光伏电站效率预测及发电量预测专题报告

光伏电站效率预测及发电量预测专题报告电站效率预测光伏电站由这几部分组成：光伏阵列——汇流箱——逆变器——开关柜。每一个环节都有能量损失，根据工程经验，并网光伏发电系统的总效率取决于光伏电池阵列的效率、逆变器的效率、交流并网效率及厂用电效率。以下将对影响本工程发电系统总效率的各个分项做详细分析。光伏阵列效率η1：太阳能光伏电池阵列在1000W/m2的标准太阳辐射强度条件下，实际的输出功率与标称功率之比。光伏阵列在光电能量转换与传输过程中的损失包括光伏组件因温度影响产生的损失、组件表面灰尘遮挡损失、光伏组件匹配损失以及直流线路损失等。1）光伏组件匹配损失各个光伏组件个体由于在生产过程中环境和工艺的原因，其输出电气特性会有微小的差异，该差异会导致光伏组件串联后的发电损失，这就是光伏组件的匹配损失。本项目建设周期短，光伏组件供货批次应保证相同，这样才能保证本项目所采用的光伏组件的输出电气特性基本相同。同时应严格控制电池片出厂质量，确保本项目使用的电池片均为A级，构成同一块组件的电池片均为同一批次的电池片；表面颜色均匀，电池片表面无明显色差、无碎片；所有的电池片均无隐形裂纹。综上分析，本工程由于工期短，本工程项目所有的光伏组件由招标人采购，为了确保光伏组件匹配损失最小，本阶段该项损失按3%考虑，取光伏组件匹配损失修正系数为0.97。（本阶段按照3%的光伏组件匹配损失系数进行选取，最终值应根据招标人提供的光伏组件通过验证后的数值进行确定）2）光伏组件温度影响：光伏电池的效率会随着其工作时的温度变化而变化。当组件温度升高时，电池效率均呈现降低的趋势。光伏电池工作温度与环境温度及光照强度的关系：T=Tair+KS；（1）式中，T为实际辐射强度和环境温度下的电池温度，℃；Tair为环境温度，℃；K为0.03℃m2/W；S为倾斜面辐射强度实际值，W/m2；目前，进口和国内一线光伏组件的最大功率温度系数一般在-0.38%/℃～-0.41%/℃之间，其典型温度系数曲线见REF_Ref9541040\h图13.2.11。图STYLEREF3\s13.2.1SEQ__图\*ARABIC\s31国内一线组件温度系数曲线图结合本项目所在地安顺市气象资料，项目所在区域年平均气温一般为13.1℃左右，根据公式（1）计结合本项目电池组件工作环境气温与电池组件板温的关系以及光伏组件的温度系数曲线，针对本项目的屋顶情况，光伏阵列采取平铺布置，温度损失为6.5%，修正系数为93.5%。3）复杂地形影响：针对本项目的屋顶情况，屋顶为水泥屋顶，周围无高大建筑和山体遮挡，但通过现场踏勘，建筑屋顶边缘有部分广告牌高度约为2m，可能会对光伏组件产生一定的遮挡，因此本阶段按1%考虑，复杂地形修正系数99%。4）光伏组件表面尘埃遮挡：太阳能电池组件周围环境所产生的灰尘、杂物随着空气流动，会附着在电池组件的表面，会影响其光电的转换效率，降低其使用性能，甚至引起太阳电池局部发热而烧坏太阳电池组件。因此，本项目需定期（适当增加）对太阳能电池组件表面进行清洗。本工程项目场址区域为工业园区的部分厂房屋顶，相关生产过程会产生一定的尘埃，同时工业园区内经常有车辆运输，会造成一定的灰尘等影响，本阶段光伏组件表面尘埃折减系数取3%，综合折减系数为97%。5）直流电缆损耗损失：直流线路：其中：U：线路工作电压，三相为线电压，单相为相电压(V)；Ig：计算工作电流(A)；L：线路长度(km)；r：电阻率(Ω/km)；x：电缆单位长度的电抗(Ω/km);cosψ：功率因数；用到的直流电缆组串至逆变器：PV1-F-1X4对于PV1-F-1X4电缆：R=4.61Ω/km。320Wp单晶硅工作电压33.64V，24个组件为一个组串，故组串工作电压为33.64×24=807.36V电流9.53A，按照线路长度12m计算电缆压降为：故直流线路损耗修正系数为综上所述，光伏阵列效率η1为：η1=97%×93.5%×99%×97%×99.848%=86.96%逆变器的转换效率η2：逆变器的交流输出功率与其直流输入功率之比。包括逆变器转换的损失、最大功率点跟踪（MPPT）精度损失等。本项目采用的逆变器为组串式逆变器。根据厂家资料，50kW组串式逆变器的最大效率为99%，中国效率为98.49%；因此本工程的逆变器转换效率η2取值为98.49%。图STYLEREF3\s13.2.1SEQ__图\*ARABIC\s32拟选用逆变器的效率曲线交流系统效率η3：1、箱变转化效率本工程共3种规格的箱变，1.25MVA,2MVA和3.125MVA，按照最小转化效率的1.25MVA箱变计算。根据厂家资料，1.25MVA箱式变压器负载损耗小于12kw，其转化效率为2、交流电缆线路损耗（按平均回路损耗计算）本工程用到的交流电缆由三部分组成：逆变器至汇流箱：ZC-YJV22-0.6/1kV-3x16，长度：40m汇流箱至变压器：ZC-YJV22-0.6/1kV-3x185；长度：150m变压器至10kV开关柜：ZC-YJV22-8.7/10kV-3x95;长度：600m计算交流电缆损耗为3x16(R=1.15)：=3x185(R=0.0991)：=3x95(R=0.193)：=故交流电缆损耗为1-(1-0.872%)x(1-1.128%)x(1-0.345%)=2.33%交流损耗修正系数η3=1-2.33%=97.67%光伏发电系统总效率综合以上分析，光伏系统的总效率等于上述各效率的乘积：η=η1×η2×η3=86.96%×98.49%×97.67%=83.65%即本项目光伏发电系统的总效率为83.65%。表STYLEREF3\s13.2.1SEQ__表\*ARABIC\s31本工程光伏发电效率取值汇总表序号项目分项取值效率值（%）1光伏阵列效率η1光伏组件匹配损失修正系数0.9786.962光伏组件温度影响修正系数0.9353复杂地形影响修正系数0.994光伏组件表面尘埃遮挡修正系数0.975直流电缆损耗损失修正系数0.998486逆变器的转换效率η298.497交流并网效率η397.67光伏发电系统总效率η83.65并网光伏电站发电量的测算本工程拟采用320Wp单晶硅太阳电池组件，实际安装容量为8.57856MWp，发电量计算时亦按照实际安装容量，光伏组件布置倾角为10°，方位角为0°，据此计算并网光伏发电系统的年总发电量和各月的发电量。晶硅太阳电池组件在光照及常规大气环境中使用会有衰减，根据国家能源局、工业和信息化部、国家认监委联合发布的《关于提高主要光伏产品技术指标并加强监管工作的通知》国能发现能[2017]32号文中中提到的“多晶组件一年内衰减率不高于2.5%，后续年内衰减率不高于0.7%；单晶组件一年内衰减率不高于3%，后续年内衰减率不高于0.7%”的指导意见，确定光伏组件各年的衰减率。本项目采用单晶硅组件，首年衰减按2.5%考虑，其余各年按照0.7%计。本光伏电站投标阶段理论发电量计算软件采用联合国环境规划署（UNEP）和加拿大自然资源部联合编写的可再生能技术规划设计软件RETScreen和国内外普遍使用的PVsyst软件等多种软件进行。本工程投产第一年分月发电量见REF_Ref9541482\h表13.2.21。表STYLEREF3\s13.2.2SEQ__表\*ARABIC\s31光伏电站投产第一年分月发电量月份每日的太阳辐射每日的太阳辐射上网电量—水平线—倾斜的度/平方米/日度/平方米/日MWh一月1.691.79399.6二月2.622.83579.9三月3.233.32729.1四月3.763.82802.2五月4.124.09883.0六月3.643.56731.9七月4.344.29910.7八月4.694.68994.1九月3.653.76775.7十月2.732.90631.6十一月2.372.57549.3十二月1.671.83407.4年平均数（合计）3.213.298394.4综上，在场地年太阳总辐射量为4221.10MJ/m2/a时，本工程投标阶段首年发电量为8394.4MWh（即839.44万kWh）。表STYLEREF3\s13.2.2SEQ__表\*ARABIC\s3225年衰减及平均年上网电量测算表（单位：MWh/a）年份系统衰减值发电量系数发电量各年小时数（第年）（%）（MWh）12.50.975008394.4978.520.7000.968188335.6971.730.7000.961408277.2964.940.7000.954678219.3958.150.7000.947998161.8951.460.7000.941358104.6944.870.7000.934768047.9938.180.7000.928227991.6931.690.7000.921727935.6925.1100.7000.915277880.1918.6110.7000.908867824.9912.1120.7000.902507770.1905.8130.7000.896187715.8899.4140.7000.889917661.7893.1150.7000.883687608.1886.9160.7000.877497554.9880.7170.7000.871357502.0874.5180.7000.865257449.5868.4190.7000.859197397.3862.3200.7000.853187345.5856.3210.7000.847217294.1850.3220.7000.841287243.1844.3230.7000.835397192.3838.4240.7000.829547142.0832.5250.7000.823737092.0826.7总发电量（MW.h）193141.425年年平均发电量（MW.h）7725