影响并网光伏电站效率的原因探讨(2012.7.9.P.M.).pdf

影响并网光伏电站效率的原因探讨一、影响并网光伏电站效率的因素分析1.1 光伏组件光伏组件的光电转换效率、组件标称功率偏差 ,组件的光照入射率 ,组件初始光致衰退效应等四方面因素影响光伏电站效率。 光伏组件的转换效率越高， 标称功率正偏差越大， 光照入射率越高，光致衰退效应越小，光伏电站效率越高。如果光伏组件衰减越慢，电站长期效率越高。1.2 组件安装在地面光伏站中， 光伏组件多种安装方式， 按照增加照射组件表面辐射能由低到高的顺序，依次是固定支架安装（ 0.5-0.6 RMB/Wp ） 、可调支架安装、平单轴跟踪器安装（ 1.5-2.0 RMB/Wp ） 、斜单轴跟踪器安装（ 1.7-2.2 RMB/Wp ）和双轴跟踪器（ 3.0-3.5 RMB/Wp ）安装等方式。 固定支架安装方式是成本最低、土地利用率最高， 使用最可靠的安装方式。 双轴跟踪器安装方式是成本最高、 土地利用率最低， 使用可靠最差的安装方式。 尽管可以通过使用跟踪器方式提高光伏电站整体效率，但是经济可行性需要结合具体电站选择合理安装方式。1.3 电池温度光伏电池工作温度对光伏方阵的输出功率有重大影响， 单晶硅电池功率温度系数为 -0.5/ ℃，即电池工作温度上升 1℃， 电池输出功率降低 0.5。 因为环境温度和太阳辐射使得电池工作温度高于标准条件工作温度 35℃，使得电池功率下降 17.5，进而光伏电站效率至少下降17.5。1.4 灰尘和遮挡组件表面的灰尘和遮挡物都可以降低光伏电站的发电量。 灰尘使得光伏电站的效率降低到原值的 75-98， 典型值为 95。 通过定期清洗除去光伏组件表面灰尘， 提高光伏电站发电量。遮挡使得光伏电站的效率降低到原值的 0-100， 0是指完全遮挡，没有太阳光照射在组件表面； 100是指没有遮挡。对于树叶、鸟粪等杂物落在组件表面形成的遮挡，可以通过检测进行清除。 对于电线杆、 烟囱等建筑物形成的遮挡， 可以通过优化设计降低其影响。1.5 光伏组件匹配因为制造工艺限制，同型号的组件存在制造误差。当组件构成方阵时，就产生组件匹配损失，组件串联时产生电流损失，组件并联时产生电压损失。组件匹配损失范围在 1.5-3，典型值为 2。1.6 逆变器效率逆变器欧洲效率 0.93-0.98，通常 kW 级逆变器效率较低，百 kW 级的逆变器效率高。欧洲效率主要描述逆变器把直流电转换成交流电的加权效率。 逆变器应该使得光伏方阵工作在最大功率点上，逆变器这种能力可以用 MPPT效率描述，通常在 0.98-0.995 之间。逆变器总效率应该用逆变器 DC-AC转换效率和 MPPT效率乘积描述。 组件产生的直流电能经过逆变器才能送往电网。逆变器总效率越高，光伏电站效率越高。1.7 电能传输损失组件产生的电能要经过连接器、 直流电缆、二极管、 汇流箱等元部件送到逆变器。这些元部件要消耗电能，产生光伏电站效率损失。逆变器输出的交流电能要经过变压器、交流电缆、开关柜等元部件送到电网，这些交流元部件同样消耗电能，降低光伏电站效率。1.8 光伏电站某些效率损失典型值国际可再生能源实验室 （ NREL） 的 B.Marion 等专家在 2005 年对影响光伏电站效率的某些因素进行研究，结果见下表。表 1造成光伏发电损失的某些因素及其典型值（国际可再生能源实验室 NREL）影响因素 典型值 范围 来源组件标称功率偏差 1.0 0.85-1.05 NREL 组件的光照入射率 0.98 0.90-0.99 NREL 组件初始光致衰退效应 0.98 0.90-0.99 NREL 直流电缆 0.98 0.97-0.99 NREL 二极管和连接器 0.995 0.99-0.997 NREL 组件匹配方阵 0.98 0.97-0.985 NREL 并网逆变器 DC-AC转换效率 0.97 0.93-0.98 典型厂家产品样册并网逆变器 MPPT 效率 0.99 0.98-0.995 西班牙 Nerne 大学研究报告隔离变压器 0.97 0.96-0.98 NREL 交流电缆 0.99 0.98-0.993 NREL 灰尘 0.95 0.75-0.98 NREL 遮挡 1.0 0-1.0 NREL 因故停止发电 0.98 0-0.995 NREL 并网变压器 0.97 0.96-0.98 NREL 影响总因素（ STC条件） 0.764 0-0.907 NREL 温度影响（电池温度 45℃） 0.91 0.91 NREL 影响总因素（电池温度 45℃条件） 0.731 0-0.825 NREL 二、提高光伏电站效率方向1、提高光伏组件的性能提高光伏发电效率，根本方法就是提高光伏组件效率，降低温度影响，减弱衰减效应。同时提高光伏组件制造工艺和质量水平，减少匹配损失，提高光伏发电效率。2、提高并网逆变器效率提高逆变器的 DC-AC转换效率和 MPPT 效率，提高逆变器的可靠性，进而提高光伏电站效率。3、提高电能传输效率提高变压器的工作效率，减少连接器和接头的接触电阻，降低二极管导通阻抗，减少电缆长度，从而降低光伏电站效率损失。4、提高系统集成能力提高光伏电站的设计能力，实现光伏电站效率优化。提高电站施工工艺，加强现场设备质检，保证电气接头质量，精确安装光伏组件，进而提高光伏电站效率。5、加强光伏电站运营管理三、通过系统集成提高光伏发电效率6.1 优选设备， 特别是优选组件和逆变器。 在试验电站里， 对比不同组件或逆变器的发电量，进而确定最佳性价比的设备。6.2 开展系统优化设计方法的研发和推广。 目前协鑫光伏系统公司正在研究光伏组件安装最佳倾角，逆变器和光伏阵列最佳匹配，通过优化设计参数，提高光伏电站效率。6.3 通过新技术新产品跟踪和应用，提高光伏电站效率。电能优化器可以实现组件最大功率点工作和监控的新技术产品。协鑫光伏系统公司先后与 TIGO、康威特吉等公司进行交流合作，研究使用电能优化器提高地面光伏电站的发电量。6.4 通过光伏电站及其环节的（效率）检测和分析，提高发电效率。目前光伏系统公司正在研究组串的电能检测，并开始研究组件的电能检测方法。6.5 积极开展技术交流和合作，吸收国内外先进的理念和技术。协鑫光伏系统公司同集团美国光伏项目团队进行交流和协作，同时美国、德国 EPC公司进行交流。6.4 协鑫光伏系统公司正在构建电站效率检测、优化方案研发、示范电站测试、工程项目推广等环节组成的循环机制，不断提高光伏电站性能。二〇一二年七月九日