù)雖然是一致的,但實(shí)際上各組件的輸出特性曲線是有差異的,當(dāng)這些組件通過(guò)串并聯(lián)方式連接時(shí),逆變器只能跟蹤整個(gè)陣列的最大功率點(diǎn),這個(gè)最大功率點(diǎn)不是每一塊組件的最大功率點(diǎn),所以就有了不區(qū)配損失。要研究這個(gè)能量損失,可行的辦法有兩個(gè):測(cè)量每一個(gè)組串的I-V特性曲線,并得到每個(gè)組串的最大功率,得到整個(gè)陣列的理想最大功率P1然后將這些曲線都輸入到電腦軟件中進(jìn)行疊加,形成一條I-V特性曲線,得到整個(gè)陣列的最大功率P2,1-P2/P1就是不匹配損失比率了。
第二個(gè)辦法就是將整個(gè)陣列的I-V曲線測(cè)出來(lái),得到最大功率P3,然后再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的溫度、輻照度,結(jié)合組件的標(biāo)稱功率,計(jì)算出陣列的理論最大功率P4。1-P3/P4就是不匹配損失比率了。
8、灰塵遮擋
電站運(yùn)維人員要不定期對(duì)光伏組件進(jìn)行打掃,以減小灰塵在光伏組件玻璃上的沉積,灰塵遮擋造成的能量損失比率也具有不確定性,不同地區(qū)的差異很大,只有通過(guò)長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)觀察才能得到一般規(guī)律??梢栽诂F(xiàn)場(chǎng)放幾塊玻璃,然后定期對(duì)玻璃進(jìn)行透光率測(cè)試,就可以估算灰塵遮擋造成的能量損失了。
根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和文獻(xiàn)資料,在進(jìn)行電站可行性研究時(shí),光伏電站各環(huán)節(jié)的損失比率估算值如下表所示。當(dāng)然這些值只是默認(rèn)值,估算時(shí)還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況來(lái)調(diào)整。
陣列僅在工作電壓等于最大功率點(diǎn)電壓時(shí),輸出功率最大,而且逆變器要不斷的改變電壓值以找到最大功率點(diǎn)電壓,這個(gè)過(guò)程也會(huì)造成能量損失,一般逆變器的靜態(tài)最大功率跟蹤精度為99%。當(dāng)輻照度變化時(shí),陣列的最大功率點(diǎn)電壓也是變化的,由于逆變器最大功率跟蹤的滯后性也會(huì)造成能量損失,通過(guò)軟件可以估算出,逆變器的動(dòng)態(tài)最大功率跟蹤效率約為99%。
7、組件之間的不匹配損失
每塊組件的標(biāo)稱參數(shù)雖然是一致的,但實(shí)際上各組件的輸出特性曲線是有差異的,當(dāng)這些組件通過(guò)串并聯(lián)方式連接時(shí),逆變器只能跟蹤整個(gè)陣列的最大功率點(diǎn),這個(gè)最大功率點(diǎn)不是每一塊組件的最大功率點(diǎn),所以就有了不區(qū)配損失。要研究這個(gè)能量損失,可行的辦法有兩個(gè):測(cè)量每一個(gè)組串的I-V特性曲線,并得到每個(gè)組串的最大功率,得到整個(gè)陣列的理想最大功率P1然后將這些曲線都輸入到電腦軟件中進(jìn)行疊加,形成一條I-V特性曲線,得到整個(gè)陣列的最大功率P2,1-P2/P1就是不匹配損失比率了。
第二個(gè)辦法就是將整個(gè)陣列的I-V曲線測(cè)出來(lái),得到最大功率P3,然后再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的溫度、輻照度,結(jié)合組件的標(biāo)稱功率,計(jì)算出陣列的理論最大功率P4。1-P3/P4就是不匹配損失比率了。
8、灰塵遮擋
電站運(yùn)維人員要不定期對(duì)光伏組件進(jìn)行打掃,以減小灰塵在光伏組件玻璃上的沉積,灰塵遮擋造成的能量損失比率也具有不確定性,不同地區(qū)的差異很大,只有通過(guò)長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)觀察才能得到一般規(guī)律??梢栽诂F(xiàn)場(chǎng)放幾塊玻璃,然后定期對(duì)玻璃進(jìn)行透光率測(cè)試,就可以估算灰塵遮擋造成的能量損失了。
根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和文獻(xiàn)資料,在進(jìn)行電站可行性研究時(shí),光伏電站各環(huán)節(jié)的損失比率估算值如下表所示。當(dāng)然這些值只是默認(rèn)值,估算時(shí)還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況來(lái)調(diào)整。
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羅宇飛:太陽(yáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用專業(yè)碩士,2011畢業(yè)于中山大學(xué),主要從事光伏電站研究、設(shè)計(jì)和檢測(cè)工作。
羅宇飛:太陽(yáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用專業(yè)碩士,2011畢業(yè)于中山大學(xué),主要從事光伏電站研究、設(shè)計(jì)和檢測(cè)工作。