2.光伏理论发电功率及受阻电量计算方法

- 1 - 光伏理论发电功率及受阻电量计算方法第一章 总则第一条 为进一步完善电网实时平衡能力监视功能，规范日内市场环境下光伏理论发电功率及受阻电量等指标的统计分析，依据光伏发电站太阳能资源实时监测技术要求（ GB/T 30153-2013 ） 、光伏发电功率预测气象要素监测技术规范 （ Q/GDW 1996-2013 ）的有关要求，制定本方法。第二条 本方法所称的光伏电站，是指按照公共电站要求已签订并网调度协议 、集中并入电网的光伏发电站，不包括分布式光伏发电系统。第三条 本方法适用于国家电网公司各级电力调度机构和调管范围内并网光伏电站开展理论发电功率及受阻电量统计计算工作。第二章 术语和定义第四条 光伏电站发电功率指标包括理论发电功率和可用发电功率。光伏电站理论发电功率指在当前光资源情况下站内所有逆变器均可正常运行时能够发出的功率，其积分电量为光伏电站理论发电量；光伏电站可用发电功率指考虑站内设备故障、缺陷或检修等原因引起受阻后能够发出的功率，其积分电量为光伏电站可用发电量。第五条 光伏电站受阻电力分为站内受阻电力和站外受- 2 - 阻电力两部分站内受阻电力指光伏电站理论发电功率与可用发电功率之差，其积分电量为站内受阻电量；站外受阻电力指光伏电站可用发电功率与实发功率之差，其积分电量为站外受阻电量。第六条 全网理论发电功率指所有光伏电站理论发电功率之和；全网可用发电功率指考虑断面约束的光伏电站可用发电功率之和；可参与市场交易的光伏富余电力指全网可用发电功率与实发功率之差。第七条 全网站内受阻电力指所有光伏电站站内受阻电力之和；全网断面受阻电力为因通道稳定极限、电网设备检修、电网故障等情况导致的光伏受阻；全网调峰受阻电力指全网可用发电功率与实发功率之差。第三章 数据准备第八条 计算理论发电功率和受阻电力需准备的实时数据包括光伏电站实际发电功率、逆变器运行数据和状态信息、气象监测数据、开机容量；非实时数据包括光伏电站基本参数 格式见附表 、样板逆变器型号及其数量、全站逆变器型号及其数量等。第九条 所有光伏电站应配备气象监测设备，并向调度机构实时上报气象测量数据，气象数据满足以下条件（一）气象监测设备测量要素- 3 - 测量要素应包括水平面总辐照度、法向直射辐照度、散射辐照度、地面平均风速、风向、环境温度、气压。（二）气象监测设备测量误差辐照度的测量误差不大于 5; 风速的测量误差不大于 0.5m/s3m/s ～ 30m/s; 风向的测量误差不大于 5 ; 环境温度的测量误差不大于 0.5 ℃；气压的测量误差不大于 3hPa （三）数据传输光伏电站应上传所有气象监测设备的测量数据，数据采集应满足实时性的要求， 数据传输时间间隔不大于 5min， 宜采用时段内的平均值。因气象监测设备故障或者传输通道故障等原因造成数据无效或中断，宜采用与本气象监测设备数据相关性最高的监测数据代替。第十条 所有光伏电站样板逆变器的选择，应考虑在不同地理位臵的均匀分布，逆变器型号以及电池板类型、材料等具有代表性。原则上样板逆变器个数不少于本站总数的 5，不超过 10，对于组串式逆变器，应以单个子阵作为一个样板单元。第四章 光伏电站理论发电功率计算方法第十一条 光伏电站理论功率及受阻电量计算主要有两种方法气象数据外推法和样板逆变器法。各光伏电站可根- 4 - 据实际情况选择算法，建议具备条件的同时采用两种方法计算。第十二条 气象数据外推法采用物理方法将实测水平面辐照强度转换为光伏组件斜面辐照强度，将环境温度转换为板面温度，综合考虑光伏电站的位臵、不同光伏组件的特性及安装方式等因素，建立光伏电池的光电转换模型，得到光伏电站的理论功率。按如下方式计算（ 1）根据气象监测设备的实测水平辐照强度和环境温度，将水平辐照强度转化为光伏组件斜面的有效辐照强度，将环境温度转化为光伏组件的有效温度，有条件的宜使用直采光伏组件温度数据。（ 2）根据光伏组件标准工况下的设备参数，计算当前气象条件下光伏组件输出的直流功率。（ 3）综合考虑光伏组件的有效数量、光伏组件的老化、光伏组件的失配损失、光伏组件表面的尘埃遮挡、光伏电池板至并网点的线路传输及站用电损失、逆变器效率等因素，得到光伏电站并网点的交流功率。 （具体计算详见附录）第十三条 样板逆变器法是在选定样板逆变器基础上，建立样板逆变器出力与全站出力之间的映射模型，获得全站理论发电功率，按如下方式计算。光伏电站理论发电功率, ,1 1kMKkj j k mk mkNP pM- 5 - 光伏电站可用发电功率, ,1 1kMKkj j k mk mkNP pM式中， Pj 为光伏电站 j 理论发电功率， jP 为光伏电站 j可用发电功率， k 为逆变器型号编号， K 为逆变器型号数量，M k 为型号 k 逆变器的样板逆变器数量， Nk 为型号 k 逆变器的全站总数量， kN 为型号 k 逆变器的开机运行总数量， , ,j k mp 为光伏电站 j 型号 k 逆变器第 m 台样板机的实际功率。第五章 光伏电站受阻电量计算方法第十四条 光伏电站站内和站外受阻电量按如下方式计算。光伏电站站内受阻电量, , ,1 nI j j i j iiE t P P光伏电站站外受阻电量, , ,1 nO j j i j iiE t P T式中， ,I jE 为光伏电站 j 站内受阻电量， ,O jE 为光伏电站 j站外受阻电量， ,j iP 为 i 时刻光伏电站 j 理论发电功率， ,j iP 为i 时刻光伏电站 j 可用发电功率， ,j iT 为 i 时刻光伏电站 j 实发功率， n 为统计时段内样本数量， t 为时间分辨率。第六章 全网理论发电功率计算方法- 6 - 第十五条 全网理论发电功率通过网内所有并网光伏电站的理论发电功率加和获得1NjjP P式中， P 为全网理论发电功率， Pj 为光伏电站 j 的理论发电功率， N 为网内所有并网光伏电站的数量。第十六条 全网可用发电功率是在网内所有并网光伏电站可用发电功率加和的基础上，考虑断面约束后的可用发电功率。全网可用发电功率计算方法如下（ 1）按照断面约束将所有光伏电站分为不同的光伏电站群，共计 S 个光伏电站群，计算每个光伏电站群的可用发电功率式中， sR 为光伏电站群 s（ s1,2, S）的可用发电功率， s 为光伏电站群 s 中所有光伏电站的集合， PL,s 为光伏电站群 s对应约束断面的限值， Ls、 Gs 分别为该约束断面下的当前负荷和其它电源实际出力， jP 为光伏电站 j 可用发电功率。不受断面约束的光伏电站群 PL,s 取值无穷大。（ 2）多级嵌套断面中，根据下级断面光伏电站群的可用发电功率修正上一级断面光伏电站群的可用发电功率，若存在多个下级断面则进行合并，一直计算到最上级约束断面- 7 - 对应光伏电站群的可用发电功率。式中， sR 为上一级断面对应光伏电站群 s 的可用发电功率，Ls、 Gs分别为上一级断面下的负荷和其它电源出力， 含所有下级断面的负荷和其它电源出力。（ 3）除最上级断面外，剔除嵌套断面中其余断面对应的光伏电站群，则光伏电站群个数变为 S ，计算全网可用发电功率式中， P 为全网可用发电功率， sR 为光伏电站群 s 的可用发电功率。断面约束和光伏电站群划分随着运行方式的改变而变化。第七章 全网受阻电量计算方法第十七条 全网站内受阻电力通过网内所有并网光伏电站站内受阻电力累加获得1 NI j jjP P P全网站内受阻电量通过全网站内受阻电力积分获得, ,1 1N nI I j I ij iE E t P- 8 - 式中， IP 为全网站内受阻电力， IE 为全网站内受阻电量，,I jE 为光伏电站 j 站内受阻电量， n 为统计时段内的样本数量，t 为时间分辨率， N 为网内并网光伏电站个数。第十八条 全网断面受阻电力通过所有光伏电站可用发电功率之和减去全网可用发电功率获得1NG jjP P P全网断面受阻电量通过全网断面受阻电力积分获得,1nG G iiE t P式中， GP 为全网断面受阻电力， ,G iP 为第 i 时刻的全网断面受阻电力， GE 为全网断面受阻电量， n 为统计时段内的样本数量， t 为时间分辨率。第十九条 全网调峰受阻电力为全网可用发电功率与实发电力之差1NS jjP P T全网调峰受阻电量通过全网调峰受阻电力积分获得,1nS S iiE t P式中， SP 为全网调峰受阻电力， ,S iP 为第 i 时刻的全网调峰受阻电力， SE 为全网调峰受阻电量， jT 为光伏电站 j 实发功率， n 为统计时段内的样本数量， t 为时间分辨率， N- 9 - 为网内并网光伏电站个数。第八章 附则第二十条 本办法由国家电力调控中心负责解释。第二十一条 本办法自发布之日起执行。10 附 录 气象数据外推计算方法（ 1）根据气象监测设备的实测水平辐照强度和环境温度，将水平辐照强度转化为光伏组件斜面的有效辐照强度，将环境温度转化为光伏组件的有效温度，具体如下。光伏组件斜面的有效辐照强度可以采用水平辐照度数据结合太阳高度角、赤纬角、当地纬度、时角、方位角、倾角来计算。环境温度可利用以下公式转化为光伏组件的板面温度，有条件的宜使用直采光伏组件温度数据。m a eT T K G （ 1）式中 mT 光伏组件的板面温度； aT 为环境温度； eG 为光伏组件斜面的有效辐照强度； K 为温度修正系数，每年通过采集实际运行数据，利用自回归的方法对 K 值进行修正。（ 2）根据光伏组件标准工况下的设备参数，计算当前气象条件下组件的最佳输出电流 MPPI 和最佳的输出电压MPPU 1 eMPP mrefrefGI I a TG （ 2）ln 1 MPP mrefU U e b G c T （ 3）式中refG 标准太阳辐照强度，值为 1000 2/W m ；refT 标准组件温度，值为 25℃；mrefI 光伏组件在标准工况下的最佳输出电流；mrefU 光伏组件在标准工况下的最佳输出电压；G 实际的辐照强度与标准辐照强度的差， e refG G G ；T 实际组件温度与标准组件温度的差， m refT T T ；11 e自然对数的底数，其值可取 2.71828；a、 b、 c补偿系数， 根据光伏组件实验数据进行拟合得到，并根据实测数据定期修正。最终，计算光伏组件的直流输出功率 dcP dc MPP MPPP U I （ 4）（ 3）综合考虑光伏组件的有效数量、光伏组件的老化、光伏组件的失配损失、光伏组件表面的尘埃遮挡、光伏电池板至并网点的线路传输及站用电损失、逆变器效率等因素，得到光伏电站并网点的理论发电功率 acjP 和可用发电功率 acjP 1 2 3 4acj j dc invP n P K K K K （ 5） 1 2 3 4acj j dc invP n P K K K K （ 6）式中jn 并网运行的光伏组件的全部数量；jn 并网运行的光伏组件有效数量；dcP 光伏组件的直流输出功率；1K 光伏组件老化损失系数，无量纲，每年按照一定比例递减， 1 1 aK k y ， 其中 ay 为不同太阳能电池材料年衰减率，以太阳能电池制造厂家提供的相关衰减率参数为依据， k 为并网光伏电站投入使用的年数；2K 光伏组件失配损失系数，无量纲；3K 尘埃遮挡损失系数，无量纲；4K 线路传输及站用电损失系数，无量纲；每年通过采集实际运行数据，利用自回归的方法对 1K 、2K 、 3K 、 4K 值进行修正；inv 并网逆变器效率， 无量纲， 采用欧洲标准 EN 50530进行等效。12 附 表 光伏电站基本参数表 1光伏电站基础信息序号 名称 单位 基本内容 备注1 光伏电站名称2 建设地点3 电站经纬度坐标5 占地面积 平方公里7 装机容量 兆瓦8 电力调度机构名称10 并网线路及电压等级11 上网变电站名称表 2光伏阵列信息表序号电池型号电池片数逆变器型号逆变器效率（欧洲标准）光伏阵列的倾斜角光伏阵列的方位串并联方式总功率W 倾斜角光伏电池板与地面的夹角方位如果电池板水平放臵，方位角为零。正南为 0，正西为 90，正北 180，正东 270表 3光伏组件参数表电池型号Vmp（最佳工作电压） V Imp（最佳工作电流） A Voc（开路电压）Isc（短路电流）Pm（峰值功率） W 年衰减率（ ）