光伏電站效率預測及發(fā)電量預測專題報告

光伏電站效率預測及發(fā)電量預測專題報告電站效率預測光伏電站由這幾部分組成：光伏陣列——匯流箱——逆變器——開關柜。每一個環(huán)節(jié)都有能量損失，根據(jù)工程經(jīng)驗，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率取決于光伏電池陣列的效率、逆變器的效率、交流并網(wǎng)效率及廠用電效率。以下將對影響本工程發(fā)電系統(tǒng)總效率的各個分項做詳細分析。光伏陣列效率η1：太陽能光伏電池陣列在1000W/m2的標準太陽輻射強度條件下，實際的輸出功率與標稱功率之比。光伏陣列在光電能量轉換與傳輸過程中的損失包括光伏組件因溫度影響產(chǎn)生的損失、組件表面灰塵遮擋損失、光伏組件匹配損失以及直流線路損失等。1）光伏組件匹配損失各個光伏組件個體由于在生產(chǎn)過程中環(huán)境和工藝的原因，其輸出電氣特性會有微小的差異，該差異會導致光伏組件串聯(lián)后的發(fā)電損失，這就是光伏組件的匹配損失。本項目建設周期短，光伏組件供貨批次應保證相同，這樣才能保證本項目所采用的光伏組件的輸出電氣特性基本相同。同時應嚴格控制電池片出廠質量，確保本項目使用的電池片均為A級，構成同一塊組件的電池片均為同一批次的電池片；表面顏色均勻，電池片表面無明顯色差、無碎片；所有的電池片均無隱形裂紋。綜上分析，本工程由于工期短，本工程項目所有的光伏組件由招標人采購，為了確保光伏組件匹配損失最小，本階段該項損失按3%考慮，取光伏組件匹配損失修正系數(shù)為0.97。（本階段按照3%的光伏組件匹配損失系數(shù)進行選取，最終值應根據(jù)招標人提供的光伏組件通過驗證后的數(shù)值進行確定）2）光伏組件溫度影響：光伏電池的效率會隨著其工作時的溫度變化而變化。當組件溫度升高時，電池效率均呈現(xiàn)降低的趨勢。光伏電池工作溫度與環(huán)境溫度及光照強度的關系：T=Tair+KS；（1）式中，T為實際輻射強度和環(huán)境溫度下的電池溫度，℃；Tair為環(huán)境溫度，℃；K為0.03℃m2/W；S為傾斜面輻射強度實際值，W/m2；目前，進口和國內一線光伏組件的最大功率溫度系數(shù)一般在-0.38%/℃～-0.41%/℃之間，其典型溫度系數(shù)曲線見REF_Ref9541040\h圖13.2.11。圖STYLEREF3\s13.2.1SEQ__圖\*ARABIC\s31國內一線組件溫度系數(shù)曲線圖結合本項目所在地安順市氣象資料，項目所在區(qū)域年平均氣溫一般為13.1℃左右，根據(jù)公式（1）計結合本項目電池組件工作環(huán)境氣溫與電池組件板溫的關系以及光伏組件的溫度系數(shù)曲線，針對本項目的屋頂情況，光伏陣列采取平鋪布置，溫度損失為6.5%，修正系數(shù)為93.5%。3）復雜地形影響：針對本項目的屋頂情況，屋頂為水泥屋頂，周圍無高大建筑和山體遮擋，但通過現(xiàn)場踏勘，建筑屋頂邊緣有部分廣告牌高度約為2m，可能會對光伏組件產(chǎn)生一定的遮擋，因此本階段按1%考慮，復雜地形修正系數(shù)99%。4）光伏組件表面塵埃遮擋：太陽能電池組件周圍環(huán)境所產(chǎn)生的灰塵、雜物隨著空氣流動，會附著在電池組件的表面，會影響其光電的轉換效率，降低其使用性能，甚至引起太陽電池局部發(fā)熱而燒壞太陽電池組件。因此，本項目需定期（適當增加）對太陽能電池組件表面進行清洗。本工程項目場址區(qū)域為工業(yè)園區(qū)的部分廠房屋頂，相關生產(chǎn)過程會產(chǎn)生一定的塵埃，同時工業(yè)園區(qū)內經(jīng)常有車輛運輸，會造成一定的灰塵等影響，本階段光伏組件表面塵埃折減系數(shù)取3%，綜合折減系數(shù)為97%。5）直流電纜損耗損失：直流線路：其中：U：線路工作電壓，三相為線電壓，單相為相電壓(V)；Ig：計算工作電流(A)；L：線路長度(km)；r：電阻率(Ω/km)；x：電纜單位長度的電抗(Ω/km);cosψ：功率因數(shù)；用到的直流電纜組串至逆變器：PV1-F-1X4對于PV1-F-1X4電纜：R=4.61Ω/km。320Wp單晶硅工作電壓33.64V，24個組件為一個組串，故組串工作電壓為33.64×24=807.36V電流9.53A，按照線路長度12m計算電纜壓降為：故直流線路損耗修正系數(shù)為綜上所述，光伏陣列效率η1為：η1=97%×93.5%×99%×97%×99.848%=86.96%逆變器的轉換效率η2：逆變器的交流輸出功率與其直流輸入功率之比。包括逆變器轉換的損失、最大功率點跟蹤（MPPT）精度損失等。本項目采用的逆變器為組串式逆變器。根據(jù)廠家資料，50kW組串式逆變器的最大效率為99%，中國效率為98.49%；因此本工程的逆變器轉換效率η2取值為98.49%。圖STYLEREF3\s13.2.1SEQ__圖\*ARABIC\s32擬選用逆變器的效率曲線交流系統(tǒng)效率η3：1、箱變轉化效率本工程共3種規(guī)格的箱變，1.25MVA,2MVA和3.125MVA，按照最小轉化效率的1.25MVA箱變計算。根據(jù)廠家資料，1.25MVA箱式變壓器負載損耗小于12kw，其轉化效率為2、交流電纜線路損耗（按平均回路損耗計算）本工程用到的交流電纜由三部分組成：逆變器至匯流箱：ZC-YJV22-0.6/1kV-3x16，長度：40m匯流箱至變壓器：ZC-YJV22-0.6/1kV-3x185；長度：150m變壓器至10kV開關柜：ZC-YJV22-8.7/10kV-3x95;長度：600m計算交流電纜損耗為3x16(R=1.15)：=3x185(R=0.0991)：=3x95(R=0.193)：=故交流電纜損耗為1-(1-0.872%)x(1-1.128%)x(1-0.345%)=2.33%交流損耗修正系數(shù)η3=1-2.33%=97.67%光伏發(fā)電系統(tǒng)總效率綜合以上分析，光伏系統(tǒng)的總效率等于上述各效率的乘積：η=η1×η2×η3=86.96%×98.49%×97.67%=83.65%即本項目光伏發(fā)電系統(tǒng)的總效率為83.65%。表STYLEREF3\s13.2.1SEQ__表\*ARABIC\s31本工程光伏發(fā)電效率取值匯總表序號項目分項取值效率值（%）1光伏陣列效率η1光伏組件匹配損失修正系數(shù)0.9786.962光伏組件溫度影響修正系數(shù)0.9353復雜地形影響修正系數(shù)0.994光伏組件表面塵埃遮擋修正系數(shù)0.975直流電纜損耗損失修正系數(shù)0.998486逆變器的轉換效率η298.497交流并網(wǎng)效率η397.67光伏發(fā)電系統(tǒng)總效率η83.65并網(wǎng)光伏電站發(fā)電量的測算本工程擬采用320Wp單晶硅太陽電池組件，實際安裝容量為8.57856MWp，發(fā)電量計算時亦按照實際安裝容量，光伏組件布置傾角為10°，方位角為0°，據(jù)此計算并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的年總發(fā)電量和各月的發(fā)電量。晶硅太陽電池組件在光照及常規(guī)大氣環(huán)境中使用會有衰減，根據(jù)國家能源局、工業(yè)和信息化部、國家認監(jiān)委聯(lián)合發(fā)布的《關于提高主要光伏產(chǎn)品技術指標并加強監(jiān)管工作的通知》國能發(fā)現(xiàn)能[2017]32號文中中提到的“多晶組件一年內衰減率不高于2.5%，后續(xù)年內衰減率不高于0.7%；單晶組件一年內衰減率不高于3%，后續(xù)年內衰減率不高于0.7%”的指導意見，確定光伏組件各年的衰減率。本項目采用單晶硅組件，首年衰減按2.5%考慮，其余各年按照0.7%計。本光伏電站投標階段理論發(fā)電量計算軟件采用聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）和加拿大自然資源部聯(lián)合編寫的可再生能技術規(guī)劃設計軟件RETScreen和國內外普遍使用的PVsyst軟件等多種軟件進行。本工程投產(chǎn)第一年分月發(fā)電量見REF_Ref9541482\h表13.2.21。表STYLEREF3\s13.2.2SEQ__表\*ARABIC\s31光伏電站投產(chǎn)第一年分月發(fā)電量月份每日的太陽輻射每日的太陽輻射上網(wǎng)電量—水平線—傾斜的度/平方米/日度/平方米/日MWh一月1.691.79399.6二月2.622.83579.9三月3.233.32729.1四月3.763.82802.2五月4.124.09883.0六月3.643.56731.9七月4.344.29910.7八月4.694.68994.1九月3.653.76775.7十月2.732.90631.6十一月2.372.57549.3十二月1.671.83407.4年平均數(shù)（合計）3.213.298394.4綜上，在場地年太陽總輻射量為4221.10MJ/m2/a時，本工程投標階段首年發(fā)電量為8394.4MWh（即839.44萬kWh）。表STYLEREF3\s13.2.2SEQ__表\*ARABIC\s3225年衰減及平均年上網(wǎng)電量測算表（單位：MWh/a）年份系統(tǒng)衰減值發(fā)電量系數(shù)發(fā)電量各年小時數(shù)（第年）（%）（MWh）12.50.975008394.4978.520.7000.968188335.6971.730.7000.961408277.2964.940.7000.954678219.3958.150.7000.947998161.8951.460.7000.941358104.6944.870.7000.934768047.9938.180.7000.928227991.6931.690.7000.921727935.6925.1100.7000.915277880.1918.6110.7000.908867824.9912.1120.7000.902507770.1905.8130.7000.896187715.8899.4140.7000.889917661.7893.1150.7000.883687608.1886.9160.7000.877497554.9880.7170.7000.871357502.0874.5180.7000.865257449.5868.4190.7000.859197397.3862.3200.7000.853187345.5856.3210.7000.847217294.1850.3220.7000.841287243.1844.3230.7000.835397192.3838.4240.7000.829547142.0832.5250.7000.823737092.0826.7總發(fā)電量（MW.h）193141.425年年平均發(fā)電量（MW.h）7725