淺析光伏電站發(fā)電量與光伏組件衰減的關(guān)系

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1、淺析光伏電站發(fā)電量與光伏組件衰減的關(guān)系摘要：在光伏電站建設(shè)前期的項(xiàng)目可行性評(píng)估中，對(duì)光伏電站的發(fā)電量進(jìn)行估算具有非常重要的意義，因?yàn)檫@將直接影響到項(xiàng)目的收益預(yù)期。目前系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員常用軟件來模擬第一年的發(fā)電量，本文將基于第一年估算的發(fā)電量，并試圖計(jì)算隨后24年發(fā)電量?！　￡P(guān)鍵詞：光伏電站組件衰減發(fā)電量估算PVSYST模擬　　1前言　　由于全球的能源危機(jī)問題，風(fēng)能、太陽能等資源豐富的新能源逐漸占有重要的地位。世界太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在近幾年里保持持續(xù)高速增長，到2012年世界光伏發(fā)電累積裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到102GW[1]，并且成為增長速度最快的發(fā)電技術(shù)，光伏發(fā)電在2

2、0多個(gè)國家實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)。　　隨著核心器件光伏組件的技術(shù)不斷突破，效率不斷提升，光伏發(fā)電系統(tǒng)的度電成本會(huì)逐漸的逼近傳統(tǒng)的火力發(fā)電成本，同時(shí)隨著儲(chǔ)能技術(shù)的不斷發(fā)展，屆時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)由于它的系統(tǒng)規(guī)模隨意、安裝要求門檻低等優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在世界各地更普遍的應(yīng)用開來?！　≡谡麄€(gè)光伏系統(tǒng)應(yīng)用市場(chǎng)里，目前并網(wǎng)光伏系統(tǒng)占有絕對(duì)主導(dǎo)的地位，皆依賴于并網(wǎng)光伏技術(shù)的不斷發(fā)展成熟、相應(yīng)設(shè)備性能成本的不斷研發(fā)進(jìn)步以及各國政府在政策方面的積極推進(jìn)?！　?光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理　　由于光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用大體上分為并網(wǎng)系統(tǒng)和獨(dú)立系統(tǒng)[2]，由于并網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用所占的份額較大，本文著重分析并網(wǎng)系統(tǒng)

3、的發(fā)電量估算。　　同時(shí)，由于系統(tǒng)規(guī)模和場(chǎng)合條件的不同，并網(wǎng)系統(tǒng)也有多種系統(tǒng)形式，本文對(duì)發(fā)電量的評(píng)估是按較大規(guī)模的光伏電站作為模型，且光伏電站所處的環(huán)境條件比較好。　　圖2-1為一個(gè)典型的大型地面電站的發(fā)電原理框圖　　圖2-1大型電站發(fā)電原理簡圖　　整個(gè)系統(tǒng)主要由光伏方陣和交（直）流輸變電組成，光伏方陣輸出的直流電經(jīng)過直流線路匯流后通過逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)椴ㄐ我?guī)則、頻率穩(wěn)定的交流電，然后就地進(jìn)行一次升壓到中壓后，在中壓交流線路上進(jìn)行匯流后再進(jìn)行二次集中升壓，最后接入電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)?！　「鶕?jù)圖示，通常在產(chǎn)權(quán)點(diǎn)會(huì)安裝一個(gè)有效的電能計(jì)量表對(duì)光伏電站發(fā)電量進(jìn)行計(jì)量，這是最為準(zhǔn)確

4、的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。根據(jù)最初幾年的計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析修正，可以較為準(zhǔn)確的預(yù)估今后的發(fā)電量。　　3光伏電站發(fā)電量損耗因素分析[3]　　要在項(xiàng)目前期比較準(zhǔn)確的預(yù)估光伏電站的發(fā)電量，除了對(duì)光伏電站的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有深刻的了解外，也必須對(duì)主要的設(shè)備性能參數(shù)有很深刻的了解。同時(shí)，如果要對(duì)發(fā)電量進(jìn)行更長年限的預(yù)估時(shí)，則必須全面考慮長時(shí)間內(nèi)外界環(huán)境因素的影響和電站運(yùn)營狀況的預(yù)估。　　分析第一年光伏電站的發(fā)電量估算時(shí)，通常需要考慮的損耗因素如下：　　⑴傾斜面太陽光輻照量修正；　?、平M件表面灰塵等異物擋光的影響；　?、菧囟葘?duì)光伏組件輸出的影響；　?、裙夥M件的自身衰減；　?、山M

5、串內(nèi)組件的匹配損失；　?、史疥嚽昂笈胖g的陰影遮擋損失；　?、酥绷骶€路損失；　?、棠孀兤鬓D(zhuǎn)換效率損失；　?、捅镜刈儔浩鲹p耗；　?、谓涣骶€路損失；　?、现髯儔浩鲹p耗；　?、须娬咀杂秒姄p耗；　?、淹C(jī)時(shí)間損失；　　通常采用PVSYST軟件模擬發(fā)電量時(shí)，沒有考慮自用電和停機(jī)時(shí)間的損耗，只是考慮其它因素的一個(gè)綜合數(shù)據(jù)?！　》治龊竺?4年的光伏電站發(fā)電量時(shí)，運(yùn)營管理是最主要的影響因素，但預(yù)估性差，通常假定其與其它因素不發(fā)生變化，只是考慮光伏組件自身的衰減?！　?光伏組件功率的衰減分析　　在實(shí)際中，光伏組件在制造出來后就一直處于衰減的狀態(tài)，不過在包裝內(nèi)未見光時(shí)衰減非常慢

6、，一旦開始接受太陽光照射后，衰減會(huì)急劇加快，衰減一定比例后逐漸穩(wěn)定下來，如圖4-1所示的第一年衰減曲線模型示意圖，　　圖4-1光伏組件第一年衰減曲線模型　　圖4-1中第一年3%的總衰減數(shù)據(jù)取自正泰太陽能多晶硅組件的25年衰減保證當(dāng)中，其25年衰減保證如圖4-2所示，　　圖4-2光伏組件衰減曲線　　從圖4-2中可以看出第一年光伏組件最大衰減值為3%，后面24年每年衰減值為0.7%?！　∮捎诔跏茧A段的衰減與光強(qiáng)有著直接的關(guān)系，因此在第一年內(nèi)，在平均光強(qiáng)條件下，基本上前期呈現(xiàn)急劇衰減，后期逐漸平穩(wěn)的狀態(tài)。但是實(shí)際上，一個(gè)光伏電站從組件開始安裝到最后開始并網(wǎng)發(fā)電這個(gè)

7、時(shí)間跨度都是不一定的，到開始計(jì)量發(fā)電量的時(shí)候，組件可能已經(jīng)進(jìn)行了一定比例的衰減了，為了減小實(shí)際情況與理論估算的誤差，除了在質(zhì)保起始時(shí)間做要求外，一般組件在出廠時(shí)都會(huì)有一定比例的正功率偏差，這個(gè)正功率偏差可以覆蓋一部分由于一些人為因素導(dǎo)致的組件在沒有發(fā)電的情況下的一些衰減損耗。　　所以在理論計(jì)算上，發(fā)電量模擬計(jì)算的額定功率起始點(diǎn)可以等同于光伏組件出廠時(shí)的額定功率，而且一年內(nèi)組件的衰減可視為線性衰減?！　?光伏電站發(fā)電量的估算　　光伏電站年發(fā)電量計(jì)算事實(shí)上是光伏電站實(shí)時(shí)輸出功率與時(shí)間的函數(shù)積分，如圖5-1所示，　　圖5-1光伏發(fā)電功率-時(shí)間曲線示意圖　　為了便于

8、計(jì)算，通常將上圖等效為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下的輸出功率與峰值日照