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南德说|光伏组件发电量预估

2020-1-9 15:05| 发布者: 静静| 查看: 16141| 评论: 0|来自: 南德TUV光伏产品服务

摘要: 业主投资建设光伏电站,首先考虑的是收益,这时需要计算组件的LCOE,即度电成本,也可以理解为单位发电量成本。其中影响LCOE的最重要的因素是光伏组件的年发电量。因此,在选择组件建设电站时,首先需要评估出组件的 ...




业主投资建设光伏电站,首先考虑的是收益,这时需要计算组件的LCOE,即度电成本,也可以理解为单位发电量成本。其中影响LCOE的最重要的因素是光伏组件的年发电量。因此,在选择组件建设电站时,首先需要评估出组件的发电能力。通常,在两个阶段会涉及到年发电量的评估:一个是在电站建设前的可研阶段,一个是电站交付或交易环节。

可研阶段

此时通常采用下面计算方法:

年发电量=系统额定输出功率×年平均等效日照小时数×365×系统效率

从该计算公式,该发电量的评估方法比较粗略,我们很容易发现该计算模型的不足之处。该模型的前提是组件的功率输出和光强,温度关系完全线性,并且光谱一直都是AM1.5光谱。而实际情况是这些条件是一直在变化的,光伏组件并不是一直工作在STC(1000W.m-2, 25oC,AM1.5光谱)条件,除了功率和温度可以说对线性组件是线性关系外,另外两个前提都是不成立的。另外,系统效率中的各种损失比例通常采用的是经验值,所以上述模型计算出来的年发电量和实际输出会有所出入。

电站交付和交易环节

在这个环节,业主或买家通常会委托第三方来做尽职调查,其中就包含年发电量评估。通过比较模拟理论值与实际测量发电量值之间的差异,可以反应电站的真实运营情况和薄弱环节。第三方在做评估时,通常会用到一些专业的发电量模拟仿真软件,例如PVSyst。

利用PVSyst进行发电量评估时主要需要以下参数

气象数据
发电量计算首先需要选择一年的气象数据。PVSyst自带部分地区历史年的气象数据,也可以从其他网站进行购买,特别是近年的数据都需要额外购买。另外,还可以通过电站现场安装气象监控设备自行采集,设备的精度和监控规范要满足IEC 61724和IEC 61853-4的要求。

PAN File
组件发电量主要和入射光强和组件温度有关,因此需要知道组件不同辐照度,温度和不同入射角度下性能的表现,描述组件这种性能的数据包,即PAN File,可以按照IEC 61853-1,-2进行测试获得。其中不同入射角效应(IAM或者AOI)是用来修正组件在不同入射角时的实际入射光强,IEC 61853-3介绍了如何进行不同倾角度的光强修正。

光谱修正
发电量计算是基于组件在STC条件时的功率,而实际户外条件,光谱是受空气质量影响的,因此需要对实际入射光强进行光谱修正。IEC 61853-2介绍了如何测量组件的光谱响应数据。IEC 61853-3介绍了如何利用光谱响应数据进行光强修正。目前PVSyst该项是可选项,并且只有几个默认模型可选择。

Uc, Uv,即组件的热性能损失影响参数
组件的户外工作条件是一直变化的,因此组件的实际工作温度也一直在变化。但是通过Uc,Uv,只要知道了当时的光强和风速,就可以计算出组件的实时工作温度。Uc和光照相关,Uv和风速相关.该因子可以按照IEC 61853-2的NMOT测试方法获得,这也是组件测量NMOT的意思所在。IEC 61853-3也给出了工作温度的计算方法。不同的组件,不同的Uc, Uv, 目前利用PVSyst评估通常是采用默认值。

组件衰减
包括首年衰减和之后的每年衰减,当一个电站已经运营有一段时间后进行交易时,这时为了评估准确,需要重新抽样测量组件当前已经发生的衰减。

各种损失参数
例如灰尘遮挡,线阻损耗等
故障分析,不可利用率

通过上面的比较分析,我们可以发现,发电量的影响因素是非常多的。只有充分考虑各个因素的影响,才能提高发电量分析的准确性。另外,除了PVSyst这样的专业软件可以用来做发电量计算外,已经有相应的国际标准IEC61853系列发布,指导行业对发电量进行更专业细致的分析,TÜV南德可以在这方面给客户提供协助和支持,下面是IEC 61853标准里的发电量计算流程图1。

图1. IEC 61853发电量计算流程

TÜV南德每年都会给客户提供大量的尽职调查,其中发电量模拟分析是客户的必选项。但是我们发现,还是有很多光伏组件并没有PAN File或者上文提到的那些技术参数,组件制造商只能提供一些基本参数,或者数据直接来源于产品的规格书,这让分析结果变得不是那么可靠。而对那些开拓美国市场的组件制造商来说,提供专业的PAN File用来做发电量分析早已经是行业共知。

生成PAN File需要提供哪些参数?请参见下表1

在PVSyst数据库里注册PAN  File时,PVSyst会提供一个申请表格让申请方填写,下表中对填写内容进行了罗列,这些内容会大部分体现在”Definition of a PV Module”界面中。用户也可以选择不在数据库中列名。同时,下表中也列举了根据IEC 61853进行更精确的发电量计算时需要的额外参数。

表1.PVSyst中PAN File所需参数 Vs IEC 61853发电量分析所需参数

上表中红色字体标注的参数都是需要通过实验室测量获得,TÜV南德拥有各种高精度高准确性的测量设备,可以快速及时的给客户提供可靠的数据。其中太阳能模拟器既有10ms短脉冲也有120ms的长脉冲,可以满足不同类型电池的测试需求。同时每台模拟器都配置一体化的温度控制箱,可以对组件温度进行精确的控制,和以前环境箱加热后自然降温的测试方法相比,温度系数测量结果有明显改善。另外,实验室配置高精度的光谱响应测试和自主开发的IAM不同入射角度测量系统,可以全方位的提供PAN File所需参数。在进行双面组件测量时,也完全满足 IEC 60904-1-2对设备和方法的测试要求。早在2017年,TÜV南德就给中来双面组件提供了PAN File的全套测试,并协助中来进行了PVSyst的数据库列名。近几年,TÜV南德的实验室也持续给各家制造商提供相关服务,像隆基,阿特斯。

关于TÜV南德智慧能源

TÜV南德深耕中国光伏及智慧能源十年多,具有丰富的检测认证经验,能够从原材料到系统终端的全产业链,提供一站式、多市场的技术解决方案。TÜV南德积极参与光伏及智慧能源领域标准的研究和制定,为广大企业提供检测认证技术服务,并在上海、南京、扬州、常州、无锡、深圳,北京,天津,海南等地拥有多家(含合作)测试中心以及近百位技术专家,是全球领先的光伏和智慧能源产品认证与测试服务解决方案供应商。
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