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光伏知识

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光伏能源圈:光伏发电的损耗怎么来的?会有多少损耗?

发布时间:  2018-03-17    点击量:  21  次    作者:      来源:  光伏能源圈

关键词:  户用光伏电站 光伏发电收益 户用光伏系统损耗

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光伏摘要:装了户用光伏电站之后,用户最关心的问题当然是电站收益,而电站收益究竟会有多少,那就得从电站的发电量来体现了,对于一年的发电量究竟有多少,行业内普遍按照系统损耗20%-25...


装了户用光伏电站之后,用户最关心的问题当然是电站收益,而电站收益究竟会有多少,那就得从电站的发电量来体现了,对于一年的发电量究竟有多少,行业内普遍按照系统损耗20%-25%来估算的,那这个损耗值是从哪里来的呢?

要估算光伏电站的输出电能,还需要考虑很多的因素,有温度、灰尘和污染、遮挡、组件朝向和倾角、逆变器效率、线缆损耗等等的因素,光伏电站的输出是综合了以上的因素所决定的。所有的这些因素都会对光伏电站造成或多或少的降额,才会导致光伏系统输出电能的损失,以下从五个因素的综合影响来看看这些损失是怎么产生的,我们又该如何去减少系统损失。

1、光伏组件的温度损耗

光伏组件工作温度对其输出功率具有很大的影响,高工作温度会导致功率损耗。温度对输出的影响因组件而不同,可以使用组件厂商数据表提供的温度系数进行计算,组件规格书里一般都会提供一个叫功率温度系数的参数,这个参数是个负值,表明组件的功率是随着温度上升而下降的, 根据这个参数可以计算出组件计及温度时的综合效率。

案例:河南郑州(北纬34.48,东经113.39)

组件使用280W组件,组件最大功率温度系数为-0.40%/℃,从NASA的数据库可查询到河南郑州年平均环境温度为15.3℃。


图一 组件规格参数


图二 郑州年平均气温


光伏组件要注意散热,在一些彩钢瓦屋顶,光伏组件和彩钢瓦不要贴得太紧,要适当留有间距,以利于组件通风散热。有条件的地方,还可以加风扇或者喷水雾散热。

2、灰尘、落叶、鸟粪和其它脏污

组件上长期暴露在室外,时间长了会有灰尘的堆积,或者有落叶,鸟粪等等的覆盖,从而导致组件接收的光照减弱,导致输出功率下降,而如果组件附近有大树,烟冲、水箱等形成遮挡,组件的输出功率会有更大的下降,这个是可以避免的;而灰尘覆盖造成的功率损失,不同的环境会有差异,灰尘大,环境质量差的的地方有个10%的功率损失,降雨多的地方会有个5%的损失,灰尘遮挡的降额因子取值fdirty=0.95


灰尘和污染产生的降额也是不能忽视的,在一些降雨少且污染严重的地方,灰尘遮挡导致的功率损失是相当大的,需要定期进行组件清洗,目前已经有组件清扫机器人面世(上图左),可见组件清洗的重要性。

3、组件的朝向和倾角

组件的安装,有个最佳朝向及倾角,朝向按北半球朝南,南半球朝北安装的规则,中国处于北半球,所以最佳朝向是朝南安装,倾角是根据当地纬度确定,一般来说安装倾角按照当地纬度值最佳,而偏离了最佳朝向及倾角都会带来一定的发电量损失。

以河南郑州为例,地位经纬度为北纬36°,东经116°。下图给出不同朝向倾角的发电量值,按照最佳倾角最佳发电量的百分比表示。


上图可看出,偏离最佳角度的安装会造成不同程度的发电量损失。

另外,需要注意一点,偏离最佳倾角后,倾角越低,组件的积灰更严重,雨水冲刷能力也会减弱,发电量损失会比上表要稍大。以安装在平面方位角为20°,平面倾角为40°为例,朝向倾角引起的降额因子取值为fangle=0.98

4、逆变器效率

逆变器作为光伏系统的心脏,是不不可少的一个部件,逆变器内部由于电子器件和电感元件的热损耗,也会出现功率损耗,功率损耗通过厂商给出的数据参数可以找到,反应到数据手册上以转换效率来表现逆变器的功率损耗。


这个值表示的是逆变器工作时达到的最大效率值,在实际运行中,由于输入功率、负载率及输入电压的不同,也会导致不一样的转换效率,这里取逆变器损耗在4%,逆变器降额因子取值finv=0.96。


此外,逆变器的效率还依赖本身的工作温度,这个组件因温度功率出现损坏道理是 一样的,但是逆变器的影响相对会小一点。所以,逆变器室内安装的话,需要安装在凉爽通风的地方,室外尽量安装在背阳的地方,避开太阳直射,尽量加装遮阳的护板。


5、交直流电缆损耗及触点损耗

线缆损耗是不可避免的,但是光伏系统应该要尽量减小这种损耗,按工程经验,直流线损按2%计取,而电站都采用就近并网原则,交流侧线损较小,按工程经验,交流线损按1%计取,另外加上交直流侧端子连接带来的触点损耗有1%的损耗值,整体这种损耗达到5%,而这是在正常使用线缆规格及端子的情况下,如果使用不符合要求的线缆跟接线端子,可能还会带来更大损耗,甚至还会有发生火灾的风险。

在光伏系统当中,直流侧要使用光伏专用电缆,交流侧使用满足输出电流的线缆,直流端子要使用厂家原装配置的MC4/H4端子。


使用不匹配的端子对接、压线不紧等安装不规范的操作都有可能导致损耗加大,严重的还会烧毁逆变器,线损及触点损耗的降额因子取值fline=0.95。


通过上面列出的降额因子,系统损耗必须予以考虑,由系统损耗引起的降额因子可通过所有降因子相乘得到,因此系统的整体损耗为ftemp×fdirty×fangle×finv×fline=0.9388×0.95×0.98×0.96×0.95=0.80,对于上面的规定而言,系统效率将是80%,系统损耗为20%。

通过查询美国太空总署NASA气象数据查询网,可知道郑州在最佳倾角处平均每天的太阳峰时数为4.43,该数字乘以365可确定出年辐射量为1617kWh/㎡/年。

以一套10kW电站为例,计及系统损耗,10kW电站一年的整体输出电能为:1617kWh/㎡/年×10kW×0.80=12936度.

总结

以上为系统损耗的估算方法,当然很多损耗其实都可以通过一些改善措施来进行优化,从而降低这样的损耗,比如安装规范化,组件常常进行清扫,避开遮挡、尽量以最佳角度进行组件安装等。另外还有一点是系统故障导致的电量损失本文并未计入,所以在系统安装时尽量选用知名品牌光伏电站整体系统,尽量减低故障率,保证系统输出电能最大化。


关键词:  户用光伏电站 光伏发电收益 户用光伏系统损耗