光伏电站系统效率分析
光伏组件效率及系统效率
一、组件的衰减：光致衰减也称S-W效应。
a-Si∶H薄膜经较长时间的强光照射或电流通过，在其内部将产生缺陷而使薄膜的性能下降，称为Staebler-Wronski效应（D.L.Staebler和C.R.Wronski最早发现。
个人认为光伏组件的衰减实际就是硅片性能的衰减，首先硅片在长期有氧坏境中会发生缓慢化学反应被氧化，从而降低性能，这是组件长期衰减的主要原因；在真空成型过程中会以一定比例掺杂硼（空穴）和磷（给体），提高硅片的载流子迁移率，从而提高组件性能，但是硼作为缺电子原子会与氧原子（给体）发生复合反应，降低载流子迁移率，从而降低组件的性能，这是组件第一年衰减2%左右的主要原因。
组件的衰减分为：1，由于破坏性因素导致的组件功率骤然衰减，破坏性因素主要指组件在焊接过程中焊接不良、封装工艺存在缺胶现象，或者由于组件在搬运、安装过程中操作不当，甚至组件在使用过程中受到冰雹的猛烈撞击而导致组件内部隐裂、电池片严重破碎等现象；2，组件初始的光致衰减，即光伏组件的输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降，但随后趋于稳定，一般来说在2%以下；3，组件的老化衰减，即在长期使用中出现的极缓慢的功率下降现象，每年的衰减在0.8%,25年的衰减不超过20%；25年的效率质保已经在日本和德国两家光伏公司的组件上得到证实。
2012年以后国内光伏组件已经基本能够达到要求，生产光伏组件的设备及材料基本采用西德进口。
二、系统效率：(个人认为系统效率衰减可以不必考虑，系统效率的降低，我们可以通过设备的局部更新或者维护达到要求，就如火电站，水电站来说，不提衰减这一说法。
影响发电量的关键因素是系统效率，系统效率主要考虑的因素有：灰尘、雨水遮挡引起的效率降低、温度引起的效率降低、组件串联不匹配产生的效率降低、逆变器的功率损耗、直流交流部分线缆功率损耗、变压器功率损耗、跟踪系统的精度等等。
1）灰尘、雨水遮挡引起的效率降低大型光伏电站一般都是地处戈壁地区，风沙较大，降水很少，考虑有管理人员人工清理方阵组件频繁度一般的情况下，采用衰减数值：8%；2）温度引起的效率降低太阳能电池组件会因温度变化而输出电压降低、电流增大，组件实际效率降低，发电量减少，因此，温度引起的效率降低是必须要考虑的一个重要因素，在设计时考虑温度变化引起的电压变化，并根据该变化选择组件串联数量，保证组件能在绝大部分时间内工作在最大跟踪功率范围内，考虑0.45%/K的功率变化、考虑各月辐照量计算加权平均值，可以计算得到加权平均值，因不同地域环境温度存在一定差异，对系统效率影响存在一定差异，因此考虑温度引起系统效率降低取值为3%。
光伏系统发电效率的影响因素及提升方法
光伏系统发电效率的影响因素及提升方法摘要：在电力行业的管理中，分布式光伏是电站建设中较常见的系统。
然而，影响光伏电站发电效率的因素很多，发电效率对电力供应和生产造成了严重的危害，因此，研究提高分布式电站发电效率的方法具有重要意义。
现代化电力建设中光伏系统发电成为发展趋势，针对光伏系统发展，加强电厂建设、提高电能效率和电能质量是摆在电力行业面前一项新的挑战，是电力企业的一项重要研究议程。
光伏系统在电力公司的运营中起着重要的作用，但是，光伏系统很容易受到自然、设施、人员等因素的影响，破坏供电的稳定性和安全性。
本文对提高光伏系统的发电效率进行研究，对电力发展意义重大。
关键词:发电效率提升；分布式光电站；电力传输1.光伏系统理论概述1.1光伏发电站在光伏领域，大多数太阳能电站都采用光伏系统以及相关的方法来促进能量的转化太阳为电能。
近年来，太阳能、风能等新能源系统都是在光伏系统的基础上发展起来的。
这是由于太阳能资源丰富、辐射覆盖率高的特点，建立光伏系统不受地理位置和系统安装的影响，且对环境破坏程度较小具有很强的环保性能。
而分散式光伏发电由于在交通运输和电能运输环节对环境的破坏较小，因此是应用太阳能进行光伏发电的有效途径。
该系统能有效地将部分电能的生产和应用结合起来，并为用户控制电能提供方便。
分布式光伏系统具有很高的可靠性，能够为特殊和区域性需求提供更好的服务。
1.2光伏系统特点光伏系统太阳能技术是利用太阳能发电的巨大优势，根据太阳能技术的特点来看，色散技术是非常实用的，这与太阳能发电技术本身的特点密切相关。
首先，光发电项目的规模可以大也可以小。
这是由于太阳能的广泛应用和太阳能资源利用技术的强大。
光伏系统基于分布式能源供应的最接近平衡点，将相应的太阳能转化为电能，因此光伏系统具有负荷高效、低污染的特点。
同时，光伏系统的设计对我国电力发展具有重要意义，并为解决能源和远距离传输问题提供条件。
1.3 光伏系统原理光伏系统是由半导体材料进行光伏发电，直接将太阳能转化为电能。
光伏系统的电站运行数据分析
光伏系统的电站运行数据分析光伏系统作为一种清洁能源利用的方式，正得到越来越广泛的应用。
为了确保光伏系统能够高效稳定地运行，对电站的运行数据进行分析是非常必要的。
本文将从数据收集、数据分析以及数据利用三个方面，探讨光伏系统电站运行数据的分析方法。
一、数据收集对于一个光伏电站来说，数据的收集是开展数据分析的第一步。
在光伏系统中，可以采集的数据主要包括发电量、光照强度、温度等信息。
这些数据可以通过传感器等设备来获取，并且需要定期地进行采集和记录。
对于大型光伏电站来说，可以借助自动化的监控系统，实现对数据的实时监测和采集。
二、数据分析1. 数据预处理在进行数据分析之前，需要对收集到的数据进行预处理。
预处理的目的是去除异常数据、补充缺失数据以及对数据进行清洗和归一化处理。
只有经过预处理的数据才能够得到准确可靠的结果。
2. 发电量分析光伏电站的核心目标就是发电，因此对发电量的分析是非常重要的。
可以通过对历史发电量的数据进行统计和分析，找出发电量的变化规律。
例如，可以比较不同季节、不同天气条件下的发电效果，找出影响发电量的主要因素，进而优化光伏系统的设计和运行策略。
3. 光照强度与温度分析光照强度和温度是影响光伏系统发电效果的两个重要因素。
通过对光照强度和温度与发电量的关系进行分析，可以找出最佳的光照强度和温度范围，优化光伏系统的发电效率。
同时，还可以通过对光照强度和温度的长期变化趋势进行分析，预测未来的发电情况，为电站的管理和维护提供参考依据。
三、数据利用1. 运维管理通过对电站运行数据的分析，可以及时发现运行故障和异常情况，并采取相应措施进行修复。
例如，当发现某个组件的发电效果异常低下时，可以进行检修或更换；当发现某个区域的光照强度明显下降时，可以及时调整光伏板的安装角度。
通过及时的运维管理，可以最大程度地保证光伏系统的稳定运行。
2. 优化设计通过光伏系统运行数据的分析，可以得到各个因素对光伏发电效果的影响程度，并进一步优化系统的设计。
光伏发电量计算及综合效率影响因素
光伏发电量计算及综合效率影响因素一、光伏电站理论发电量计算1．太阳电池效率η的计算在太阳电池受到光照时，输出电功率和入射光功率之比就称为太阳电池的效率，也称为光电转换效率。
其中，At 为太阳电池总面积（包括栅线图形面积）。
考虑到栅线并不产生光电，所以可以把 At 换成有效面积 Aa （也称为活性面积），即扣除了栅线图形面积后的面积，同时计算得到的转换效率要高一些。
Pin 为单位面积的入射光功率。
实际测量时是在标准条件下得到的：Pin 取标准光强：AM 1.5 条件，即在 25℃下， Pin= 1000W / m 2。
2．光伏系统综合效率（PR）η总＝η1×η2×η3光伏阵列效率η1：是光伏阵列在 1000 W/m2 太阳辐射强度下实际的直流输出功率与标称功率之比。
光伏阵列在能量转换过程中的损失包括：灰尘/污渍，组件功率衰减，组件串联失配损失、温升损失、方阵相互遮挡损失、反射损失、光谱偏离损失、最大功率点跟踪精度及直流线路损失等，目前取效率86%计算。
逆变器转换效率η2:是逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比，取逆变器效率97%计算。
交流并网效率η3:是从逆变器输出，至交流配电柜，再至用户配电室变压器10 KV 高压端，主要是升压变压器和交流线缆损失，按96%计算。
3．理论发电量计算太阳电池的名牌功率是在标准测试条件下测得的，也就是说在入射功率为1000W/m2的光照条件下，1000Wp 太阳电池 1 小时才能发一度电。
而实际上，同一天不同的时间光照条件不同，因此不能用系统的容量乘以日照时间来预测发电量。
计算日发电量时，近似计算：理论日发电量=系统峰值功率(kw)x等效日照小时数(h)x系统效率等效峰值日照小时数h/d=（日太阳辐照量kW.h/m2/d）/1kW/m2（日照时数：辐射强度≥120W/m2的时间长度）二、影响发电量的因素光伏电站的发电量由三个因素决定：装机容量、峰值小时数、系统效率。
系统效率分析
电站系统效率分析一、效率计算公式η=E p*E s/(H a*P az)η-------- 系统综合效率；E p -------- 系统总发电量（kwh）；E s -------- 标准条件下的辐照度（为常数，1KW/m2）；H a-------- 水平面太阳能总辐照度（kwh/m2,峰值小时数）P az-------- 组件安装容量（KWp）；其中，E p由电能计量表读取；H a由气象站数据读取后进行积分获得；注：E p与H a必须取系统正常运行时相同时间段的数据才有效；二、效率组成1、光伏阵列效率✧阵列方位角、倾角影响；✧太阳辐照度影响（强度、入射角等）；✧组件匹配损失（mismatch）；✧温度影响；✧直流线路损耗；✧灰尘及阴影遮挡损失；2、逆变器效率✧MPPT效率；✧逆变转换效率；✧设备损耗；3、交流传输效率✧交流线路损耗；✧变压器等设备损耗；三、系统效率分析四、电站分析1、气象数据目前气象站给出的数据都是某一角度的辐照值，由于倾斜面的辐照度情况计算较9月份35度比水平高12.4%，5度比水平高3%；10月份35度比水平高30%，5度比水平高5.8%。
2、发电量情况发电量数据取自逆变器数据，逆变器数据与电表数据略有偏差，在无电表数据的情况下，以逆变器数据进行替代。
数据选择：✧各角度选取1~2个子系统；✧9月份、10月份各取几天数据进行对比；数据如下：9月份下旬，35度倾角比平铺方式单位功率发电量高约25%，5度倾角比平铺方式高约1%~6%；10月份下旬，35度倾角已原高于平铺方式；平铺方式与35度倾角的发电效率随着时间的增加，偏差逐步加大；原材料库屋顶尤其严重；3、数据分析查找相应的直流柜及逆变器数据可以看出，逆变器逆变效率正常，同一时间，原材料库直流输入功率远低于一期；判定问题点在直流输入部分；在配电室及屋顶进行测试后，直流柜、汇流箱、组串等均无明显故障，系统无重大影响效率的故障；现场组件表面自从安装完毕后已经3个月左右，期间灰尘堆积很厚，对发电量影响很大；电站建成后未下过大雨，只下过一些小雨，对小角度及平铺组件不仅不能起到清洗作用，反而将灰尘集中到组件的低点堆积，造成非常大的影响，甚至可能会引起热斑效应。
光伏电站系统效率计算方法
光伏电站系统效率计算方法
1 优化光伏系统的效率
优化光伏系统的效率，是实现理想的可再生能源技术的必要条件。
由于太阳能技术发展迅速，光伏已经成为最重要的可再生能源技术之一。
为了提高光伏电站系统的效率，构建完善的计算模型，分析其工
作原理并获取有效参数，是首要任务。
2 计算模型
一个完整的计算模型应该包括两个重要的部分：机械处理和电气
计算。
机械处理是指太阳能系统及其组件的结构，使其能够有效地捕
获太阳辐射能并将其转换成有用的电能，而电气计算就是如何知道能
量的真实输出和可预测的有效百分比。
3 参数获取
使用该模型需要获取特定参数，如太阳能辐射度、太阳能模块质
量系数和温度补偿系数。
必须通过实际测试以查明这些参数。
4 有效百分比
有效百分比（DER）是光伏电站系统效率的重要参考指标，以表示
其真实可用的太阳能输出，其计算方法为：DER =有效电力输出/理论
输出百分比× 100% 。
5 总结
总而言之，要提高光伏系统的效率，必须构建完善的计算模型，分析其工作原理并获取有用的参数，最后通过有效百分比（DER）评估其真实可用的太阳能输出。
光伏电站系统效率PR分析
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光伏电站系统效率PR分析
组件不匹配损失
两种： （1）电压偏差引起的 平均值起作用； （2）电流偏差引起的 短板效应； 所以：组件都是按照电流分档的。
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光伏电站系统效率PR分析
组件不匹配损失
若：组件的电压偏差在±3%内，组件的短 路电流为8.79A，组件按电流精度0.2A分 档（即电流偏差在±1.1%内），接入某 500kW逆变器的组件均符合以上要求，采 用PVSYST可以计算得到，不匹配损失约 0.1%。考虑到杂散因素，不超过0.5%。
光伏电站系统效率PR分析
PR的几点说明
（1）默认，PR一般指的年平均效率。 （2）PR每时每刻都在变化。
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光伏电站系统效率PR分析
PR的几点说明
（3）峰值日照时数，是指不考虑任何遮 挡下的1㎡方阵面上接收到的总辐射量（ kWh/㎡）与STC对应的1000W/㎡的比值， 单位：h。
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光伏电站系统效率PR分析
弱光损失
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光伏电站系统效率PR分析
弱光损失
包头达茂旗某项目：
在内蒙古达茂旗地区，采用固定式支架 （37°）安装方式。利用PVSYST软件计 算得到：采用天合光能TSM-250-P05A多 晶硅组件时，全年由于弱光性造成的发 电量损失约为0.5%；采用强生光电 QS90DU非晶硅组件时，全年由于弱光性 造成的发电量损失约为1.5%。
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光伏电站系统效率PR分析
PR的定义
Performance Ratio：简称PR。 IEC 61724 (1)给出的定义如下：
PT：在T时间段内电站的平均系统效率
ET：在T时间段内电站输入电网的电量
光伏电站系统效率计算
光伏电站系统效率（PR）可以通过多种方式进行计算，以下为计算公式：
1. 系统效率(PR)定义：系统效率，来源于英文Performance Ratio(简称”PR”)，其包括太阳能电池老化效率，交、直流低压系统损耗及其他设备老化效率，逆变器效率，变压器及电网损耗效率。
2. 系统效率(PR)计算方法：PR在IEC61724给出的定义如下：PRT=ET/(Pe*hT) PRT：在T时间段内的平均系统效率 ET：在T时间段内光伏电站内上网电量 Pe：光伏组件标称装机容量 hT：在T时间段内峰值辐照小时数。
举例进行说明：装机量Pe=1KW，组件方阵面接收到的总辐射量为1500kwh/m2，也就是说组件方阵面峰值日照数为1500h，假设全年上网电量为1250 kwh，可以得出：PRT=ET/(Pe*hT)=1250 kwh/(1KW*1500h)=83.33%。
此外，光伏系统的效率也可以通过以下公式计算：效率=实际输出电能/光能输入。
其中，实际输出电能是以千瓦时为单位的，光能输入是以千瓦时/平方米为单位的。
光伏系统的效率通常为10%~20%之间，高效的光伏系统效率可以达到25%以上。
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光伏电站系统效率分析 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
系统效率分析
运行期光伏电站的生产工艺流程为：通过太阳辐照，经直流发电单元（将太阳能转化成直流电能，再经逆变产生交流电），出口电压为，再经35kV升压箱变，将电压升至35kV后，由35kV集电线路汇集至电站35kV汇集站，再经110kV 汇集站，电压升至110kV后，然后输送至220kV升压站，经220kV主变压器二次升压后，通过220kV架空线路送入系统电网。
其发电工艺流程如下：
图运行期光伏电站的生产工艺流程图
结合光伏电站的运行特点其系统损耗主要为以下几方面组成：
（1）入射角造成的不可利用的太阳辐射损耗；
（2）灰尘、植被等遮挡损耗
（3）温度影响损耗
（4）光伏组件不匹配造成的损耗
（5）直流线路损耗
（6）逆变器损耗
（7）交流线路损耗
（8）变压器损耗
（9）系统故障及维护损耗
结合XX项目实施的实际情况，参考《XX光伏发电项目招商文件》中评分标准的要求，技术方案中系统能力先进性（5分），81%得1分，系统效率最高值得5分；因此系统效率即使是重要的招商得分项，同时该参数又直接影响发电量和效益测评即投标申报电价，为科学合理的控制和了解本项目地的系统效率水平，使其尽可能向可操作、可实现的最高效率努力，系统效率基本取值分析如下：
（1）不可利用的太阳辐射损耗
根据项目地的地理位置、气候气象和太阳辐射数据当地的气象和太阳辐射特点，结合项目地太阳入射角的分析计算，并兼顾山地的地形条件在冬至日真太阳时9:00～15:00的阵列布置原则而确定的日照利用边界，经分析，本次由于
入射角造成的不可利用的太阳辐射损耗取值为%。
（2）灰尘、植被等遮挡损耗
项目当地处荒草地、荒山、宜林地等环境，必然会地表植被和自然扬尘的灰尘以及阵列内部设备的彼此遮挡的问题，对此参照西北勘测设计研究院有限公司基于科研实验电站的集团科研项目《环境因素对光伏工程发电量影响研究研究成果报告》和本公司项目投资运维公司的运维测试的统计成果：灰尘的覆盖对光伏组件的发电量影响较大，灰尘密度越大，发电量下降多越多，随着时间的推移灰尘在静态下密度达到m3时，对造成发电量阶段性下降高达20%；且风向和风速对灰尘的在电站的部均匀分布对发电也会产生直接影响。
结合阳泉项目场址周边地貌，在电站总体布置中应用三维模拟分析进行量化阴影控制，再者考虑到土地综合利用与未来运维智能和定期组件清洗相结合，科学利用、多措共举下，本次对灰尘、植被等遮挡损耗取值为%。
（3）温度影响损耗
光伏组件工作温度可以由以下计算公式：
Tc=(Ta+(219+832Kt)×(NOTC-20))/800
NOCT=45°C，Kt晴朗指数，Tc为光伏组件温度，
Ta为环境温度t=(Tc-25)×ɑ ，ɑ为光伏组件的温度功率衰减因子；
结合农业种养殖的模式和当地气候、气温条件，根据光伏组件的温度效率系数≥%/℃的技术指标要求，利用收集到的典型月辐照度和温度数据，采用上述公式结合光伏组件的串并联等方案，进行不同辐射量和温度下的分析计算后，本次由温度引起的发电量损失取值为%。
（4）光伏组件不匹配造成的损耗
考虑到本次采用的均为高效光伏组件，组件电流、电压的差异，以及组件串联因为电流不一致产生的效率降低现象会优于常规组件，由于我公司采用组件电流分档技术提高组件输出一致性，故本次该损耗取值%。
（5）逆变器损耗
结合阳泉基地项目的光照资源、地形差异的特点和光伏组串在位置、接线、匹配性的实际运行状况，就设备实际运行工况下自身综合效率而言，会有一定提升，这种提升综合了前端高效设备和优化集成设计的优势，兼顾了资
源、地形的突出劣势和发挥自身设备的高效因素情况下，推荐工程应用中的本设备项损耗，考虑取值%（考虑到本次招商文件要求的逆变器中国效率达到或超过%的要求）。
（6）直流、交流线路损耗
交直流损耗计算：
结合上述计算分析，本次对直流电缆损耗取值为%，交流线路损耗取值
为%。
（7）变压器损耗计算
本文采用均方根电流系数计算法，根据目前电网公司在计算变压器损耗时普遍使用的《功率因数调整电费办法》和《广东省变压器损耗及功率因数计算方法和查对表》中，
变压器的运行能耗22K λ=⨯+⨯⨯⨯额定铁损时间额定铜耗时间， 计算公式为 ：220k Pt P T P T K λ=⨯+⨯⨯⨯。
由于《广东省变压器损耗及功率因数计算方法和查对表》中计算电度分别以用户设备利用率（即负载率，，，，分段取值计算），使用相应典型负载率曲线进行积分后，全年日可利用发电时长为12h ，λ取，所得均方根电流系数如下表：
表 均方根电流系数计算表
结合上述公式和参数，对不同变压器的损耗进行测算，见下表：
表 不同变压器的损耗计算表
结合上述计算分析，本项目采用箱变为1600kVA及2000kVA容量变压器，变压器损耗取值为%。
（8）系统故障及维护损耗
结合我方参与设计的青海、新疆等西部区域的电站的实际电站运维中出现的逆变器、箱变等设备的故障率和维护现状，本次对系统故障及维护损耗取值为1%。
根据以上各部分的效率和损耗计算，在不考虑弃光限电的情况下，系统综合效率系数K为%。
具体各系数取值见下表：
表系统效率计算
发电量的分析计算
（1）取值依据
依据国能新能【2015】194 号《关于促进先进光伏技术产品应用和产业升
级的意见》，领跑者先进技术产品应达到以下指标：多晶硅、单晶硅和薄膜光伏组件自项目投产运行之日起，一年内衰减率分别不高于%、3%和5%，之后每年衰减率不高于%，项目全生命周期内衰减率不高于20%。
根据低衰减高功率PERC优质单晶组件的介绍，PERC电池的长波效应优势保证了PERC组件更好发电能力量子效率体现了电池将光转换为电的能力，量子效率越高，电池效率越高；PERC单晶电池与传统单晶电池的量子效率比较三种电池组件在高辐照度条件下相对效率相差不大；在低辐照度条件下，PERC单晶组件弱光响应优于常规单晶组件，常规单晶组件弱光响应优于常规多晶组件；PERC单晶和常规单晶光谱范围更广，从而具有更好的弱光发电能力，这一优势在阴雨天更为突出；在标准相同辐照条件下，每千瓦单晶系统的年总发电量高于多晶系统约3%左右。
美国NREL（国家可再生能源实验室）在2012年6月出具的一份报告，“Photovoltaic Degradation Rates- An Analytical Review”，回顾了近40年所有期刊文献中关于单个组件衰减和系统功率衰减分析的数据。
对于单晶组件（mono-Si），2000年以前安装的：年衰减平均%，2000年以后安装的：年衰减平均%。
（2）衰减系数的确定
结合以上PERC优质单晶组件长期衰减参数，本阶段采用的单晶组件年衰减率暂取%，首年衰减取2%。
组件25年衰减结果如下：
表组件系统效率衰减表
结合系统效率及组件衰减以及本工程不同运行方式的装机容量，初步计算出不同运行方式下运行期各年的年峰值利用小时数和本项目平均利用小时数。
具体数值见下表。
表本工程逐年发电量及年利用小时数。