【深度解析】為什么光伏電站發(fā)電量達不到理論值？
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(fā)電量來體現(xiàn)了，對于一年的發(fā)電量究竟有多少...
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(fā)電量來體現(xiàn)了，對于一年的發(fā)電量究竟有多少，行業(yè)內普遍按照系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)損失。
1、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(shù)據(jù)表提供的溫度系數(shù)進行計算，組件規(guī)格書里一般都會提供一個叫功率溫度系數(shù)的參數(shù)，這個參數(shù)是個負值，表明組件的功率是隨著溫度上升而下降的，根據(jù)這個參數(shù)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(shù)為-0.40%/℃，從NASA的數(shù)據(jù)庫可查詢到河南鄭州年平均環(huán)境溫度為15.3℃。
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。
2、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(huán)境會有差異，灰塵大，環(huán)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。
3、組件的朝向和傾角
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(guī)則，中國處于北半球，所以最佳朝向是朝南安裝，傾角是根據(jù)當?shù)鼐暥却_定，一般來說安裝傾角按照當?shù)鼐暥戎底罴眩x了最佳朝向及傾角都會帶來一定的發(fā)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(fā)電量值，按照最佳傾角最佳發(fā)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(fā)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(fā)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
4、逆變器效率
逆變器作為光伏系統(tǒng)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(xiàn)功率損耗，功率損耗通過廠商給出的數(shù)據(jù)參數(shù)可以找到，反應到數(shù)據(jù)手冊上以轉換效率來表現(xiàn)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(xiàn)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。
5、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(tǒng)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(guī)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(fā)生火災的風險。
在光伏系統(tǒng)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(guī)范的操作都有可能導致?lián)p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(tǒng)損耗必須予以考慮，由系統(tǒng)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(tǒng)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(guī)定而言，系統(tǒng)效率將是80%，系統(tǒng)損耗為20%。
通過查詢美國太空總署NASA氣象數(shù)據(jù)查詢網，可知道鄭州在最佳傾角處平均每天的太陽峰時數(shù)為4.43，該數(shù)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(tǒng)損耗，10KW電站一年的整體輸出電能為：1617KWH/㎡/年×10KW×0.80=12936度
總結
以上為系統(tǒng)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(yōu)化，從而降低這樣的損耗，比如安裝規(guī)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(tǒng)故障導致的電量損失本文并未計入，所以在系統(tǒng)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(tǒng)輸出電能最大化。
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