本文由电站检测部的工程师总结一些项目检测经验进行整理编辑:
一、光伏电站PR介绍
什么是PR?通俗的讲,将光伏系统看做一个黑匣子,某一时间段内其输出电能与接收到太阳能的比值就是该电站的系统能效比,即PR(Performance Ratio)。CNCA/CTS0016-2015-6.3给出的定义如下:
PR=(E/P)/(Hi其中E:测试周期内系统发电量;
P:电站装机容量 ;
Hi:测试周期内组件同一水平面累计辐照量;
G:标准测试条件辐照度, 1000W/m2。
那么,理论上正常光伏电站的PR值能达到多少呢?假设光伏电站采用的光伏组件电性能完全一致,不存在远处山体或者云层等遮挡,不存在组件表面污秽遮挡,安装和施工也不存在任何问题,是否可以达到100%的PR值呢?这显然是不可能的,因为光伏组件的正面存在玻璃在接收太阳光时必然会折射一部分太阳光,这部分称之为透射率损失,一般固定式电站的透射率损失约为1.5%-2%;光伏组件由于光谱不匹配造成的损失称之为光谱不匹配损失,不同地区和不同类型组件的光谱不匹配损失差别较大,一般低海拔地区多晶组件为1.5%-2.5%;光伏组件的交、直流电缆由于热效应必然会导致电能的一部分损失,该损失称之为线损,一般直流电缆平均线损为0.5%-2%,交流电缆平均线损为0.5%-1.5%;光伏逆变器的转换损失一般为1.5%-3%;箱变和主变的的转换损失一般为0.5%-1%,那么电站的短时PR值能达到94%左右,实际上由于光伏组件的电性能或多或少会存在差异,同时光伏电站现场情况比较复杂,电站的年PR或者长周期PR值会大大降低。
二、光伏电站PR值分析
光伏电站作为一个能量转换装置,其内部设备的好坏及设备间匹配程度决定了该能量转换装置的转换效率,体现在数字上即为PR值的高低。那么,哪些因素会导致电站的PR值偏低呢?一般分为两种情况,一是输出电能降低;二是接收到的太阳能偏高。输出电能降低的原因有下表所示:
通常来说,若非对PR有技术性要求的情况下(如领跑者项目,部分电站验收的技术协议与技术规范等),大多数都是考虑输出电能降低导致的PR值较低情况。
组件作为将太阳能转换为电能的部件,运行状态的好坏直接制约着光伏系统的效率高低。根据上表中分类,光伏组件的衰减异常包括初始光衰过大、组件由于隐裂虚焊混档等导致的组件功率异常衰减;遮挡损失包括远处的山体、云层遮挡和近处的灌木、污秽、灰尘遮挡等造成的损失,一般不同地区的遮挡损失值会有很大差别,一般要求遮挡损失不超过5%;通常上述损失还会增加组件的串并联失配损失,一般光伏电站的串联失配损失大约在1%-1.5%,并联失配损失大约在0.5%-1%;温度损失是由于组件的电池结温超过STC条件温度导致组件的功率和电压降低导致的损失;弱光损失是指在低辐照度条件下光伏组件的转换效率降低造成的损失。
逆变器在高负载时转换效率交高,一般能达到98%以上,但是逆变器的负载率在10%以下时,转换效率普遍偏低,一般在93%左右,所以在低辐照度天气时电站的发电效率也会降低。
光伏系统的交、直流线缆线损一般在2%以下,但是由于排布不合理导致线缆路径过长,由于施工、本身质量等原因使电缆绝缘阻抗不合格、接地会导致线缆的损耗增加、漏电甚至引起火灾。
光伏支架安装角度未达到最佳倾角会导致光伏组件接收到的辐射能量降低,安装倾角一致性差会导致组串和汇流箱的并联失配损失增大。
一般来说,考虑到上述各种损失后,不同类型的电站PR值一般在78%-86%之间。电站能效比的高低不仅仅由组件、逆变器、箱变、线缆等设备的好坏决定,设计、施工和后期电站的运维都能极大影响该电站PR值的高低。