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【獨(dú)家】哪些因素影響了光伏的電站效率?【精華】
日期:2014-08-15   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:oammin 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
哪些因素影響了光伏的電站效率?1

光伏電站的發(fā)電量由三個(gè)因素決定:裝機(jī)容量、峰值小時(shí)數(shù)、系統(tǒng)效率。當(dāng)電站的地點(diǎn)和規(guī)模確定以后,前兩個(gè)因素基本已經(jīng)定了,要想提高發(fā)電量,只能從“系統(tǒng)效率”上下功夫了!
那光伏電站的系統(tǒng)效率應(yīng)該是多少呢?引用王斯成老師ppt中的一個(gè)表格來說明一下。

哪些因素影響了光伏的電站效率?2
 

從這張表中可以看出,雖然不同國家的水平會(huì)有所差異,但隨著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)驗(yàn)的積累,在世界范圍內(nèi),光伏電站的系統(tǒng)效率是不斷提升的。我國的光伏電站基本都是2010s建成地,理論上,80%的系統(tǒng)效率應(yīng)該是一個(gè)平均水平。

然而,大量的實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)證明,我國建成的光伏電站的系統(tǒng)效率都處于一個(gè)非常低的水平。分布式電站由于之前大部分是以金太陽工程的形式建設(shè)的,裝有防逆流裝置,棄電情況較多,暫不討論;據(jù)介紹,我國西部大型地面電站的平均系統(tǒng)效率僅能達(dá)到74%左右。

哪些因素影響了電站的系統(tǒng)效率,動(dòng)了我們的發(fā)電量?我把這些因素分為三類:自然因素、設(shè)備因素、人為因素。

一、自然因素對(duì)系統(tǒng)效率的影響

1、溫度折減

我覺得,對(duì)系統(tǒng)效率影響最大的自然因素就是溫度。溫度系數(shù)是光伏組件非常重要的一個(gè)參數(shù)。一般情況下,晶硅電池的溫度系數(shù)一般是 -0.35~-0.45%/℃,非晶硅電池的溫度系數(shù)一般是-0.2%/℃左右。而光伏組件的溫度并不等于環(huán)境溫度。下圖就是光伏組件輸出功率隨組件溫度的變化情況。
哪些因素影響了光伏的電站效率?3
 
在正午12點(diǎn)附近,圖中光伏組件的溫度達(dá)到60攝氏度左右,光伏組件的輸出功率大約僅有85%左右。

除了光伏組件,當(dāng)溫度升高時(shí),逆變器等電氣設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率也會(huì)隨溫度的升高而降低。

溫度造成的折減,可以根據(jù)光伏組件的溫度系數(shù)和當(dāng)?shù)氐臍鉁剡M(jìn)行估算。

2、不可利用太陽光

我們獲得的總輻射量值,是各種輻射強(qiáng)度的直接輻射、散射輻射、反射輻射的總和,但并不是所有的輻射都能發(fā)電的。比如,逆變器需要再輻照度大于50W/m2時(shí)才能向電網(wǎng)供電,但輻照度在100W/m2以下時(shí)輸出功率極低。

即使在陽光好的西部地區(qū),這部分雖然算到總輻射量數(shù)據(jù)中、但無法利用的太陽能輻射,也能達(dá)到2~3%。

二、設(shè)備因素對(duì)系統(tǒng)效率的影響

我覺得設(shè)備因素是影響光伏系統(tǒng)效率的最主要原因。

1、光伏組件的匹配度

標(biāo)稱偏差也是光伏組件一個(gè)重要參數(shù),一般±3%內(nèi)是可以接受的。這說明,雖然組件的標(biāo)稱參數(shù)是一樣的,但實(shí)際上輸出特性曲線是有差異的,這就造成多個(gè)組件串聯(lián)時(shí)因電流不一致產(chǎn)生的效率降低。目前,像天合、英利等組件廠家,一般采用正偏差來降低由于功率的不匹配性帶來的損失。

2、逆變器、箱變的效率

雖然逆變器技術(shù)規(guī)格書中的歐洲效率是考慮了不同負(fù)載率后的加權(quán)轉(zhuǎn)換效率,但實(shí)際使用中,很少有逆變器能達(dá)到現(xiàn)在普遍使用的98.5%。逆變器在DC變AC的過程中,加權(quán)效率能達(dá)到97.5%應(yīng)該就不錯(cuò)了。

不同逆變器的MPPT跟蹤效果也是不一樣的。當(dāng)最大功率點(diǎn)電壓隨著輻照度變化時(shí),逆變器需要不斷改變電壓值以找到最大功率點(diǎn)電壓,由于跟蹤的滯后性也會(huì)造成能量損失。另外,一個(gè)500kW的逆變器,要跟蹤大約100路組串的MPPT,組串之間的差異會(huì)影響跟蹤的精度。目前,有的逆變器廠家采用多路MPPT的方式,來減少此項(xiàng)損失。

在最大直流輸入電壓范圍內(nèi),盡量的多串聯(lián)組件提高電壓、降低電流,可以提高逆變器的轉(zhuǎn)化效率,同時(shí)降低線損。
箱變將在將升壓的過程中,必然會(huì)有能量損失,這項(xiàng)根據(jù)箱變的參數(shù)來確定,一般1.5%左右。

3、直流線損、交流線損

一個(gè)1MW單元的面積大約3.5~4公頃。要將這么大面積光伏組件發(fā)出的電送到一處地方,就需要很長的直流線路。減少線損的辦法有兩個(gè):選用好的電纜,提高電壓。一般情況下,直流線損可以按2~3%來估算。

交流線路短,線損相對(duì)較少,一般可以按1%來進(jìn)行估算。

4、設(shè)備故障

設(shè)備故障和檢修時(shí)造成系統(tǒng)效率低的一個(gè)重要原因。下圖統(tǒng)計(jì)了光伏電站故障原因,其中一半都是來自于設(shè)備。
哪些因素影響了光伏的電站效率?4
 

三、人為因素對(duì)系統(tǒng)效率的影響

1、設(shè)計(jì)不當(dāng)

設(shè)計(jì)不當(dāng)造成發(fā)電量損失最嚴(yán)重的一項(xiàng)就是“間距設(shè)計(jì)不當(dāng)”。由于目前光伏電站大都采用豎向布置,下沿的少量遮擋往往會(huì)造成整個(gè)組串輸出功率極具下降。據(jù)統(tǒng)計(jì),在一些前后間距偏小的電站,前后遮擋造成的發(fā)電量損失甚至能達(dá)到3%。另外,山地電站除了考慮前后遮擋以外,還要考量東西方向高差所帶來的遮擋。在坡度比較大,而東西間距較小的電站,此項(xiàng)折減可達(dá)到2%。

除了間距以外,我還經(jīng)??吹皆诠夥娬緢?chǎng)區(qū)內(nèi),設(shè)計(jì)有較高的建(構(gòu))筑物,對(duì)周圍的光伏陣列造成遮擋。

2、清潔不及時(shí)

在西北地區(qū),一次沙塵暴可能會(huì)造成發(fā)電量直接降低5%以上;在東部,嚴(yán)重的霧霾天氣時(shí)光伏電站幾乎沒有出力。下圖是清洗前后光伏電站的出力對(duì)比。

哪些因素影響了光伏的電站效率?5
 

可以看出,輻照度越大、陽光的穿透力越強(qiáng),灰塵造成的損失越少。

除了灰塵,積雪如果不及時(shí)清除,也會(huì)對(duì)發(fā)電量造成較大的損失。

除了上述原因以外,光伏組件的衰減過快也是造成發(fā)電量達(dá)不到預(yù)期的重要原因。一般廠家承諾頭兩年衰減不超過2%,10年不超過10%,25年不超過20%。10年和20年的情況我不清楚,據(jù)了解,頭兩年衰減在2%的光伏組件比較少。

總結(jié)一下,光伏電站系統(tǒng)效率損失的原因可以歸納成以下幾條:

自然原因:溫度折減、不可利用太陽光;

設(shè)備原因:光伏組件的匹配度、逆變器、箱變的效率、直流線損、交流線損、設(shè)備故障

人為原因:設(shè)計(jì)不當(dāng)、清潔不及時(shí)

光伏組件衰減速度超出預(yù)期

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來源:陽光工匠光伏網(wǎng)作者:王淑娟
 
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