PR(系统效率)作为光伏电站重要指标之一,对于业内人士已是耳熟能详。衡量光伏发电系【xì】统最终性能【néng】的指标是发电量,而PR时刻影响着发电量。那么在【zài】发电过【guò】程中,是谁影响【xiǎng】了【le】PR值,而又是【shì】是谁“动【dòng】”了【le】发电量?南德认证检测中国有限公司电站项目【mù】经理罗海桥在“第三届光【guāng】伏发【fā】电运营及【jí】后服务研讨【tǎo】会”对【duì】PR与影响PR的主【zhǔ】要因【yīn】素和【hé】优化方法进行了【le】讲解,以下根据演【yǎn】讲PPT与速记【jì】整理。

什么是PR与STC-PR

系统【tǒng】效率(performance ratio,PR)有【yǒu】着基【jī】本的计【jì】算【suàn】公式,而系统效率也有着发电量与组【zǔ】件表面接收到【dào】的【de】累积辐照量和装机容量相除的关系。


从一天【tiān】内【nèi】PR变化【huà】示【shì】意图可以看【kàn】出,由于温【wēn】度与风速【sù】的影响【xiǎng】,产品的性能会受到影【yǐng】响。通过【guò】电站【zhàn】年度PR示意图可以观【guān】察到【dào】,春冬季节相对来说电站整体PR值会偏高,而【ér】在秋季PR值【zhí】普遍偏低,由【yóu】于季节性差异导致的系统差异,此【cǐ】方法用于一【yī】般性【xìng】长期评估。基于以【yǐ】上公【gōng】式和结论,就不得不提【tí】出STC-PR(STC performance ratio)的概【gài】念,即温【wēn】度修正【zhèng】后的系统效率PR。


STC-PR通过公式,除去环境【jìng】温度对于系统效率的影响,多用于【yú】短期评估,减少【shǎo】由于季节性差【chà】异导致的系【xì】统效【xiào】率差【chà】异。而在长【zhǎng】期的PR评估中【zhōng】,季节【jiē】性低谷对电【diàn】站评【píng】估是存在问【wèn】题的。


通过STC-PR修正后PR值趋于平稳。


通过以上的结论【lùn】,可以得知【zhī】,PR 每时刻都在变化,一般指【zhǐ】的是年【nián】平均效率,常规测试周【zhōu】期【qī】为【wéi】1整个【gè】自【zì】然【rán】年。短期评估PR,优先【xiān】选择STC-PR(电站交易评估)。随着电站设计相对优化,产【chǎn】品性能提升,PR值【zhí】从早期的50%-75%已【yǐ】经提升到【dào】普遍【biàn】超过80%甚至【zhì】更高。


影响PR的主要因素及优化方法

影响PR值得主要因素包括12点,如下图和表:


1、IAM入射角损失

IAM入射角【jiǎo】的损失主要由于反射引起【qǐ】,从【cóng】右图可【kě】知透光率相对【duì】是降低【dī】的【de】,蓝线代表【biǎo】镀膜玻【bō】璃,镀膜本身可以增【zēng】加透光率,性能相【xiàng】较更【gèng】好一些,对于常规组【zǔ】件性能可能会稍弱一些。

 

2、阵列最佳倾角和阵列间距

在前期【qī】设【shè】计【jì】时一般会遇到九点至下午【wǔ】三点不会【huì】出现任何的遮挡,但在九点【diǎn】之前及下午三点后都会出现不同程度的【de】遮挡情况,这一部【bù】分对于电站的【de】PR值是【shì】很大的影响因素。左图绿【lǜ】线【xiàn】没有遮挡的情况【kuàng】,其最佳倾角已经达到【dào】40°,而电站在设计中会【huì】考虑到前后遮挡的问题,所【suǒ】以【yǐ】会【huì】降低在34°-35°。除此之【zhī】外【wài】,考虑电【diàn】站本身的电气影响【xiǎng】相对可能会到33°,甚至【zhì】32°左【zuǒ】右【yòu】。所以如果前期设计【jì】自【zì】身存在缺【quē】陷【xiàn】,对后期发电是有【yǒu】严重的【de】影响的。


3、其他遮挡

电站普【pǔ】遍【biàn】具有其他的一【yī】些遮挡【dǎng】诸如积雪、灰尘、鸟粪等。对于分布式【shì】电站,还存在建筑【zhù】物【wù】和近遮【zhē】挡影响【xiǎng】发电量的情况【kuàng】。


4、组件功率偏差

组件厂家供货标称功【gōng】率【lǜ】偏差正公差在0~+5W,正负偏【piān】差±5W,组件【jiàn】功率偏【piān】差对功【gōng】率的【de】影响是很大的。通过【guò】观【guān】察组件的功率衰减曲线,在25年甚至30年情况【kuàng】下,更换组件是必然的。


5、组件功率温度损失

组件功率【lǜ】温度也存在损【sǔn】失,非晶硅最【zuì】大功率温【wēn】度系数基【jī】本在-0.2%/℃,晶硅组件最大功率温【wēn】度系【xì】数基本-0.4%/℃。也就是说,在【zài】组件温【wēn】度较高【gāo】时,性【xìng】能相对是降低的。通过下图【tú】对比不同【tóng】温度和不同【tóng】辐照度的【de】情【qíng】况下,同一组件【jiàn】的功率【lǜ】值在75℃时已经降低了很多。


6、组件弱光性能

弱光【guāng】性能【néng】即当辐照较低,阴天情况时,不同种【zhǒng】类工艺【yì】的组件【jiàn】对辐照频谱响应不同,弱光【guāng】效果好【hǎo】的组件在【zài】阴雨天有优势。通【tōng】过下图对比,A厂【chǎng】家和C厂家在200W/㎡至600 W/㎡的情况下,组【zǔ】件【jiàn】输出性能【néng】明显【xiǎn】高于其他技术组件,所以在前期【qī】根据需求采购弱光性【xìng】能好的组件【jiàn】是【shì】非常重要的。


7、组串失配

组【zǔ】串【chuàn】失配包括电流失配和电压失配。电流偏差引【yǐn】起(混装、未进行电【diàn】流分档)影响较大,电压【yā】偏【piān】差引起(混【hún】装)影响较【jiào】小。

电流失配由同一组串中串联【lián】的各【gè】电池组件间【jiān】电流不同导致【zhì】,串联电路【lù】中,组【zǔ】串电流由组串中【zhōng】组件电流最【zuì】低的组件【jiàn】决定【dìng】。如下图模拟显【xiǎn】示,针对5%的电流偏差,如果在没有进行电流【liú】分档【dàng】情【qíng】况【kuàng】下进行【háng】混装,显示可以达到-2.5%。


电压【yā】失配由并联的各个组【zǔ】串电【diàn】压不同导致,电压【yā】的不【bú】同【tóng】影响了【le】逆变器的MPPT跟【gēn】踪。通过下图观【guān】察到,目【mù】前电站在大部分情【qíng】况下,P-U图上(虚线)最大功率点附近电压变【biàn】动【dòng】导【dǎo】致功率变化很小【xiǎo】,且组串电压随机概率分【fèn】布,不会出现某个偏大【dà】或偏【piān】小的情况,电压平均后【hòu】不会累积偏差【chà】,而【ér】是减小偏差。所以实际上电压【yā】失【shī】配对功率输出影响是较小的。


8、组件LID损失

组【zǔ】件LID损失即光【guāng】致衰减,晶【jīng】硅电池组件在【zài】使【shǐ】用初期短时间【jiān】内功率发生较大幅度下降【jiàng】;而在继续接【jiē】受光照一段时间【jiān】后,输出【chū】功率【lǜ】会出现回【huí】升,之后以较低的稳定水平缓慢下【xià】降。所以【yǐ】在【zài】初期情况下,一般厂家【jiā】会保证2.5%至3%的【de】功率衰减。

9、逆变器损失

前期在挑选逆变器时,逆变器本身是有【yǒu】着最大的【de】转【zhuǎn】化效果,但【dàn】不同逆变器在不同情【qíng】况下最【zuì】高效率是不一样的,通过【guò】下【xià】图【tú】不同逆【nì】变器的实【shí】验可以【yǐ】观【guān】察出,最【zuì】上【shàng】面两【liǎng】条曲线的逆变【biàn】器损失在当时的光伏电站内达到2%,在【zài】长期的运营情况下,逆变器损失【shī】影【yǐng】响着整个发电量。

挑选逆【nì】变【biàn】器的时候【hòu】,我【wǒ】们可以发【fā】现逆变器其实【shí】本身【shēn】给了一个最【zuì】大的转化效果【guǒ】,但是【shì】不同的逆变器在不同的情况下,最高的效率是不【bú】一样的。我们从右边这个图上可以【yǐ】看【kàn】到【dào】,当时的【de】厂家我们【men】做了实验【yàn】,实验的次序大家可以看到最上面两条曲线的【de】逆【nì】变器【qì】的一【yī】个【gè】损【sǔn】失大概是在【zài】光伏电站里面达到2%,但是不【bú】同厂家的逆变器厂家其实在长期运营的情况下【xià】影响【xiǎng】整个的发电量。


另【lìng】外还有一种情况【kuàng】,阵列超装【zhuāng】严重,主要因【yīn】为目前【qián】光【guāng】伏直流侧配比问题,严重的超装会导致逆变器削峰【fēng】损【sǔn】失。


10、直、交流线损&11、变【biàn】压器损耗&12、系统可利【lì】用率

另【lìng】外【wài】,直、交【jiāo】流线缆损失,变【biàn】压器【qì】损耗(空载【zǎi】和【hé】负载损耗)和系统的可【kě】利用率(主【zhǔ】要由【yóu】支架、组【zǔ】件、线缆、汇流箱、逆变器【qì】、箱【xiāng】变及升压【yā】系统可靠性决定)也是影响PR值得因素【sù】。

针对以【yǐ】上12条【tiáo】损失因素,基于【yú】TÜV SÜD统计,列出【chū】了【le】光伏电站优化PR统计表。在入射角损失方面,在前期选择【zé】透射率较高【gāo】的【de】组件或者【zhě】采用【yòng】现在较为流【liú】行的跟踪支架;对【duì】于阵列最佳倾角和【hé】阵列间距遮挡增加【jiā】阵列间【jiān】距;组件方面主要体现在前期功率的选择,包括【kuò】组【zǔ】件功率【lǜ】温度损【sǔn】失与弱光性【xìng】能;逆变器上【shàng】选择不同负载点高效【xiào】率逆变器,优化【huà】阵【zhèn】列与逆变器的容量配比等等【děng】。


TÜV SÜD 2017年市场调研【yán】数据分享

TÜV SÜD于【yú】2017年【nián】对【duì】中国光伏行【háng】业【yè】相关企业进行了调研【yán】,包括第三方监测【cè】机构、分销商【shāng】、采购商及【jí】厂家,通过136份有效的问卷【juàn】,产品类型几乎【hū】涵盖光伏电【diàn】站的【de】所有产品。


调研单位规模多数在500人以上,受访人的职位相对来中层居多。


通过调研,组件【jiàn】是光伏产品【pǐn】质量集中在隐【yǐn】裂、衰【shuāi】减过多【duō】、接线盒/二级管的【de】连接问题与质量一致性较【jiào】差上;电站方面集中在【zài】安全【quán】不规范、设计缺陷、运【yùn】行不规范的问题;逆变器故【gù】障率【lǜ】高问【wèn】题达【dá】到了【le】47%,而过热、效率低【dī】和炸【zhà】机风险问题也值得注【zhù】意;材料【liào】集中在接线盒、背【bèi】板、连接器、EVA和【hé】线缆上。


TÜV SÜD电站服【fú】务组件质量【liàng】实验室【shì】缺陷统计【jì】,进行了尽调、电站【zhàn】评估,有【yǒu】样品抽检的【de】项目失败占【zhàn】比(PID、EL、衰减【jiǎn】)达到了【le】41%,组件在电站应【yīng】用中最常见的失败因素,首要便是接线【xiàn】盒故障,其次是【shì】电【diàn】池破片/隐裂,主栅极虚化与蜗牛纹等问题【tí】也非【fēi】常常见。


TÜV SÜD 南德认证简介

TÜV SÜD 南德认证从成立至【zhì】今已【yǐ】有150余【yú】年【nián】,分布全球1000多个办事处,2017年销售额达到24.28亿欧【ōu】元,全球约有2.4万【wàn】名员工。作为独立【lì】的第三【sān】方,致力于提【tí】供一站式的供应【yīng】商解【jiě】决【jué】方【fāng】案。


技术服务涵盖光伏组件、光伏线【xiàn】缆、光【guāng】伏材料、光伏电子【zǐ】系【xì】统设备及【jí】光伏电站【zhàn】的测试【shì】、认证、评估与培训。


作为最早开始从事光伏电站【zhàn】检测的外资【zī】第三方机构,2012年颁发全球【qiú】首张光伏电站TÜV认证【zhèng】证【zhèng】书,持【chí】续为【wéi】国内累计超过30GW的光伏电站【zhàn】提供【gòng】技术服务。

 

TÜV SÜD南【nán】德意志集团的【de】光伏【fú】电【diàn】站技术服务已遍布全球。