摘要：随着光伏电站并网容量快速增加，光伏补贴逐年下降，受光伏领域政府补贴政策的重要影响，为了获得电费补贴的最大化，每年会在特定的时间节点之前出现一波“抢装潮”，赶工期、抢进度导致电站的建设质量参差不齐，质量堪忧，有些电站出现不规范的施工、不合理的设计、设备故障发生率高等问题，有些项目还存在长时间运维缺失的问题，这些都直接导致电站的发电量远远低于预期，甚至存在严重安全隐患，所以并网光伏电站站的发电性能测试受到业内的广泛关注。本文选取一个30MW的并网光伏发电站的发电性能进行测试，依照测试结果对影响太阳能光伏电站系统效率的主要因素进行分析。
关键词：并网光伏电站；系统效率；发电性能测试；因素分析
引言：通过实际调查发现，光伏组件的衰减过快是造成电站发电量达不到预期的重要原因。一般甲乙双方约定头两年衰减不超过2%，10年衰减不超过10%，25年衰减不超过20%。总之造成光伏电站系统效率损失的主要因素可以归纳成以下几点:第一，自然原因导致:温度折减、不可利用太阳光；设备原因；第二，光伏组件的匹配度、光伏组件衰减速度超出预期、逆变器和箱变的效率、直流线损、交流线损、设备故障；第三，人为因素导致:设计不当、清洁清扫不到位等；第四，不可抗拒因素导致：下雨天气和调度限制负荷情况，某光伏电站丰水期6-11月每月弃光电量大概为当月发电量的10%。为此，文章主要围绕影响太阳能光伏电站系统效率的主要因素方面进行分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
1.系统效率影响因素
1.1自然因素对系统效率的影响
第一，温度的影响。自然因素中温度对系统效率影响最大，光伏组件的温度并非环境温度，温度系数是光伏组件非常重要的一个参数。一般情况下，晶硅电池的温度系数一般是－0.35%～－0.45%/℃，非晶硅电池的温度系数一般是－0.2%/℃左右。而光伏组件的温度并不等于环境温度。根据根据下图进行分析:在中午12点左右，光伏组件的温度在60℃附近，此时光伏组件的输出功率约85%上下。而且当温度升高时，逆变器等设备的转化效率也会随温度的升高而降低。因此温度造成的功率损失，可以根据光伏组件的温度系数和当地的气温进行估算。
1.2关键产品和设备因素对系统效率的影响
第一，光伏组件的匹配度的影响。设备厂家光伏组件铭牌上注明的标称偏差，以前一般±3%，现在基本为正偏差0%～+3%(或0W－+5W)。电站组件铭牌的标称参数虽然标定一样，但通过检测或实际运行中就可以发现实际上输出(曲线)特性存在差异，因此多个组件串联时会产生失配损失而导致效率降低。目前，组件厂家，一般会采用正偏差来降低失配损失。第二，逆变器、箱变的效率的影响随。机抽检4台某品牌逆变器，利用功率分析仪检测逆变器交直流侧功率，计算出各个时刻的实时效率，根据全天不同负载点时逆变器的实时效率值，计算逆变器的加权效率，进行连续7天的测试，当最大功率点电压随着辐照度变化时，逆变器不断改变电压值以找到最大功率点电压，因此跟踪的滞后性也会造成效率损失。光伏组串之间的差异会影响MPPT跟踪的精度，部分逆变器会采用多路MPPT的方式减少损失。箱变升压的过程中，也会存在效率损失，需要结合箱变的参数计算，一般经验值为1.5%左右，目前普通变压器的效率一般为96%，电站规模越大，其效率影响越大。
1.3直流损耗(ηDC)的影响
一般平地电站1MW单元占地面积约3.5～4公顷，如果将光伏组件发出的电送到变电所，需要线路很长，减少线损的方法:选用优质电缆，提高电压。一般经验值为，直流线损按2%～3%来估算。交流线路短，线损相对较少，一般可以按1%来进行估算。
2.人为因素对系统效率的影响
2.1阴影遮挡的影响
“间距设计不当”是造成发电量损失最严重的一项。目前光伏电站基本采用竖向布置，下边框的少量遮挡会造成整个组串输出功率严重下降。在一些电站前后间距偏小导致的遮挡损失的发电量几乎达到3%。尤其山地电站不但要考虑前后遮挡，还要考量东西方向高差造成的遮挡。在东西间距较小、坡度比较大的电站，此项遮挡损失可达到2%。其次在光伏电站场区内，设计有较高的建(构)筑物、杆塔等对光伏阵列造成遮挡。利用阴影分析仪对现场所有方阵阴影遮挡情况测试，确认12个月当中所有方阵9∶00－15∶00时间段内是否存在遮挡，黄色带状部分为全年各月各时段的太阳运行轨迹。X—时间坐标，Y—月份坐标(下边界为太阳直射北回归线月份时间，上边界为太阳直射南回归线月份时间)[1]。
图：某屋顶分布式电站阴影遮挡情况
利用阴影分析仪对现场所有方阵阴影遮挡情况测试，确认12个月当中所有方阵9.00-15.00时间段内是否存在遮挡，黄色带状部分为全年各月各时段的太阳运行轨迹。X—时间坐标，Y—月份坐标(下边界为太阳直射北回归线月份时间，上边界为太阳直射南回归线月份时间)。带状部分内绿色部分为遮挡物，该遮挡物约在每年2-4月和8-9月的14：00－15：00内对该测试点造成太阳遮挡。
图为方阵阴影遮挡情况
2.2灰尘遮挡造成功率损耗(ηs)影响
光伏发电系统在实际运行中，组件都裸露在环境中，随着时间的推移，组件表面会积下很多灰尘，甚至有鸟的排泄物、树叶、小石子等局部遮挡，而光伏阵列中每块组件的参数不可能完全一致，这些因素往往都会导致光伏阵列处于失配运行状态，阵列的输出功率会比预期值低。遮挡严重时也可能引起光伏板热斑效应，造成损失。
结论
光伏发电系统常见应用形式主要为三种:大型地面光伏电站、分布式光伏发电系统、家用光伏发电系统。不论是哪种应用形式，衡量光伏发电系统性能优劣的最终指标就是发电量。而影响系统发电量的因素可以归结为三个方面，第一个是电站的装机容量，第二个是当地光照资源(峰值小时数)，第三个是系统效率(即PＲ值)。当电站的地点和规模确定以后，前两个因素基本已经定了，要想提高发电量，只能从“系统效率”上下功夫[2]。
参考文献
[1]陈墨煖.光伏发电系统发电效率研究[J].科技展望，2017(25).
[2]倪春花，李弘毅，吴在军.雾霾对光伏发电量的影响分析[J].江苏电机工程，2018(6).
论文作者:杨赛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/15
标签：光伏论文; 电站论文; 遮挡论文; 效率论文; 组件论文; 发电量论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第26期论文;