PR(系统效率)作为光伏电站的重要指标之一,为业内人士所熟知。光伏发电系统的最终性能指标是发电量,PR始终影响发电量。那么,在发电过程中,到底是谁影响了PR值,是谁“动”了发电?南德认证检测中国有限公司电站项目经理罗海乔在“第三届光伏发电运营及后期服务研讨会”上讲解了PR以及影响PR的主要因素和优化方法,在下面的讲座中按照PPT和速记进行了整理。

什么是PR和STC-PR?

计算系统效率(PR)有一个基本公式,系统效率也有发电量与部件表面接收的累计照射量和装机容量的关系。

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量从一天的PR变化图可以看出,由于温度和风速的影响,产品的性能会受到影响。从电站的年度PR图可以观察到,电站的整体PR值在春季和冬季相对较高,但秋季普遍较低。由于季节差异造成的系统性差异,一般采用这种方法进行长期评价。基于以上公式和结论,我们不得不提出STC-PR(STC性能比)的概念,即温度修正后的系统效率PR。

 

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量STC-PR通过公式消除了环境温度对系统效率的影响,多用于短期评估,以减少季节差异带来的系统效率差异。然而,在长期的公关评估中,季节性低谷对电站评估有问题。

 

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量经过STC-PR修正后,PR值趋于稳定。

 

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量由以上结论可知,PR是一直在变化的,一般是指年平均效率,常规测试周期为一个完整的自然年。PR短期评估,优先考虑STC-PR(电站交易评估)。随着电站设计的相对优化和产品性能的提升,PR值从前期的50%-75%提升到80%以上甚至更高。

 

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量影响公关的主要因素及优化方法

 

影响PR值的主要因素包括12点,如下图和表所示:

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量1.入射角损失

 

IAM入射角的损失主要是由反射引起的。从右图可以看出,透光率相对降低。蓝线代表镀膜玻璃。涂层本身可以增加透光率,性能优于常规组件,可能稍弱。

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量2.阵列的最佳倾角和阵列间距

 

初步设计一般9: 00-3: 00不会出现遮挡,但9:00前和3:00后会出现不同程度的遮挡,对电站的PR值影响很大。当左图绿线通畅时,最佳倾角已经达到40°,电站设计时会考虑前后遮挡,因此会降低到34-35°。另外,考虑到电站本身的电气影响,可能会达到33甚至32。因此,如果前期设计本身存在缺陷,会对后一代产生严重影响。

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量3.其他闭塞

 

发电站一般还有其他的遮蔽物,比如雪、灰尘、鸟粪等等。对于分布式电站,也有建筑物和近遮光影响发电的情况。

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量4.组件功率偏差

 

元件制造商提供的标称功率偏差的正公差为0~+5W,正负偏差为5W。元件功率偏差对功率影响很大。通过观察元器件的功率衰减曲线,25年甚至30年更换元器件是必然的。

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量5.元件功率温度损失

 

组件电源温度也会降低。非晶硅的最大功率温度系数基本为-0.2%/℃,晶硅成分的最大功率温度系数基本为-0.4%/℃。即,当部件温度高时,性能相对降低。将下图与不同的温度和辐照度进行比较,同一组件的功率值在75℃时已大大降低。

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量6.组件的低光性能

 

弱光性能,即在光照较低、多云时,不同工艺的组件对照射光谱的响应不同,弱光效果好的组件在雨天有优势。从下图的对比来看,在200 W/m2到600 W/m2的条件下,A厂商和C厂商的元器件的输出性能明显高于其他技术元器件,所以前期根据需求采购低光性能好的元器件非常重要。

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量7.组字符串不匹配

 

组失配包括电流失配和电压失配。电流偏差(混合负载,无电流分级)造成的影响较大,电压偏差(混合负载)造成的影响较小。

电流不匹配是由同一组串中串联的电池组件之间的电流差引起的。在串联电路中,组串电流由组串中分量电流最低的分量决定。下图显示,对于5%的电流偏差,如果不进行电流分级进行混合,显示可以达到-2.5%。

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量电压失配是由每个并联串联的不同电压引起的,这会影响逆变器的MPPT跟踪。从下图可以看出,目前大多数情况下,P-U图上最大功率点(虚线)附近的电压变化导致的功率变化很小,组电压的随机概率分布不会导致出现过大或过小的某种情况。电压平均后,偏差不会累积,反而会减小。因此,实际上电压失配对功率输出的影响很小。

 

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量8.组件LID丢失

 

模块的LID损耗为光致衰减,晶体硅电池模块在使用初期功率在短时间内大幅降低。但持续受光一段时间后,输出功率会上升,然后在低稳定水平慢慢下降。所以在初期,一般厂商会保证2.5%到3%的功率衰减。

9.逆变器损耗

在前期选择逆变器时,逆变器本身的转换效果最大,但不同逆变器在不同条件下的最高效率不同。从下图不同逆变器的实验可以观察到,当时光伏电站前两条曲线的逆变器损耗达到2%,在长期运行条件下,逆变器损耗影响了整个发电。

在选择逆变器的时候,我们可以发现逆变器本身其实给出的转换效果是最大的,但是不同的逆变器在不同的条件下最高的效率是不同的。从右图中我们可以看到,当时的厂家做了实验,我们可以看到实验的顺序。前两条曲线中逆变器的一个损耗在光伏电站中约为2%,但不同厂家的逆变器厂家实际上在长期运行的情况下影响了整个发电。

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量还有一种情况,阵列严重过载,主要是光伏DC侧的电流比问题。严重过载会导致变频器削峰丢失。

 

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量10.DC和交流线路损失& 1。变压器损耗和12。系统可用性

 

此外,DC和交流电缆损耗、变压器损耗(空负载和负载损耗)和系统可用性(主要由支架、组件、电缆、接线盒、逆变器、箱式变压器和升压系统的可靠性决定)也是影响PR值的因素。

根据以上12个损耗因子,基于tüV süD统计,列出光伏电站优化PR统计表。在入射角损失方面,前期选择透过率较高的元件或流行的跟踪支架。增加阵列间距以获得最佳阵列倾角和阵列间距遮挡;元器件主要体现在前期的功率选择上,包括元器件功率温度损失和低光性能;选择不同负载点的高效逆变器,优化阵列和逆变器的容量比等等。

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2017年,TVSD对中国光伏行业的相关企业进行了调查,包括第三方监测机构、分销商、买家和制造商。通过136份有效问卷,产品类型几乎涵盖了光伏电站的所有产品。

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量大部分调查单位都在500人以上,受访者的职位都比较中等偏上。

 

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量经调查,成分为光伏产品质量集中在裂纹、衰减过度、接线盒/二极管连接问题、质量一致性差;电站重点解决安全不规范、设计缺陷、运行不规范等问题。变频器的高故障率已达47%,同时过热、效率低、爆炸风险等问题也值得关注。材料集中在接线盒、背板、连接器、EVA和电缆上。

 

PR(系统效率)面面观,是谁“动”了发电量根据tüV süD电站服务部件质量实验室的缺陷统计,进行了全面调整和电站评估,抽样项目故障率(PID、EL、衰减)达到41%。电站应用中元器件最常见的失效因素是接线盒失效,其次是电池碎片/裂纹、主栅模糊和螺纹。

 

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tüV süD Nande认证成立150多年,分布在全球1000多个办事处,2017年销售额达到24.28亿欧元,全球约有2.4万名员工。作为独立的第三方,我们致力于提供一站式供应商解决方案。

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