十多年前，笔者设计鸟巢太阳能光伏系统时，预测了光伏发电量。但建成后实际发电量远没有达到预期，百思不得其解!
图1 国家体育场——“鸟巢”100kW光伏电站
在今年的全国建筑物电气装置标准化技术委员会第四届第一次会议上，北京建筑大学李英姿教授的报告揭开了谜底，根据李教授的研究和测试，笔者整理了相关数据、图表，分享给大家。
1、预测值与实测值的偏差
北京建筑大学建设了一座5.6kW光伏并网系统的光伏电站，用于教学、研究。自2012年建成以来，采集大量的有用数据，培养了一批又一批学生和有用之才。表1是该系统的预测值和实测值，Meteonorm是瑞典的数据，NASA是美国国家航空航天局的数据，GB 50797是我国的《光伏发电站设计规范》2012版规范，“气象统计”是我国气象部门的统计数据，实测值是李教授及其团队2013年~2016年实测数据的平均值。
由表1可以得出，由于太阳能辐射量采集数据站点比较有限，数据量不足，都存在一定程度的误差，其中GB 50797误差最大，实际发电量偏差高达109.3%;瑞典数据采集点相对较多，其误差相对较小，尽管如此，偏差也高达三分之一。
2、误差分析
准确的光伏系统的发电量预测应该逐日分析，当然这样工作量非常之大。表2是北京西城区北京建筑大学逐月太阳能辐射量和该光伏并网系统发电量的预测值和实测值的对比，表中实测值为2013~2016年各月份的平均值。
表2 太阳能辐射量和该光伏并网系统发电量的预测值和实测值
图2 太阳能辐射量与实测值
由表2和图2可知：
1)一年中各月份太阳能辐射量明显高于实测值，表明各机构的数值都存在比较大的误差，尤其GB 50797误差最大，已经不能起到准确预测发电量的作用。
2)瑞典的Meteonorm数据相对接近实测值，4月~7月的春夏季误差较大。
3)各机构的数值均呈现夏季数值明显高于冬季、春季次之、秋季再次之的现象。而实测值并不明显遵循该规律，各月份总体相对均衡。
图3 光伏系统年发电量的预测值和实测值
因此，由于太阳能辐射量与实测值存在较大的偏差，必然导致预测的光伏系统发电量也存在很大的偏差。因为，光伏系统的发电量按下式计算：
式中：HA——水平面太阳能总辐照量(kW·h/m2，峰值小时数);
Ep——上网发电量(kW·h);
Es——标准条件下的辐照度(常数=1kW·h/m2);
PAZ——组件安装容量(kWp);
A――为组件安装面积(m2);
ηi――组件转换效率(%);
K——综合效率系数。综合效率系数K包括：光伏组件类型修正系数、光伏方阵的倾角、方位角修正系数、光伏发电系统可用率、光照利用率、逆变器效率、集电线路损耗、升压变压器损耗、光伏组件表面污染修正系数、光伏组件转换效率修正系数。
由表2和图3可知，并网光伏系统预测的发电量普遍高于实际值，预测值不准确，他们的区别在于误差的大小而已。而且，逐月预测值与实测值尚无规律可言，暂时无法修正，有待积累更多的数据和进一步的研究!
本文中的数据根据李教授学术报告整理而成。感谢李教授持续性的研究!
