分布式光伏電站系統(tǒng)效率溫度影響分析
1、前言
光伏電站系統(tǒng)效率描述了光伏電站接受輻射能量到最終的輸出電能的轉(zhuǎn)換效率,是反映光伏電站綜合發(fā)電能性能的效率指標(biāo)。實(shí)際電站在運(yùn)行中,由于自然環(huán)境的因素(溫度、輻射)、設(shè)備性能的因素以及人為因素(包括設(shè)計(jì)不當(dāng)、清潔不及時(shí))等,導(dǎo)致同一電站在不同時(shí)間段以及相同配置的電站在不同區(qū)域,實(shí)際每天日PR體現(xiàn)出的較大差異。
太陽能電池組件會(huì)因溫度上升而輸出電壓降低、電流增大,組件實(shí)際效率降低,發(fā)電量減少,因此,溫度引起的效率降低是必須要考慮的一個(gè)重要因素。
本文重點(diǎn)針對環(huán)境溫度因素對光伏電站系統(tǒng)效率的影響進(jìn)行分析,采用某地區(qū)三座分布式電站2016年1月—8月數(shù)據(jù)資料,分析電站系統(tǒng)效率與環(huán)境影響因素的之間關(guān)系,進(jìn)而針對顯著影響因素建立回歸模型,定量分析環(huán)境溫度對系統(tǒng)效率的影響水平,為評估該地區(qū)分布式電站的發(fā)電潛能和經(jīng)濟(jì)效益提供依據(jù)。
2、資料來源
本文發(fā)電數(shù)據(jù)來源于上航電力運(yùn)維有限公司自主研發(fā)的航天級綠色能源智慧化管理平臺——eHorus智慧云(以下簡稱eHorus平臺),分布式電站通過環(huán)境監(jiān)測儀記錄每日環(huán)境溫度以及日傾斜面累計(jì)輻射量,電站每日發(fā)電數(shù)據(jù)以及環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)均在eHorus平臺實(shí)時(shí)記錄。
本文選取某市三座屋頂分布式電站2016年1月——8月數(shù)據(jù),根據(jù)每日發(fā)電量數(shù)據(jù)以及每日傾斜面輻射量數(shù)據(jù),逐日計(jì)算每日系統(tǒng)效率,并剔除由于設(shè)備檢修引起的發(fā)電異常數(shù)據(jù)。
3、結(jié)果分析
3.1、PR與環(huán)境溫度回歸模型
環(huán)境因素主要包括環(huán)境溫度以及太陽輻射,其中對系統(tǒng)效率影響最顯著的是環(huán)境溫度,從后續(xù)章節(jié)定性以及定量分析的結(jié)果也印證了這一點(diǎn),這主要來源于溫度對組件開路電壓、短路電流的影響,進(jìn)而影響組件峰值功率造成光伏電站系統(tǒng)效率發(fā)生變化。本文采用日最高溫度以及日PR來定量分析兩者之間關(guān)系。
采用A電站1月——8月日PR數(shù)據(jù)以及日最高溫度數(shù)據(jù),建立兩者線性回歸模型,回歸模型通過了整體性能顯著性檢驗(yàn)以及溫度系數(shù)顯著性檢驗(yàn),兩者呈現(xiàn)出較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性。歸回系數(shù)為-0.00166,即單位溫度上升對應(yīng)的PR下降值;調(diào)整決定系數(shù)達(dá)到0.2073,即PR的變化中有20%是由于溫度變化引起的。
當(dāng)模型加入日輻射量參數(shù)后,輻射量回歸系數(shù)并未通過顯著性檢驗(yàn),可見日PR與日輻射量之間不存在線性回歸關(guān)系。
殘差分析結(jié)果,可以看出殘差符合正態(tài)性檢驗(yàn),同時(shí)殘差與PR以及溫度不存在相關(guān)性,說明回歸方程無需引入溫度的二次項(xiàng)或者其他與PR有線性關(guān)系的自變量,進(jìn)一步證明了日PR與日輻射量之間不存在線性關(guān)系。圖3給出日PR與日最高溫度之間的回歸關(guān)系線,以及在該溫度區(qū)段對應(yīng)的PR擬合點(diǎn)的預(yù)測值以及95%置信度的預(yù)測區(qū)間。
考慮到同一地區(qū)不同電站PR之間也存在一定差異,針對B電站以及C電站,采用1月——8月數(shù)據(jù),同樣建立日PR與日最高溫度之間的回歸關(guān)系模型。
對比A、B、C三座電站的回歸模型,調(diào)整決定系數(shù)大約在0.1—0.2,說明該地區(qū)導(dǎo)致PR變化的因素中,溫度的貢獻(xiàn)大約為10%—20%左右;溫度對PR的回歸系數(shù)在[-0.00197,-0.00166],相當(dāng)溫度每變化增加1℃,PR下降的幅度。
假定年度該地區(qū)日最高溫度變化在[0℃,40℃],按照回歸模型分別計(jì)算出三座電站日PR變化范圍以及百分比,計(jì)算結(jié)果見表3。可以看出由于溫度變化導(dǎo)致的光伏電站一年的PR變化,最高可達(dá)到在7%—10%左右,該數(shù)據(jù)可用于該地區(qū)分布式光伏電站的年發(fā)電量評估,新建項(xiàng)目的優(yōu)化設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)效益評估。
表3年度PR變化范圍
4、結(jié)論
本文采用某地區(qū)三座分布式電站1月——8月的實(shí)測數(shù)據(jù),針對系統(tǒng)效率重點(diǎn)影響因素環(huán)境溫度,給出定量結(jié)論:
1)、建立日最高溫度與日系統(tǒng)效率之間的回歸模型,其模型顯著性均較高,回歸模型的調(diào)整判定系數(shù)達(dá)到大約在0.1—0.2,說明導(dǎo)致PR變化的因素中,溫度的貢獻(xiàn)大約為10%—20%左右;同時(shí)輻射量對系統(tǒng)效率不存在顯著影響。
2)、由于溫度年變化40℃導(dǎo)致的光伏電站系統(tǒng)效率一年變化,最高可達(dá)到在7%—10%左右。該數(shù)據(jù)可用于上海地區(qū)分布式光伏電站的年發(fā)電量評估,以及新建項(xiàng)目的優(yōu)化設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)效益評估。
責(zé)任編輯:蔣桂云
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