光伏電站的收益和系統的發電量密切相關,如何讓光伏電站能多發一些電,是光伏從業的技術專家所一直孜孜不倦攻克的堡壘。光伏電站的發電量主要由三個因素決定:裝機容量、峰值小時數、系統效率。前兩個因素對一個既定的光伏電站來說基本已經確定,那麼我們只有從提升系統效率的角度來進行發電量的提升。
什麼是系統效率?
「系統效率」的英文是Performance Ratio(簡稱「PR」),IEC標準給出的定義是:
ET : 在T時間段內電站輸入電網的電量
Pe : 電站組件裝機的標稱容量
hT: 是T時間段內方陣面上的峰值日照時數
PR是指的某個時間段的PR,年均PR與各月PR、各日PR、各時PR都是不一樣的!技術發展至今,對於一般光伏系統來說,系統的年平均PR值在80%左右。
影響系統PR值的主要因素有哪些?
環境溫度
溫度對於系統效率的影響主要體現在對於設備工作的影響。在一定溫度條件下,太陽能電池組件會因溫度升高而輸出電壓降低、電流增大,組件實際效率降低,發電量減少。因此,溫度引起的效率降低是必須要考慮的一個重要因素。光伏組件的工作溫度一般比環境溫度高10~30℃。
光伏組件轉換效率
組件性能的好壞直接影響光伏系統發電效率。影響組件性能的參數有組件轉換效率、開路電壓、短路電流、最大工作點電流、最大工作點電壓、電流溫度變化係數、電壓溫度變化係數、電壓光照變化係數等。組件的轉換效率與材料及製作工藝密切相關,目前,市場上出現了很多電池技術,如PERC、HIT、IBC、LGBC等,這些技術的不斷更新,都是為了提高組件轉換效率。
安裝傾角、方位角
光伏陣列安裝傾角是光伏系統設計至關重要的因素。對於固定式光伏陣列,一般光伏組件朝向正南排布,安裝傾角採用最佳安裝傾角設計,而最佳安裝傾角跟地區經緯度、太陽高度角、赤緯角等息息相關。
組件灰塵、陰影遮擋等
光伏發電系統在實際運行中,組件都裸露在環境中,隨著時間的推移,組件表面會積下很多灰塵,甚至有鳥的排洩物、樹葉、積雪等局部遮擋,這些因素都會造成系統效率的降低。一串組件之間,有時候由於不同組件朝向、遮擋等不同,由於光伏系統存在的「短板效應」,系統的發電量會大大受到影響。這是影響系統效率的因素中最大的一個因素之一。
組件串聯不匹配產生的效率降低
由於生產工藝問題,導致不同組件之間功率及電流存在一定偏差,單塊電池組件對系統影響不大,但光伏併網電站是由很多電池組件串並聯以後組成,因組件之間功率及電流的偏差,對光伏電站的發電效率就會存在一定的影響。
線路損耗
光伏發電系統各個環節都需要使用電纜來進行電能傳輸,因此傳輸過程中必然存在阻抗損耗。根據設計經驗,一般直流部分的線纜損耗佔3%,交流線纜損耗約為1%。
逆變器的功率損耗
逆變器損耗是指逆變器在把直流電轉換成交流電過程中所造成的能量損失,該損耗包括待機損耗、半導體開關損耗、電感損耗等。其中半導體開關損耗主要來源於開關器件和二極體損耗,逆變器的能量損失可通過測量逆變器的直流輸入電壓、電流和交流輸出電壓、電流計算得到。目前國內生產的大功率逆變器(500kW)效率基本均達到97.5%的系統效率。
變壓器功率損耗
變壓器為成熟產品,選用高效率變壓器,變壓器效率為98%,即功率損耗計約為2%。
用微型逆變器技術,多方位提升系統效率
微逆系統效率高達90%
微型逆變器,一般指的是光伏發電系統中能對每塊組件進行逆變、具有組件級MPPT的逆變器。
微型逆變器系統不同於傳統的光伏系統,在提升系統效率方面有著不俗的表現。微型逆變器系統的系統效率高達90%左右。據測算,在相同條件下,微逆系統比組串系統可多發電5%~25%。
獨立MPPT, 有效削弱陰影遮擋、組件失配等影響
一般的組串式系統,組件之間都是串聯結構,當任意一塊組件發生遮擋或者出現問題時,整串組件都受到影響,系統發電量將受到很大影響。昱能微型逆變器系統中每臺逆變器都具有獨立的MPPT功能,可將每塊組件的輸出優化在最大功率點附近。由於沒有『短板』效應,部分組件陰影遮擋、灰塵等因素並不會對整串組件的發電量造成影響,使得每塊組件輸出最大化。
與此同時,微逆系統也消除了由於組件本身工藝、安裝朝向、角度不同而造成的失配問題,消除短板效應,大大提高了系統發電量。
超短直流線纜,最大程度降低直流線損
用微型逆變器的系統,除了可以削弱由於陰影遮擋、灰塵、組件失配等帶來的影響。同時,微逆系統中,逆變器直接安裝在組件板的背面,可直接將組件產生的直流電轉化為交流電,因此,系統中直流線纜很短,可以大大減少系統的直流線損。
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