隨著光伏電站整體設(shè)計、施工、運維技術(shù)水平的提高，光伏電站的效率也在不斷提高。下表是國外機構(gòu)的一個統(tǒng)計結(jié)果。

 

 

從這張表中可以看出，雖然不同國家的水平會有所差異，但隨著技術(shù)的進步和經(jīng)驗的積累，在世界范圍內(nèi)，光伏電站的系統(tǒng)效率是不斷提升的。我國的光伏電站基本都是2010s建成地，理論上，80%的系統(tǒng)效率應該是一個平均水平。

 

然而，大量的實際調(diào)研數(shù)據(jù)證明，我國建成的光伏電站的系統(tǒng)效率都處于一個非常低的水平。分布式電站由于之前大部分是以金太陽工程的形式建設(shè)的，裝有防逆流裝置，棄電情況較多，暫不討論；據(jù)介紹，我國西部大型地面電站的平均系統(tǒng)效率僅能達到74%左右。

 

哪些因素影響了電站的系統(tǒng)效率，動了我們的發(fā)電量？我把這些因素分為三類：自然因素、設(shè)備因素、人為因素。

 

先看一下光伏電站的發(fā)電過程。

 

 

一、自然因素對系統(tǒng)效率的影響

 

1溫度折減

 

對系統(tǒng)效率影響最大的自然因素應該是溫度。溫度系數(shù)是光伏組件非常重要的一個參數(shù)。一般情況下，晶硅電池的溫度系數(shù)一般是 -0.35～-0.45%/℃，非晶硅電池的溫度系數(shù)一般是-0.2%/℃左右。而光伏組件的溫度并不等于環(huán)境溫度。下圖就是光伏組件輸出功率隨組件溫度的變化情況。

 

 

在正午12點附近，圖中光伏組件的溫度達到60攝氏度左右，光伏組件的輸出功率大約僅有85%左右。

 

除了光伏組件，當溫度升高時，逆變器等電氣設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率也會隨溫度的升高而降低。

 

溫度造成的折減，可以根據(jù)光伏組件的溫度系數(shù)和當?shù)氐臍鉁剡M行估算。

 

2不可利用太陽光

 

我們獲得的總輻射量值，是各種輻射強度的直接輻射、散射輻射、反射輻射的總和，但并不是所有的輻射都能發(fā)電的。比如，逆變器需要再輻照度大于50W/m2時才能向電網(wǎng)供電，但輻照度在100W/m2以下時輸出功率極低。

 

即使在陽光好的西部地區(qū)，這部分雖然算到總輻射量數(shù)據(jù)中、但無法利用的太陽能輻射，也能達到2~3%。

 

二、設(shè)備因素對系統(tǒng)效率的影響

 

設(shè)備因素應該是影響光伏系統(tǒng)效率的最主要原因。

 

1光伏組件的匹配度

 

標稱偏差也是光伏組件一個重要參數(shù)，一般±3%內(nèi)是可以接受的。這說明，雖然組件的標稱參數(shù)是一樣的，但實際上輸出特性曲線是有差異的，這就造成多個組件串聯(lián)時因電流不一致產(chǎn)生的效率降低。目前，像天合、英利等組件廠家，一般采用正偏差來降低由于功率的不匹配性帶來的損失。

 

2逆變器、箱變的效率

 

雖然逆變器技術(shù)規(guī)格書中的歐洲效率是考慮了不同負載率后的加權(quán)轉(zhuǎn)換效率，但實際使用中，很少有逆變器能達到現(xiàn)在普遍使用的98.5%。逆變器在DC變AC的過程中，加權(quán)效率能達到97.5%應該就不錯了。

 

不同逆變器的MPPT跟蹤效果也是不一樣的。當最大功率點電壓隨著輻照度變化時，逆變器需要不斷改變電壓值以找到最大功率點電壓，由于跟蹤的滯后性也會造成能量損失。另外，一個500kW的逆變器，要跟蹤大約100路組串的MPPT，組串之間的差異會影響跟蹤的精度。目前，有的逆變器廠家采用多路MPPT的方式，來減少此項損失。

 

在最大直流輸入電壓范圍內(nèi)，盡量的多串聯(lián)組件提高電壓、降低電流，可以提高逆變器的轉(zhuǎn)化效率，同時降低線損。

 

多組數(shù)據(jù)表明，采用不同品牌、標稱轉(zhuǎn)化效率相同的逆變器，其發(fā)電量能相差5~10%！

 

箱變將在將升壓的過程中，必然會有能量損失，這項根據(jù)箱變的參數(shù)來確定，一般1.5%左右。

 

3直流線損、交流線損

 

一個1MW單元的面積大約3.5~4公頃。要將這么大面積光伏組件發(fā)出的電送到一處地方，就需要很長的直流線路。減少線損的辦法有兩個：選用好的電纜，提高電壓。一般情況下，直流線損可以按2~3%來估算。

 

交流線路短，線損相對較少，一般可以按1%來進行估算。

 

4設(shè)備故障

 

設(shè)備故障和檢修時造成系統(tǒng)效率低的一個重要原因。下圖統(tǒng)計了光伏電站故障原因，其中一半都是來自于設(shè)備。

 

 

三、人為因素對系統(tǒng)效率的影響

 

1設(shè)計不當

 

設(shè)計不當造成發(fā)電量損失最嚴重的一項就是“間距設(shè)計不當”。由于目前光伏電站大都采用豎向布置，下沿的少量遮擋往往會造成整個組串輸出功率極具下降。據(jù)統(tǒng)計，在一些前后間距偏小的電站，前后遮擋造成的發(fā)電量損失甚至能達到3%。另外，山地電站除了考慮前后遮擋以外，還要考量東西方向高差所帶來的遮擋。在坡度比較大，而東西間距較小的電站，此項折減可達到2%。

 

除了間距以外，我還經(jīng)?？吹皆诠夥娬緢鰠^(qū)內(nèi)，設(shè)計有較高的建（構(gòu)）筑物，對周圍的光伏陣列造成遮擋。

 

2清潔不及時

 

 

在西北地區(qū)，一次沙塵暴可能會造成發(fā)電量直接降低5%以上；在東部，嚴重的霧霾天氣時光伏電站幾乎沒有出力。下圖是清洗前后光伏電站的出力對比。

 

可以看出，輻照度越大、陽光的穿透力越強，灰塵造成的損失越少。

 

除了灰塵，積雪如果不及時清除，也會對發(fā)電量造成較大的損失。

 

除了上述原因以外，光伏組件的衰減過快也是造成發(fā)電量達不到預期的重要原因。一般廠家承諾頭兩年衰減不超過2%，10年不超過10%，25年不超過20%。10年和20年的情況我不清楚，據(jù)了解，頭兩年衰減在2%的光伏組件比較少。

 

四、總結(jié)

 

總結(jié)一下，光伏電站系統(tǒng)效率損失的原因可以歸納成以下幾條：

 

自然原因：溫度折減、不可利用太陽光；

 

設(shè)備原因：光伏組件的匹配度、光伏組件衰減速度超出預期、逆變器和箱變的效率、直流線損、交流線損、設(shè)備故障

 

人為原因：設(shè)計不當、清潔不及時