光伏電站系統(tǒng)效率分析

1、系統(tǒng)效率分析運(yùn)行期光伏電站的生產(chǎn)工藝流程為：通過太陽輻照，經(jīng)直流發(fā)電單元(將太 陽能轉(zhuǎn)化成直流電能，再經(jīng)逆變產(chǎn)生交流電人出口電壓為ACO. 5/0. 52kV.再經(jīng) 35kV升壓箱變，將電壓升至35kV后，山35kV集電線路匯集至電站35kV匯集站，再經(jīng)llOkV匯集站，電壓升至llOkV后，然后輸送至220kV升壓站，經(jīng)220kV主變壓器 二次升圧后，通過220kV架空線路送入系統(tǒng)電網(wǎng)。其發(fā)電工藝流程如下:圖運(yùn)行期光伏電站的生產(chǎn)工藝流程圖結(jié)合光伏電站的運(yùn)行特點(diǎn)其系統(tǒng)損耗主要為以下兒方面組成:入射角造成的不可利用的太陽輻射損耗:(2)灰塵.植被等遮擋損耗溫度影響損耗 光伏組件不匹配造成的損耗直

2、流線路損耗(6)逆變器損耗(7)交流線路損耗(8)變圧器損耗系統(tǒng)故障及維護(hù)損耗結(jié)合XX項(xiàng)U實(shí)施的實(shí)際1W況，參考XX光伏發(fā)電項(xiàng)目招商文件中評分 標(biāo)準(zhǔn)的要求，技術(shù)方案中系統(tǒng)能力先進(jìn)性(5分)，81%得1分，系統(tǒng)效率最高值 得5分；因此系統(tǒng)效率即使是重要的招商得分項(xiàng)，同時(shí)該參數(shù)乂直接影響發(fā)電量 和效益測評即投標(biāo)申報(bào)電價(jià)，為科學(xué)合理的控制和了解本項(xiàng)U地的系統(tǒng)效率水平, 使其盡可能向可操作、可實(shí)現(xiàn)的最高效率努力，系統(tǒng)效率基本取值分析如下:(1) 不可利用的太陽輻射損耗根據(jù)項(xiàng)U地的地理位置、氣候氣象和太陽輻射數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀蠛吞栞椛涮?點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目地太陽入射角的分析計(jì)算，并兼顧山地的地形條件在冬至日真太

3、陽 時(shí)9:0015:00的陣列布置原則而確定的日照利用邊界，經(jīng)分析，本次山于入射 角造成的不可利用的太陽輻射損耗取值為4. 3%o(2) 灰塵、植彼等遮擋損耗項(xiàng)U當(dāng)?shù)靥幓牟莸亍⒒纳?、宜林地等環(huán)境，必然會地表植被和自然揚(yáng)塵的灰塵以及陣列內(nèi)部設(shè)備的彼此遮擋的問題，對此參照西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 基于科研實(shí)驗(yàn)電站的集團(tuán)科研項(xiàng)U環(huán)境因素對光伏工程發(fā)電量影響研究研究成 果報(bào)告和本公司項(xiàng)目投資運(yùn)維公司的運(yùn)維測試的統(tǒng)訃成果：灰塵的覆蓋對光伏 組件的發(fā)電量影響較大，灰塵密度越大，發(fā)電量下降多越多，隨著時(shí)間的推移灰 塵在靜態(tài)下密度達(dá)到1264g/in時(shí)，對造成發(fā)電量階段性下降高達(dá)20%；且風(fēng)向和 風(fēng)速對灰塵

4、的在電站的部均勻分布對發(fā)電也會產(chǎn)生直接影響。結(jié)合陽泉項(xiàng)U場址 周邊地貌，在電站總體布置中應(yīng)用三維模擬分析進(jìn)行量化陰影控制，再者考慮到 土地綜合利用與未來運(yùn)維智能和定期組件清洗相結(jié)合，科學(xué)利用、多措共舉下, 本次對灰塵、植被等遮擋損耗取值為2. 20%。(3) 溫度影響損耗光伏組件工作溫度可以山以下計(jì)算公式:Tc=(Ta+(219+832Kt) X (NOTC-20)/800NOCT=45 C, Kt晴朗指數(shù)0.7, Tc為光伏組件溫度,Ta為環(huán)境溫度?t=(Tc-25)Xa , a為光伏組件的溫度功率衰減因子;結(jié)合農(nóng)業(yè)種養(yǎng)殖的模式和當(dāng)?shù)貧夂?、氣溫條件，根據(jù)光伏組件的溫度效率系 數(shù)$-039%/

5、C的技術(shù)指標(biāo)要求，利用收集到的典型月輻照度和溫度數(shù)據(jù)，采用 上述公式結(jié)合光伏組件的串并聯(lián)等方案，進(jìn)行不同輻射量和溫度下的分析計(jì)算后, 本次山溫度引起的發(fā)電量損失取值為1. 85%o4)光伏組件不匹配造成的損耗考慮到本次采用的均為高效光伏組件，組件電流、電壓的差異，以及組件吊 聯(lián)因?yàn)殡娏鞑灰恢庐a(chǎn)生的效率降低現(xiàn)象會優(yōu)于常規(guī)組件，山于我公司采用組件電 流分檔技術(shù)提高組件輸出一致性，故本次該損耗取值1. 3%o(5)逆變器損耗結(jié)合陽泉基地項(xiàng)U的光照資源、地形差異的特點(diǎn)和光伏組審在位置、接線、 匹配性的實(shí)際運(yùn)行狀況，就設(shè)備實(shí)際運(yùn)行工況下自身綜合效率而言，會有一定提 升，這種提升綜合了前端高效設(shè)備和優(yōu)化集

6、成設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，兼顧了資源、地形的 突出劣勢和發(fā)揮自身設(shè)備的高效因素1W況下，推薦工程應(yīng)用中的本設(shè)備項(xiàng)損耗, 考慮取值2. 0% (考慮到本次招商文件要求的逆變器中國效率達(dá)到或超過9& 2%的要求)6)直流.交流線路損耗交直流損耗計(jì)算:交流線路有功功率損失：？P = 3/2r直流線路有功功率損失：？P = /2R式中?P有功功率損失，W；R-線路電阻，Q；電流，A；暫以275WP光伏組件為例，峰值功率電流8.69A,交流損耗不含35kV集電線路，根據(jù)上述公式和項(xiàng)日地典型子方陣布置方案，各方案功率損耗理論計(jì)算結(jié)果見下表:表各典型方案功率算好理論計(jì)算表典型子 陣 方案電纜型號電纜長度 (km)電阻

7、(Q/km)損耗百分比IMff 組串式GF-WDZCEESR：廠1800V-2 X 4tnm=3. 384.61直流線損0. 235%GF-WDZCEESR：廠1800V-2 X 6inm=5. 043. 08ZR-YJY：,-O. 6. lkV-3X16mra=0. 48L 15交流線損1. 131%ZR-YJY：,-O. 6. lkV-3Xlo0mni=0. 330. 124L6W 組串式GFWDZCEESR：廠1800V-2 XImm5. 524.61直流線損0. 236%GFWDZCEESR：廠1800V-2 X 6mn/8.23. 08ZRYJY：H 6. lkV-3X16mm=0.

8、 76L 15交流線損1. 186%ZRYJY：sO 6. lkV-3Xlo0min=0. 580. 124IMff 集中式GFWDZCEESR：廠1800V-2 X 4mm=3. 1184.61直流線損0. 659%GFWDZCEESR：廠1800V-2 X 6nim=5. 9683. 08ZRYJY：H 6. lkV-2X50mm=0. 2650. 387ZRYJY：H 6. lkV-2X70nim0. 260.268YJY-0. 6. lkV-3X185 mra=0. 020.033交流線損0. 333%IMff 集散式GFWDZCEESR：廠1800V-2 X 4mni=3. 1184

9、.61直流線損0. 660%GFWDZCEESR：廠1800V-2 X 6mm5. 9683.08ZR-YJY：,-O, 6. lkV-2X3onim=0. 2650. 524ZR-YJY：,-O, 6. lkV-2X50nim=0. 260. 387YJY-0. 6/lkV-3X185 mm：0. 020.033交流線損0. 244%2Mff 集散式GF-WDZCEESR：廠1800V-2 X 4mn/6.94.61直流線損0. 726%GF-WDZCEESR：廠1800V-2 X 6inm12.83. 08ZRYJY：廠0 6/lkV-2X35mm=0. 550. 524ZRYJY曠0 6

10、/lkV-2X50mm=0. 950. 387YJY-O. 6/lkV-3X185 mm0. 020. 033交流線損0. 244%結(jié)合上述計(jì)算分析，本次對直流電纜損耗取值為2. 0%,交流線路損耗取值為1. 0%0(7)變壓器損耗訃算本文采用均方根電流系數(shù)計(jì)算法，根據(jù)U前電網(wǎng)公司在計(jì)算變圧器損耗時(shí)普遍使用的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法和廣東省變壓器損耗及功率因數(shù)計(jì)算方法和査對表中,變圧器的運(yùn)行能耗=額定鐵損X時(shí)間+額定銅耗X吋間xK才,計(jì)算公式為：Pt = FxT + P,xTxKxro山于廣東省變壓器損耗及功率因數(shù)訃算方法和査對表中計(jì)算電度分別以用戶設(shè)備利用率(即負(fù)載率0J, 0.3, 0.5,

11、0.7, 1. 0分段取值計(jì)算)，使用相應(yīng)典型負(fù)載率曲線進(jìn)行積分后，全年日可利用發(fā)電時(shí)長為12h, 2取0.3,所得均方根電流系數(shù)如下表:表均方根電流系數(shù)計(jì)算表序號負(fù)載率K備注102.06203L50305L20407L07510L00結(jié)合上述公式和參數(shù)，對不同變壓器的損耗進(jìn)行測算，見下表:表不同變壓器的損耗計(jì)算表兄序號變壓器容量 (kVA)空載損耗 (kW)負(fù)載損耗(kW)損耗(%)使用數(shù)量(臺)平均損耗(%)116001.6916.62. 13%202. 09%220001.9919.72.01%9結(jié)合上述計(jì)算分析，本項(xiàng)目采用箱變?yōu)閘eookVA及2000kVA容量變壓器，變壓器損耗取值為

12、2. 09%。(8)系統(tǒng)故障及維護(hù)損耗結(jié)合我方參與設(shè)計(jì)的青海、新媼等西部區(qū)域的電站的實(shí)際電站運(yùn)維中出現(xiàn)的逆變器、箱變等設(shè)備的故障率和維護(hù)現(xiàn)狀，本次對系統(tǒng)故障及維護(hù)損耗取值為1%。根據(jù)以上各部分的效率和損耗計(jì)算，在不考慮棄光限電的悄況下，系統(tǒng)綜合效率系數(shù)K為83. 09%。具體各系數(shù)取值見下表：表系統(tǒng)效率計(jì)算序號項(xiàng)目推薦投標(biāo) 指標(biāo)備注1不可利用的太陽輻射損耗4. 30%通過高效單晶硅光伏組件弱光 效益、固宦可調(diào)支架三維設(shè)計(jì) 精細(xì)化設(shè)計(jì)2灰塵、雪等遮擋損耗2. 20%組件防塵涂膜、逆變器的動態(tài) 組串監(jiān)測、智能化主動化運(yùn)維， 結(jié)合當(dāng)?shù)胤N養(yǎng)殖的模式優(yōu)勢和 人力成本優(yōu)勢，加強(qiáng)淸洗與解 決勞動力從業(yè)需求相

13、結(jié)合：3溫度影響損耗1.85%由于底層空間的利用，地表溫 度上升有一定抑制：項(xiàng)目區(qū)域 的自身氣溫條件良好4光伏組件不匹配造成的損耗1. 35%領(lǐng)跑者技術(shù)甚至更高效設(shè)備的 應(yīng)用5直流電纜損耗2. 00%6逆變器損耗2. 50%多路MPPT逆變器的適配性優(yōu) 勢：在上述優(yōu)化的直流系統(tǒng)下 實(shí)際工作工況下逆變器綜合性 能較高7交流線路損耗too%8變壓器損耗2. 09%9系統(tǒng)故障及維護(hù)損耗LOO%10系統(tǒng)綜合效率系數(shù)83. 09%發(fā)電量的分析計(jì)算(1)取值依據(jù)依據(jù)國能新能2015 194號關(guān)于促進(jìn)先進(jìn)光伏技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)升級的意見，領(lǐng)跑者先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到以下指標(biāo)：多晶硅、單品硅和薄膜光伏組件自項(xiàng)U投

14、產(chǎn)運(yùn)行之日起，一年內(nèi)衰減率分別不高于2.5%、3%和5%,之后每年衰減率不高于0. 7%,項(xiàng)U全生命周期內(nèi)衰減率不高于20%。根據(jù)低衰減高功率PERC優(yōu)質(zhì)單晶組件的介紹，PERC電池的長波效應(yīng)優(yōu)勢保證7PERC組件更好發(fā)電能力量子效率體現(xiàn)了電池將光轉(zhuǎn)換為電的能力，量子效率越高，電池效率越高；PERC單晶電池與傳統(tǒng)單晶電池的量子效率比較三種電池組件在高輻照度條件下相對效率相差不大；在低輻照度條件下，PERC單品組件弱光響應(yīng)優(yōu)于常規(guī)單晶組件，常規(guī)單晶組件弱光響應(yīng)優(yōu)于常規(guī)多晶組件；PERC單晶和常規(guī)單晶光譜范圍更廣，從而具有更好的弱光發(fā)電能力，這一優(yōu)勢在陰雨天更為突在標(biāo)準(zhǔn)相同輻照條件下，每千瓦單晶系

15、統(tǒng)的年總發(fā)電量高于多晶系統(tǒng)約3%左右。美國NREL (國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室)在2012年6月出具的一份報(bào)告,Photovoltaic Degradation Rates- An Analytical Review”，回顧了近40年所有期刊文獻(xiàn)中關(guān)于單個(gè)組件衰減和系統(tǒng)功率衰減分析的數(shù)據(jù)。對于單晶組件(mono-Si) , 2000年以前安裝的：年衰減平均0.47% 2000年以后安裝的：年衰減平均0. 36%。(2)衰減系數(shù)的確定結(jié)合以上PERC優(yōu)質(zhì)單晶組件長期衰減參數(shù)，本階段采用的單晶組件年衰減率暫取0. 55%,首年衰減取2%。組件25年衰減結(jié)果如下:表組件系統(tǒng)效率衰減表年份組件衰減系數(shù)年份

16、組件衰減系數(shù)第1年9& 0%第14年91.2%第2年97.5%第15年90. 7%第3年96. 9%第16年90. 2%第4年96. 4%第17年89.7%第5年95. 9%第18年89.2%第6年95. 3%第19年8& 7%第7年94.8%第20年8& 3%第8年94.3%第21年87.8%第9年93. 8%第22年87.3%第10年93. 3%第23年86. 8%第11年92. 7%第24年86. 3%第12年92. 2%第25年85.9%第13年91.7%結(jié)合系統(tǒng)效率及組件衰減以及本工程不同運(yùn)行方式的裝機(jī)容量，初步計(jì)算出不同運(yùn)行方式下運(yùn)行期各年的年峰值利用小時(shí)數(shù)和本項(xiàng)U平均利用小時(shí)數(shù)。

17、具體數(shù)值見下表。表本工程逐年發(fā)電量及年利用小時(shí)數(shù)年份固定式運(yùn)行方式固定可調(diào)式運(yùn)行方式本項(xiàng)目綜合水平年總發(fā)電量(7j kW h)年利用小 時(shí)數(shù)(h)年總發(fā)電量 (萬 kW h)年利用小 時(shí)數(shù)(h)年總發(fā)電量 (萬 kW-h)年利用小 時(shí)數(shù)(h)第1年5038.821259.701315.521315.526354.341270.87第2年5011JI1252.781308.281308.286319.391263.88第3年4983.541245.89130L091301.096284.631256.93第4年4956.141239.031293.931293.936250,071250.01第

18、5年492&881232.221286.821286.826215.69I243J4第6年4901.771225.441279.741279.746I8L51123630第7年4874.811218701272701272.706147.511229.50第8年4848.001212.001265.701265.706113701222.74第9年4821.331205.331258.741258.746080,071216.01第10年4794.82119&70125 L82125L826046.63120933第11年4768.441192.111244,931244.93601337120267第12年4742.221185.551238,081238.085980301196.06第13年4716J41179.03