装了光伏电站之后【hòu】,用户【hù】最关【guān】心【xīn】的问题当【dāng】然是电站收【shōu】益【yì】,而电站收益究竟会有多少,那就【jiù】得从电站的【de】发电量来体【tǐ】现了,对于一【yī】年【nián】的发电量究竟有多【duō】少,行业内普遍按【àn】照系【xì】统损耗20%-25%来估算的,那这个损耗值是【shì】从哪里来的呢?

光伏发电发电量会有损耗么?
       要估算光【guāng】伏【fú】电站的输出电【diàn】能,还需要【yào】考虑很多的【de】因素,有温度、灰尘【chén】和【hé】污染、遮挡【dǎng】、组件朝向和倾角、逆变器效率、线【xiàn】缆损【sǔn】耗等等的因素,光伏电站的输出是综合了以上的因素所【suǒ】决定的。所有【yǒu】的【de】这些因素都会对【duì】光伏电【diàn】站造成【chéng】或多或少的降额,才会导致光伏系统【tǒng】输出电能的【de】损失,以下从五【wǔ】个【gè】因素【sù】的综合【hé】影响来看看【kàn】这些损失是【shì】怎【zěn】么产生【shēng】的,我们又该如【rú】何去减少系【xì】统损失。

01光伏组件的温度损耗

光伏组件工作温度对【duì】其输出功率具有很【hěn】大的【de】影响,高工作温度会导致功率损耗。温度对输出【chū】的【de】影响因【yīn】组件而不【bú】同,可以使用组件厂商【shāng】数据表提供的温度系数进行计算,组【zǔ】件【jiàn】规格书里一般都会提供【gòng】一个叫【jiào】功率温【wēn】度【dù】系数的参数,这个【gè】参数是【shì】个负值【zhí】,表明组件【jiàn】的功【gōng】率是【shì】随【suí】着温度上升【shēng】而下降【jiàng】的, 根【gēn】据这个参【cān】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【zǔ】件,组件最大功率温【wēn】度系数为【wéi】-0.40%/℃,从NASA的数据【jù】库可查询到河南郑州年平均【jun1】环境温度为15.3℃。

光伏组件【jiàn】要【yào】注意散【sàn】热,在一些彩钢【gāng】瓦屋顶,光伏组件【jiàn】和彩钢【gāng】瓦不要贴得太【tài】紧,要【yào】适当留有【yǒu】间距,以利于组件通风【fēng】散热【rè】。有【yǒu】条件的【de】地方,还可以【yǐ】加风扇或者喷水雾散热。

02灰尘、落叶、鸟粪和其它脏污

组件上长【zhǎng】期暴露在室外【wài】,时间长了会【huì】有灰尘的堆积,或者有落叶【yè】,鸟粪等等的覆盖,从而导致组件接收的光照减弱,导【dǎo】致输【shū】出功率下降【jiàng】,而如果组件附近有大树,烟【yān】冲、水箱等形成【chéng】遮挡【dǎng】,组【zǔ】件的输【shū】出功率会【huì】有更大的【de】下降,这个是可【kě】以避免的【de】;而灰尘【chén】覆【fù】盖【gài】造【zào】成的功率损【sǔn】失,不同的环境【jìng】会有差异,灰【huī】尘【chén】大,环境质量差【chà】的的地方有个10%的功【gōng】率损失,降雨多【duō】的【de】地【dì】方会【huì】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【jiàng】额也【yě】是不【bú】能忽【hū】视的,在一些降【jiàng】雨少且污染严重的地方,灰尘遮挡导致【zhì】的功率【lǜ】损失是相当【dāng】大的【de】,需要定期进行组件清【qīng】洗,目前已经【jīng】有组件清扫【sǎo】机【jī】器人面【miàn】世(上图左【zuǒ】),可见组件清【qīng】洗的重要性。

03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【qiú】朝北安装的规【guī】则,中【zhōng】国【guó】处于北半球,所【suǒ】以最【zuì】佳朝【cháo】向是朝南安装,倾角是根据当地纬【wěi】度确定,一般【bān】来说安【ān】装【zhuāng】倾角按照当地纬【wěi】度【dù】值最【zuì】佳,而偏【piān】离【lí】了【le】最佳朝向及倾【qīng】角都会【huì】带来一【yī】定的发电量损失。

以河【hé】南郑州【zhōu】为例,地位【wèi】经纬度为【wéi】北纬【wěi】36°,东【dōng】经116°。下图给出不同【tóng】朝向倾角的发【fā】电量值【zhí】,按照最佳【jiā】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【wài】,需【xū】要注意【yì】一点,偏离【lí】最佳【jiā】倾角【jiǎo】后,倾角越低,组件【jiàn】的积灰【huī】更严重,雨水【shuǐ】冲刷能力也【yě】会减弱,发【fā】电量损失会比上表【biǎo】要【yào】稍大。以安装在平面方【fāng】位角为20°,平面倾角为40°为例,朝向倾角引起【qǐ】的降额因子【zǐ】取值为fangle=0.98

04逆变器效率

逆变器【qì】作为光伏系统的心【xīn】脏,是不【bú】不【bú】可少的一个部件,逆变器内部由于【yú】电【diàn】子器件和【hé】电感元件的热损耗,也会出【chū】现【xiàn】功率损耗【hào】,功【gōng】率损耗通过厂商给出的数据参数【shù】可【kě】以找【zhǎo】到【dào】,反【fǎn】应【yīng】到数据手册上以转换效率来表现逆变器的功率损耗。

这【zhè】个【gè】值表示的是逆变器【qì】工作时达到的最大效率值,在实【shí】际【jì】运行【háng】中,由【yóu】于输入功率、负载【zǎi】率及输入电压【yā】的不同,也【yě】会导致【zhì】不一【yī】样的转换效率,这里取逆【nì】变器损耗在4%,逆【nì】变器降额因子取值finv=0.96。

此外,逆【nì】变器的【de】效率还依赖本身的工作【zuò】温【wēn】度,这个组件【jiàn】因温【wēn】度【dù】功率出现损坏【huài】道理是 一样的,但【dàn】是逆变器的【de】影响相对会小一点。所以,逆变器室【shì】内安【ān】装的【de】话,需要安装【zhuāng】在凉爽通【tōng】风的地方,室外尽量安装在背阳的地方,避开太【tài】阳【yáng】直射【shè】,尽量加装遮阳【yáng】的【de】护板。

线缆损耗是不可【kě】避免的,但是光伏系【xì】统应【yīng】该要尽量减【jiǎn】小这种损【sǔn】耗,按工程经【jīng】验,直流线损按2%计取【qǔ】,而电【diàn】站【zhàn】都【dōu】采【cǎi】用就近并网【wǎng】原则,交流侧线损较小,按工【gōng】程经验【yàn】,交【jiāo】流【liú】线损按1%计取,另外加上交直流侧端子连接带来的【de】触点损耗【hào】有1%的损耗值,整体这种损耗达到5%,而这【zhè】是在正常【cháng】使用线缆【lǎn】规格及【jí】端子【zǐ】的情况下【xià】,如果使用不符【fú】合要求的线缆跟接【jiē】线端【duān】子,可能【néng】还会【huì】带【dài】来更【gèng】大损耗,甚至还会【huì】有发生火灾的风险。

在光伏【fú】系【xì】统【tǒng】当中,直流侧要使用【yòng】光伏专用电缆,交流侧使用满足【zú】输出电流的【de】线缆,直流端子要使用厂家原装【zhuāng】配置【zhì】的MC4/H4端子【zǐ】。

使用不匹配的端子【zǐ】对接、压线不紧等安【ān】装【zhuāng】不规范【fàn】的【de】操作都有可【kě】能导致损耗加大,严重的还会烧毁【huǐ】逆变【biàn】器,线损【sǔn】及触【chù】点损耗的【de】降额【é】因子取值fline=0.95°

通过【guò】上面列出的降额【é】因子【zǐ】,系统损耗【hào】必须予以考虑【lǜ】,由系统【tǒng】损耗引【yǐn】起的【de】降额【é】因子可通过所【suǒ】有降因子相【xiàng】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【dìng】而言,系【xì】统效率将是【shì】80%,系统损【sǔn】耗为20%。

通【tōng】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【qīng】角处平【píng】均每天【tiān】的【de】太阳峰【fēng】时数为4.43,该数【shù】字乘以365可确定出【chū】年辐射量【liàng】为1617kWh/㎡/年。

以【yǐ】一【yī】套【tào】10kW电站为例,计及系统损耗,10kW电站一年的整体输出【chū】电能为【wéi】:1617kWh/㎡/年×10kW×0.80=12936度

总结

以上为系【xì】统损耗的估算【suàn】方法,当然很多损耗【hào】其实都可以通过一些改善措【cuò】施来进行优化【huà】,从而降低这样【yàng】的损耗,比如安【ān】装规【guī】范化,组件【jiàn】常常进行【háng】清扫,避【bì】开遮挡、尽【jìn】量以最【zuì】佳角度进行组件安【ān】装等【děng】。另外还有一【yī】点是【shì】系统故障导致的电量损【sǔn】失本文并未计【jì】入,所以在系统安装时【shí】尽量选用【yòng】知名【míng】品牌光【guāng】伏【fú】电站整【zhěng】体系统,尽量【liàng】减低故障率,保证系统输出电能最大化。