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        新聞資訊

        【干貨分享】光伏電站發電量為什么達不到理論值?

        作者: 來源: 日期:2018/1/22 9:30:54 人氣:859

        裝了光伏電站之后,用戶最關心的問題當然是電站收益,而電站收益究竟會有多少,那就得從電站的發電量來體現了,對于一年的發電量究竟有多少,行業內普遍按照系統損耗20%-25%來估算的,那這個損耗值是從哪里來的呢?

         

        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對光伏電站造成或多或少的降額,才會導致光伏系統輸出電能的損失,以下從五個因素的綜合影響來看看這些損失是怎么產生的,我們又該如何去減少系統損失。

         

        一,光伏組件的溫度損耗

        光伏組件工作溫度對其輸出功率具有很大的影響,高工作溫度會導致功率損耗。溫度對輸出的影響因組件而不同,可以使用組件廠商數據表提供的溫度系數進行計算,組件規格書里一般都會提供一個叫功率溫度系數的參數,這個參數是個負值,表明組件的功率是隨著溫度上升而下降的, 根據這個參數可以計算出組件計及溫度時的綜合效率。

        █ 案例:河南鄭州(北緯34.48,東經113.39

        組件使用晶科280W組件,組件最大功率溫度系數為-0.40%/℃,NASA的數據庫可查詢到河南鄭州年平均環境溫度為15.3℃。

         

         

        圖一,組件規格參數

         

        圖二,鄭州年平均氣溫

         


        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,要適當留有間距,以利于組件通風散熱。有條件的地方,還可以加風扇或者噴水霧散熱。

         

        二,灰塵、落葉、鳥糞和其它臟污

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

         

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


        三,組件的朝向和傾向

        組件的安裝,有個最佳朝向及傾角,朝向按北半球朝南,南半球朝北安裝的規則,中國處于北半球,所以最佳朝向是朝南安裝,傾角是根據當地緯度確定,一般來說安裝傾角按照當地緯度值最佳,而偏離了最佳朝向及傾角都會帶來一定的發電量損失。

         

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

        上圖可看出,偏離最佳角度的安裝會造成不同程度的發電量損失。

        另外,需要注意一點,偏離最佳傾角后,傾角越低,組件的積灰更嚴重,雨水沖刷能力也會減弱,發電量損失會比上表要稍大。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

         

        四,逆變器效率

        逆變器作為光伏系統的心臟,是不不可少的一個部件,逆變器內部由于電子器件和電感元件的熱損耗,也會出現功率損耗,功率損耗通過廠商給出的數據參數可以找到,反應到數據手冊上以轉換效率來表現逆變器的功率損耗。

        這個值表示的是逆變器工作時達到的最大效率值,在實際運行中,由于輸入功率、負載率及輸入電壓的不同,也會導致不一樣的轉換效率,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,這個組件因溫度功率出現損壞道理是 一樣的,但是逆變器的影響相對會小一點。所以,逆變器室內安裝的話,需要安裝在涼爽通風的地方,室外盡量安裝在背陽的地方,避開太陽直射,盡量加裝遮陽的護板。

        五,交直流電纜損耗及觸點損耗

        線纜損耗是不可避免的,但是光伏系統應該要盡量減小這種損耗,按工程經驗,直流線損按2%計取,而電站都采用就近并網原則,交流側線損較小,按工程經驗,交流線損按1%計取,另外加上交直流側端子連接帶來的觸點損耗有1%的損耗值,整體這種損耗達到5%,而這是在正常使用線纜規格及端子的情況下,如果使用不符合要求的線纜跟接線端子,可能還會帶來更大損耗,甚至還會有發生火災的風險。

         

        在光伏系統當中,直流側要使用光伏專用電纜,交流側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接、壓線不緊等安裝不規范的操作都有可能導致損耗加大,嚴重的還會燒毀逆變器,線損及觸點損耗的降額因子取值fline=0.95。

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

        ftemp×fdirty×fangle×finv×fline=0.9388×0.95×0.98×0.96×0.95=0.80,對于上面的規定而言,系統效率將是80%,系統損耗為20%。

         

        通過查詢美國太空總署NASA氣象數據查詢網,可知道鄭州在最佳傾角處平均每天的太陽峰時數為4.43,該數字乘以365可確定出年輻射量為1617KWH/㎡/年。

         

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

        六,總結

        以上為系統損耗的估算方法,當然很多損耗其實都可以通過一些改善措施來進行優化,從而降低這樣的損耗,比如安裝規范化,組件常常進行清掃,避開遮擋、盡量以最佳角度進行組件安裝等。另外還有一點是系統故障導致的電量損失本文并未計入,所以在系統安裝時盡量選用國內知名品牌的組件及逆變器,盡量減低故障率,保證系統輸出電能最大化。


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