【深度解析】为什么光伏电站发电量达不到理论值？

2018-01-16 11:04:38 深圳古瑞瓦特新能源股份有限公司　点击量：评论 (0)

装了光伏电站之后，用户最关心的问题当然是电站收益，而电站收益究竟会有多少，那就得从电站的发电量来体现了，对于一年的发电量究竟有多少

装了光伏电站之后，用户最关心的问题当然是电站收益，而电站收益究竟会有多少，那就得从电站的发电量来体现了，对于一年的发电量究竟有多少，行业内普遍按照系统损耗20%-25%来估算的，那这个损耗值是从哪里来的呢？

要估算光伏电站的输出电能，还需要考虑很多的因素，有温度、灰尘和污染、遮挡、组件朝向和倾角、逆变器效率、线缆损耗等等的因素，光伏电站的输出是综合了以上的因素所决定的。所有的这些因素都会对光伏电站造成或多或少的降额，才会导致光伏系统输出电能的损失，以下从五个因素的综合影响来看看这些损失是怎么产生的，我们又该如何去减少系统损失。

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有很大的影响，高工作温度会导致功率损耗。温度对输出的影响因组件而不同，可以使用组件厂商数据表提供的温度系数进行计算，组件规格书里一般都会提供一个叫功率温度系数的参数，这个参数是个负值，表明组件的功率是随着温度上升而下降的，根据这个参数可以计算出组件计及温度时的综合效率。

案例：河南郑州（北纬34.48，东经113.39）

组件使用晶科280W组件，组件最大功率温度系数为-0.40%/℃，从NASA的数据库可查询到河南郑州年平均环境温度为15.3℃。

光伏组件要注意散热，在一些彩钢瓦屋顶，光伏组件和彩钢瓦不要贴得太紧，要适当留有间距，以利于组件通风散热。有条件的地方，还可以加风扇或者喷水雾散热。

2、灰尘、落叶、鸟粪和其它脏污

组件上长期暴露在室外，时间长了会有灰尘的堆积，或者有落叶，鸟粪等等的覆盖，从而导致组件接收的光照减弱，导致输出功率下降，而如果组件附近有大树，烟冲、水箱等形成遮挡，组件的输出功率会有更大的下降，这个是可以避免的；而灰尘覆盖造成的功率损失，不同的环境会有差异，灰尘大，环境质量差的的地方有个10%的功率损失，降雨多的地方会有个5%的损失，灰尘遮挡的降额因子取值fdirty=0.95

灰尘和污染产生的降额也是不能忽视的，在一些降雨少且污染严重的地方，灰尘遮挡导致的功率损失是相当大的，需要定期进行组件清洗，目前已经有组件清扫机器人面世（上图左），可见组件清洗的重要性。

3、组件的朝向和倾角

组件的安装，有个最佳朝向及倾角，朝向按北半球朝南，南半球朝北安装的规则，中国处于北半球，所以最佳朝向是朝南安装，倾角是根据当地纬度确定，一般来说安装倾角按照当地纬度值最佳，而偏离了最佳朝向及倾角都会带来一定的发电量损失。

以河南郑州为例，地位经纬度为北纬36°，东经116°。下图给出不同朝向倾角的发电量值，按照最佳倾角最佳发电量的百分比表示。

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，需要注意一点，偏离最佳倾角后，倾角越低，组件的积灰更严重，雨水冲刷能力也会减弱，发电量损失会比上表要稍大。以安装在平面方位角为20°，平面倾角为40°为例，朝向倾角引起的降额因子取值为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，逆变器内部由于电子器件和电感元件的热损耗，也会出现功率损耗，功率损耗通过厂商给出的数据参数可以找到，反应到数据手册上以转换效率来表现逆变器的功率损耗。

这个值表示的是逆变器工作时达到的最大效率值，在实际运行中，由于输入功率、负载率及输入电压的不同，也会导致不一样的转换效率，这里取逆变器损耗在4%，逆变器降额因子取值finv=0.96。

此外，逆变器的效率还依赖本身的工作温度，这个组件因温度功率出现损坏道理是一样的，但是逆变器的影响相对会小一点。所以，逆变器室内安装的话，需要安装在凉爽通风的地方，室外尽量安装在背阳的地方，避开太阳直射，尽量加装遮阳的护板。

5、交直流电缆损耗及触点损耗

线缆损耗是不可避免的，但是光伏系统应该要尽量减小这种损耗，按工程经验，直流线损按2%计取，而电站都采用就近并网原则，交流侧线损较小，按工程经验，交流线损按1%计取，另外加上交直流侧端子连接带来的触点损耗有1%的损耗值，整体这种损耗达到5%，而这是在正常使用线缆规格及端子的情况下，如果使用不符合要求的线缆跟接线端子，可能还会带来更大损耗，甚至还会有发生火灾的风险。

在光伏系统当中，直流侧要使用光伏专用电缆，交流侧使用满足输出电流的线缆，直流端子要使用厂家原装配置的MC4/H4端子。

使用不匹配的端子对接、压线不紧等安装不规范的操作都有可能导致损耗加大，严重的还会烧毁逆变器，线损及触点损耗的降额因子取值fline=0.95。

通过上面列出的降额因子，系统损耗必须予以考虑，由系统损耗引起的降额因子可通过所有降因子相乘得到，因此系统的整体损耗为

ftemp×fdirty×fangle×finv×fline=0.9388×0.95×0.98×0.96×0.95=0.80，对于上面的规定而言，系统效率将是80%，系统损耗为20%。

通过查询美国太空总署NASA气象数据查询网，可知道郑州在最佳倾角处平均每天的太阳峰时数为4.43，该数字乘以365可确定出年辐射量为1617KWH/㎡/年。

以一套10KW电站为例，计及系统损耗，10KW电站一年的整体输出电能为：1617KWH/㎡/年×10KW×0.80=12936度

总结

以上为系统损耗的估算方法，当然很多损耗其实都可以通过一些改善措施来进行优化，从而降低这样的损耗，比如安装规范化，组件常常进行清扫，避开遮挡、尽量以最佳角度进行组件安装等。另外还有一点是系统故障导致的电量损失本文并未计入，所以在系统安装时尽量选用国内知名品牌的组件及逆变器，尽量减低故障率，保证系统输出电能最大化。