如何量化光伏电站的质量？

2017-11-14 09:41:42 北极星太阳能光伏网　点击量：评论 (0)

光伏电站的质量如何进行量化？在近期举办的第三届光伏电站质量高峰论坛上国家发展和改革委员会能源研究所研究员王斯成以能效比（PR）、度电成本（LCOE）和内部收益率（IRR）等之间的关系进行了阐述。光伏电站的质

光伏电站的质量如何进行量化？在近期举办的“第三届光伏电站质量高峰论坛”上国家发展和改革委员会能源研究所研究员王斯成以能效比（PR）、度电成本（LCOE）和内部收益率（IRR）等之间的关系进行了阐述。光伏电站的质量好坏是有评价指标的，而且可以量化光伏电站的质量和效益水平。当然评价指标不是一个单一的指标，是一个综合的指标体系。

当前国内外光伏系统的评价指标

1、国际通用的PR（能量效率），实际的发电量PRD除以理论发电量PT，光伏电站的能量效率就代表了电站的质量，当然PR高不代表经济性好!什么是光伏电站质量？质量是寿命期内的高可靠度、寿命期内的高效率，质量的好坏是PR（能量效率）来代表的。

2、年等效利用小时数，光伏电站在同一地区每千瓦发电量，是一个国际上通用非常重要的指标，代表光伏电站的资源利用率，同样一个地区，同样装机量情况下资源利用率不同，代表方案设计的优劣(容配比，太阳跟踪器等)，但不能反映电站质量。

3、GCR（土地利用率）：光伏组件总面积/电站占地总面积。国内常用每kW占地，是一个辅助性的指标。

4、Availability设备正常运行率：正常运行时间(发电量)/总运行时间 (总发电量)，适用于逆变器和太阳跟踪器，不适合于光伏阵列。逆变器和跟踪系统正常运行，是一个非常重要的设备指标。设备正常运行率源自于从风力发电，设备正常运行率能够有效排查设备制造商的问题。

5、经济性的指标（LOCE和IRR），是光伏电站最终追求的目标，电站配置再高、技术应用再先进、发表量再多，但是电站成本很高，度电成本并不具有优势，光伏电站系统的经济性就会变的很差。

能量效率是跟资源条件差异没有关系的，在西藏光照资源好，光伏电站发电量自然就多，而在北京的光伏电站发电量少，是北京的光照资源的原因。发电量的多少和能量效率没有直接的关系，能量效率有效排除了资源的差异，在北京光伏电站的能量效率达到80%，虽然发电量少，照样比西藏70%的能量效率的光伏电站质量好。

能量效率PR是难以计算精确的，因为PR值的获取需要三个量，一是装机功率；二是电网的发电量，而且精确度非常高；三是方阵面的辐射量，光伏电站一年的测试精度、维护程度等的影响,辐射量数据往往难以获取准确，所以能量效率指标虽然是国际通用指标，也最能够代表光伏电站的质量，实际效果并不理想，而且户用系统、分布式光伏很多没有气象站，这种情况下很难量化光伏电站的质量。光伏电站质量的量化能到什么程度呢？量化到你的整个效率链，一共14个，总体PR值是用所有的效率相乘得到的，因此不但可以定性的整个系统的质量，而且可以分段来说明哪一个段的存在问题，都可以定量化出来。

影响整体PR值得14项影响因素和判定指标

光伏组件光谱失配损失的量化

光谱适配损失，非晶硅(a-Si) 和碲化镉(CdTe)组件对于光谱分布很敏感，需要进行光谱修正，对于晶体硅(C-Si)和铜铟镓硒(CIGS)组件不需要，光谱偏离的误差很小。

光伏组件反射损失的量化

1、阳光入射角在50度以内时反射损失很小，50度以上时随着入射角增大，反射损失增大; 2、角度因子(纵轴)代表了入射光的比例(阳光入射率) ，越高越好; 3、ar代表了减反射这条蓝线，和光伏组件的减反射功能好坏有关，即便入射角达到70%，最好的透过率100%，最差的透过率80%，这也是一个非常重要的指标，来定量化组件的反射损失，

IEA给出的对于PR效率链损失的估计预测：遮挡损失：7.4%;积尘：1.9%;反射：2.4%;光谱：0.9%;辐射量：1.5%;温度：4.6%;失配：0.7%;DC线损：0.7%;逆变器：3.8%;AC线损：0.4%.

光伏系统能效比(PR)的分级

能效比PR代表了光伏系统的质量好坏:是否具备长期运行的可靠性;是否具有光伏系统各个环节长期运行的高效率;排除了当地资源差异的影响;下表判定指标基于晶硅组件，温升损失8.4%(NOCT电池结温45度左右)。

最优秀的系统或者集中逆变器一定要大于80%才能算优秀，如果小于75%一定是出了大的问题。

采用系统“功率比”来代替PR(能效比)

并网点某一时刻，只要光强大于一定值，测量并网点或者逆变器的逆变单元功率，同时测量你的光照面的辐射程度，测出来后把并网点的功率进行温度和光强修正，修正到你的STC条件，实际并网的功率除以你的初装功率，就是功率转换率，可以代替PR值，因为PR值跟时间轴相关，功率转换率是某一个点，包括了效益链上所有的因素在里面，很多因素是不跟时间相关的，如逆变器效率、直流线损、屋子遮挡等。

测试条件:在没有限功率运行，朝向一致，光强≥700W/m2。

1)在交流并网点或逆变器输出测试光伏电站输出功率 - Pmeas (kW);

2)同时测试当时的辐照度Gmeas和光伏电池温度TC;

3)将实测交流功率修正到STC条件，得到修正功率:Pcorr-STC

Responsivity(功率转换率)=Pcorr-STC/Prat-STC(Prat-STC是光伏组件额定功率之和)

Pcorr-STC=Pmeas/((Gmeas/GTRC)[1+δ(TC-TTRC)]) IEC61724-4

4)准确统计组件额定功率之和(电站的或逆变单元的)-Prat-STC(kW);

5)电站(逆变单元)的功率比: Pcorr-STC/Prat-STC(应当不低于85%)

功率比的特点:

1)可以准确测试，避免了辐射量测试不准的问题;

2)适用于不同朝向和不同运行方式的系统，只要被测单元内的光伏方阵具有相同朝向或相同运行方式即可;

3)功率比中包括了:光伏组件功率衰降，积尘损失，光谱损失，反射损失，失配损失，交直流线损，逆变器效率，变压器效率，即时的故障损失。不包括:温升损失，逆变器死区损失，早晚遮挡，弃光，停机等与时间相关的损失；

4)适用于所有光伏电站的质量对比，也包括不同气候区光伏电站的质量比较；

5)可以分解到9个效率项进行测试，找出原因。

因为功率比是进行了温度修正，所以没有温度损失，因此功率比的指标要相对较高。现场就能知道你的系统质量到底怎么样，包括户用系统。如果低于82%，系统一定存在问题。对于任何系统，如果没有PR值、没有准确的辐射量的数据，就可以用功率比，利用修正过的光照剂现场5分钟就知道结果，对于问题分析可以通过测9个效率项找出问题。

电站测试项目和判定指标

上述都是电器质量，另外安全性测试、电网接入的测试等也非常重要，整个加起来，需要测量23个测试项（如下图），才能够定量化整个电站的质量水平。

1、IR：只分析，不判定；

2、积尘：依据电站设定值；

3、温升：只测试，不判定；

4、组件衰减：国能综新能（2015）51号文；

5、EL：只分析，不判定；

6、故障分析，统计比例；

7、2段失配损失不大于3.0%；

8、直流线损：建筑光伏技术规范（JGJ203-2010）2%，Sandia光伏设计手册3%；组件间线损可忽略。

9、遮挡损失：依据GB/T50797-2012；

10、交流线损：依照直流线损；

11、逆变器中国效率：国能综新能（2015）51号文；

12、绝缘电阻：IEC62446-1（2016）；

13、接地电阻依据GB/T32512-2016；接地连续性：依据IEC61730-2（2004）；

14、电能质量（可选）：GB/T29319-2012；

光伏电站验收不仅仅测试电气效率链，还要有缺陷测试（IR，EL，二极管抽测），安全性测试（接地电阻、连续性、孤岛、电气间隙等），电网接入特性（电能质量、高低电压穿越、有功/无功等）。

度电成本LCOE和财务内部收益率IRR

LCOE是寿命期成本/寿命期发电量 (元/kWh)，它跟IRR是有差别的，对于具体的项目来说，一定是用IRR，因为IRR包括了电价因素、利息、贷款、贷款比例和整个项目的投资回收收益率，而LCOELCOE是国际上通用的用于横向比较的成本指标(不是电价)，不具备这样的功能，LCOE是互相比较的，早期提出用于不同的发电比较，水力发电、火力发电、光伏发电等，是最客观的经济性的比较，对于光伏发电实际上是一个简化的公式，光伏发电没有燃料成本，全寿命期的发电量除以整个全寿命期的成本加全投资，不包含上网电价、补贴、贷款利息、税收、收益等因素，就是你的全投资除以你的寿命期的发电量。当电站经过一年后做验收，就需要做这个比较，系统的PR值、首年发电量、占地面积、土地租金、运行维护成本、初始投资。

以大同为例，初投资比较高，能量比较低，首年组件衰降率比较高，推算整个20年发电量，电价高于投资低的电站，如果加上跟踪系统，虽然初投资增加了约16.5%，但是发电量增加了20%，最终的度电成本降低，所以不能只看PR值，如拉萨，虽然投资、运行维护一样，但是发电量高，成本就会降到3毛。另外，不能只看发电量，拉萨的固定式发电量最高，大同的跟踪式发电量同样非常高，但是大同的跟踪式的成本增加了15%，度电成本超过了4毛，所以度电成本跟收益、投入也有关系。因此评价一个光伏电站，不但要评价它的质量、安全性、并网特性，还要考虑LCOE度电成本，这样才能客观的评价，光伏电站最终的追求目标是LCOE度电成本低，所以PR值高并不能代表度电成本低，PR值一样的电站，度电成本可能完全不一样。因此光是PR值是不够的，光是资源利用率也是不够的，一定要考虑度电成本。

对于光伏系统验收和性能评估的个人观点

1、对于监控系统完备的大型光伏电站，建议采用“PR”值来定量评估系统的质量，并认真完成14个效率测试项；

2、对于没有辐射量数据的分布式建筑光伏，如户用系统，可以用“功率比”代替PR ：修正AC功率与光伏组件额定总功率对比得到“功率比”。最大优点是避免了辐射量测试不准的问题。也必须对各环节的效率和损失进行测试（9个效率测试项）；

3、同一资源区，用“等效利用小时数-Yield”（ kWh/kW ）评判项目的优劣（并网点的发电量/并网点的交流额定功率）。简单易行；

4、用“正常运行率-Availability”来评判太阳跟踪器和逆变器的可靠性；

5、GCR（土地利用率）或者kW占地：只能作为辅助判定参数；

6、对于光伏电站经济性的评估和对比，应采用“LCOE”，比较不同电站的度电成本。要求提供：1）运行期发电量；2）项目全投资额；3）第一年的运行维护费用。