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文檔簡(jiǎn)介
并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的(中國(guó))能量效率
2012-10-30
2012-11-22
于培諾郭文龍
北京太陽(yáng)能電力研究院北京鑒衡認(rèn)證
中國(guó)電子第十八研究所
摘要:
歐美國(guó)家對(duì)并網(wǎng)電站評(píng)估用PR,即AC能量與理想DC能量之比來(lái)判斷其水平(國(guó)內(nèi)電站用實(shí)測(cè)功率外推至STC時(shí)的功率來(lái)評(píng)估其裝機(jī)容量);本文用中國(guó)能量效率,即用實(shí)測(cè)組件的日,月和年發(fā)電能量kWh與同時(shí)測(cè)組件表面上的太陽(yáng)輻射量kWh/m2×組件面積m2之比,進(jìn)行評(píng)估,并對(duì)有代表性的歐美國(guó)家定義的各種PR進(jìn)行了評(píng)論。
容易混淆的幾個(gè)概念功率Power(W),MPP功率(W);STC功率(W);功率效率PowerEff.(W/W);能量Energy(Wh),產(chǎn)能Yield(Wh);能量效率EnergyEff.(Wh/Wh);輻照度Irradiance(W/m2);輻射量Irradiation(Wh/m2)光伏系統(tǒng)的評(píng)估方法PR—?dú)W美國(guó)家PR的定義1.PR=ACGridinjectedEnergy/PVSystemEnergyinSTC;2.PR=ActualYieldAC/TargetYieldDC;3.SMA:
PR=ActualReadingofPlantOutputinkWh/CalculatedNominalPlantinkWh.
(TheIrradiationmeasuredbySunnySensorBox)
4.NREL:
(Measured)NetEnergyOutput=E,(Nominal)NameplateDCPowerofPV=Po,
FinalPVSystemYield=Yf,*Yf=E/Po:[h];
(Measured)Totalin-planeirradiance=H,(Nominal)Referenceirradianceof
PV=G(1kW/m2),
ReferenceYield=Yr,Yr=H/G:[h]
;
PR=Yf/Yr=E/[H×Po/G]5.PHOTON:
ModulePR=[E/H]/[Po/G]:[%]/[%]
=E/[H×Po/G]
實(shí)際上PR是能量效率,即輸出
能量(kWh)
/DC標(biāo)稱能量(kWh)
*Yf:是1W組件
能發(fā)出的能量Wh
案例:廣東100kW電站
1.電站的構(gòu)成電站用組件—
標(biāo)稱240W,面積1.636m2,共484塊,總組件面積791.8m2;
裝機(jī)容量116160W電站用逆變器—100kW逆變器配有和組件共平面光伏式總輻射表,并有
DC側(cè)功率(W)顯示和AC側(cè)能量(kWh)顯示;2.廣東100kW電站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)2012-8-1日輻射量(輻照度的積分)5.909kWh/m2;
組件溫度28℃-59.2℃實(shí)測(cè)DC側(cè)方陣
日發(fā)電能量(功率的積分)564.47kWh實(shí)測(cè)逆變后AC側(cè)日發(fā)電能量525.4kWh
3.廣東電站PR的計(jì)算PR=進(jìn)入電網(wǎng)AC能量kWh/組件平面上的太陽(yáng)輻
射量kWh/m2×組件面積m2×STC組件功率效
率%;
組件STC標(biāo)稱功率效率=240W/1kW/m2×1.636m2
=14.6%,
實(shí)測(cè)太陽(yáng)在組件方陣平面上日輻射能量
=5.909kWh/m2×791.8m2=4678.7kWh,
方陣的標(biāo)稱理想日發(fā)電能量
=4678.7kWh×14.6%=683kWh
系統(tǒng)的PR=525.4/683=0.77評(píng)論(歐美)系統(tǒng)的PR是上網(wǎng)AC能量kWh和方陣的理想DC發(fā)電能量kWh—太陽(yáng)輻射量kWh/m2乘以方陣面積m2再乘組件STC標(biāo)稱功率效率(W/W)之比,
即PR=AC-kWh/DC-kWh;實(shí)際上,理想DC發(fā)電能量由于用的是STC功率效率(見(jiàn)解釋),所以計(jì)算出的能量是理想的,永遠(yuǎn)也達(dá)不到的;應(yīng)該用方陣中有代表性組件的實(shí)際發(fā)電能量,這樣計(jì)算出的總DC能量除以進(jìn)入逆變器的DC能量得到的組件串并聯(lián)(含逆變器MPPT跟蹤誤差)損失才有實(shí)際意義。
在中國(guó)見(jiàn)到的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有用離電站最近的氣象臺(tái)數(shù)據(jù),有用NASA宏觀數(shù)據(jù)去預(yù)計(jì)太陽(yáng)輻射量并算出發(fā)電能量,但驗(yàn)收時(shí)通常在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方陣功率,經(jīng)輻照度和溫度修正最后外推到STC功率W,即電站裝機(jī)容kW。新的定義:系統(tǒng)的(中國(guó))能量效率[系統(tǒng)的能量效率]=[組件發(fā)電能量×組件數(shù)/組件平面輻射量×組件總面積]×[組件進(jìn)入逆變器DC能量/總組件發(fā)電能量]×[逆變器輸出AC能量/組件進(jìn)入逆變器DC能量];
即系統(tǒng)能效=組件能效×組件串并損失×逆變能效;
這里最重要的是組件能效組件的能量效率[組件能量效率]=[總組件發(fā)電能量]/
[總組件表面上輻射能量]組件發(fā)電能量kWh和組件表面太陽(yáng)輻射量kWh/m2用自行設(shè)計(jì)和標(biāo)定的”測(cè)試組件”和專門(mén)儀器現(xiàn)場(chǎng)可方便測(cè)出
:
采用推薦的技術(shù)之天津案例:
天津在2012-7-2測(cè)出日輻射量5.99kWh/m2,用(和廣東規(guī)格基本
相同)標(biāo)稱235W常州天合組件當(dāng)日發(fā)電能量1.15kWh/組件,
組件能量效率
ηE=1.15/5.99×1.636=11.7%(見(jiàn)下頁(yè))
它的STC標(biāo)稱功率效率
ηS=235W/1kW/m2×1.636m2=14.3%
它的PHOTONPR=0.818;各種氣象條件下235W組件(天津)能量效率日
期2012-8-1太
陽(yáng)
輻
射
量0.347kWh/m2(陰雨天)組件發(fā)電能量65.146Wh
組件能量效率11.5%2012-7-310.506kWh/m2(陰雨天)101.4Wh12.2%2012-7-261.687kWh/m2(陰天)337.9Wh12.2%2012-8-52.83kWh/m2(晴轉(zhuǎn)陰)574.2Wh12.4%2012-7-133.65kWh/㎡(陰轉(zhuǎn)晴)725.9Wh12.1%2012-8-204.08kWh/m2(晴轉(zhuǎn)陰)804.4Wh
12.1%2012-7-235.808kWh/m2(晴天)1141.3Wh12.0%2012-7-25.99kWh/m2(晴天)1150.7Wh11.7%2012-9-36.63kWh/m2(少見(jiàn)晴天)1306.0
Wh12.0%2012-9-286.77kWh/m2(少見(jiàn)晴天)
1424,3Wh12.9%多晶硅和非晶硅組件能量效率與季節(jié)的關(guān)系
從2007年12月至2010年5月;晶硅能效峰值(紅)在冬季而非晶硅能效峰值(藍(lán))在夏季按新定義:廣東的能量效率按上式,100kW電站(廣東)的能量效率:
ηE=525.4kWh(AC)/<683kWh(DC)>0.77;
PR=525.4/683=0.77組件串并聯(lián)能量損失率=進(jìn)入逆變器的
日DC能量(實(shí)測(cè)功率的積分)
/同時(shí)間間隔組件方陣日發(fā)電能量=564.47/<683>0.82
(組件方陣的標(biāo)稱理想日發(fā)電能量=4678.7kWh×14.6%=683kWh要大于實(shí)
際發(fā)電能量,
因現(xiàn)場(chǎng)無(wú)實(shí)測(cè)組件方陣的當(dāng)天發(fā)電能量數(shù)據(jù))
逆變器的能量效率=525.4kWh(AC)/564.47kWh(DC)=0.93注意:方陣DC標(biāo)稱理想能量>組件實(shí)際發(fā)電能量>進(jìn)入逆變器的DC能量
組件實(shí)際發(fā)電能量kWh用本技術(shù)可容易解決。
說(shuō)明*1.儀器直接顯示發(fā)電能量或從電腦中讀出發(fā)電能量kWh,
*2.在方陣中選出有代表性的組件經(jīng)過(guò)標(biāo)定做[測(cè)試組
件],用它測(cè)發(fā)電能量同時(shí)可測(cè)出太陽(yáng)輻射量kWh/m2
方法特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)
說(shuō)明評(píng)論1.功率法實(shí)測(cè)直流側(cè)功率并外推到STC電站可相互比較STC裝機(jī)容量功率與能量無(wú)直接聯(lián)系國(guó)內(nèi)普遍采用2.歐美PR法用標(biāo)稱組件STC功率效率和實(shí)測(cè)輻射量計(jì)算DC側(cè)理想發(fā)電能量可得到系統(tǒng)標(biāo)稱能量效率把功率效率和能量效率等同歐美普遍采用3.能量效率法:用專門(mén)設(shè)計(jì)標(biāo)定的能量?jī)x和”組件”現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)發(fā)電能量和輻射量可得到系統(tǒng)實(shí)際能量效率用[測(cè)試組件]法直觀*,方便*總結(jié):三種評(píng)估方法的比較結(jié)束語(yǔ)1.國(guó)內(nèi)系統(tǒng)評(píng)估的大多數(shù)是裝機(jī)容量kW;2.NREL
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