南德說|光伏組件發電量預估 - 光伏們
南德說|光伏組件發電量預估
責任編輯:liliuyan 作者:薄祥喜 2020/1/9 16:10:23 瀏覽:317 干貨

業主投資建設光伏電站,首先考慮的是收益,這時需要計算組件的LCOE,即度電成本,也可以理解為單位發電量成本。其中影響LCOE的最重要的因素是光伏組件的年發電量。因此,在選擇組件建設電站時,首先需要評估出組件的發電能力。通常,在兩個階段會涉及到年發電量的評估:一個是在電站建設前的可研階段,一個是電站交付或交易環節。


可研階段


此時通常采用下面計算方法:


年發電量=系統額定輸出功率×年平均等效日照小時數×365×系統效率


從該計算公式,該發電量的評估方法比較粗略,我們很容易發現該計算模型的不足之處。該模型的前提是組件的功率輸出和光強,溫度關系完全線性,并且光譜一直都是AM1.5光譜。而實際情況是這些條件是一直在變化的,光伏組件并不是一直工作在STC(1000W.m-2, 25oC,AM1.5光譜)條件,除了功率和溫度可以說對線性組件是線性關系外,另外兩個前提都是不成立的。另外,系統效率中的各種損失比例通常采用的是經驗值,所以上述模型計算出來的年發電量和實際輸出會有所出入。


電站交付和交易環節


在這個環節,業主或買家通常會委托第三方來做盡職調查,其中就包含年發電量評估。通過比較模擬理論值與實際測量發電量值之間的差異,可以反應電站的真實運營情況和薄弱環節。第三方在做評估時,通常會用到一些專業的發電量模擬仿真軟件,例如PVSyst。


利用PVSyst進行發電量評估時主要需要以下參數


氣象數據


發電量計算首先需要選擇一年的氣象數據。PVSyst自帶部分地區歷史年的氣象數據,也可以從其他網站進行購買,特別是近年的數據都需要額外購買。另外,還可以通過電站現場安裝氣象監控設備自行采集,設備的精度和監控規范要滿足IEC 61724和IEC 61853-4的要求。


PAN File


組件發電量主要和入射光強和組件溫度有關,因此需要知道組件不同輻照度,溫度和不同入射角度下性能的表現,描述組件這種性能的數據包,即PAN File,可以按照IEC 61853-1,-2進行測試獲得。其中不同入射角效應(IAM或者AOI)是用來修正組件在不同入射角時的實際入射光強,IEC 61853-3介紹了如何進行不同傾角度的光強修正。


光譜修正


發電量計算是基于組件在STC條件時的功率,而實際戶外條件,光譜是受空氣質量影響的,因此需要對實際入射光強進行光譜修正。IEC 61853-2介紹了如何測量組件的光譜響應數據。IEC 61853-3介紹了如何利用光譜響應數據進行光強修正。目前PVSyst該項是可選項,并且只有幾個默認模型可選擇。


Uc, Uv,即組件的熱性能損失影響參數


組件的戶外工作條件是一直變化的,因此組件的實際工作溫度也一直在變化。但是通過Uc,Uv,只要知道了當時的光強和風速,就可以計算出組件的實時工作溫度。Uc和光照相關,Uv和風速相關.該因子可以按照IEC 61853-2的NMOT測試方法獲得,這也是組件測量NMOT的意思所在。IEC 61853-3也給出了工作溫度的計算方法。不同的組件,不同的Uc, Uv, 目前利用PVSyst評估通常是采用默認值。


組件衰減


包括首年衰減和之后的每年衰減,當一個電站已經運營有一段時間后進行交易時,這時為了評估準確,需要重新抽樣測量組件當前已經發生的衰減。


各種損失參數


例如灰塵遮擋,線阻損耗等


故障分析,不可利用率


通過上面的比較分析,我們可以發現,發電量的影響因素是非常多的。只有充分考慮各個因素的影響,才能提高發電量分析的準確性。另外,除了PVSyst這樣的專業軟件可以用來做發電量計算外,已經有相應的國際標準IEC61853系列發布,指導行業對發電量進行更專業細致的分析,TüV南德可以在這方面給客戶提供協助和支持,下面是IEC 61853標準里的發電量計算流程圖1。


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圖1. IEC 61853發電量計算流程


TüV南德每年都會給客戶提供大量的盡職調查,其中發電量模擬分析是客戶的必選項。但是我們發現,還是有很多光伏組件并沒有PAN File或者上文提到的那些技術參數,組件制造商只能提供一些基本參數,或者數據直接來源于產品的規格書,這讓分析結果變得不是那么可靠。而對那些開拓美國市場的組件制造商來說,提供專業的PAN File用來做發電量分析早已經是行業共知。


生成PAN File需要提供哪些參數?請參見下表1


在PVSyst數據庫里注冊PAN  File時,PVSyst會提供一個申請表格讓申請方填寫,下表中對填寫內容進行了羅列,這些內容會大部分體現在”Definition of a PV Module”界面中。用戶也可以選擇不在數據庫中列名。同時,下表中也列舉了根據IEC 61853進行更精確的發電量計算時需要的額外參數。


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表1.PVSyst中PAN File所需參數 Vs IEC 61853發電量分析所需參數


上表中紅色字體標注的參數都是需要通過實驗室測量獲得,TüV南德擁有各種高精度高準確性的測量設備,可以快速及時的給客戶提供可靠的數據。其中太陽能模擬器既有10ms短脈沖也有120ms的長脈沖,可以滿足不同類型電池的測試需求。同時每臺模擬器都配置一體化的溫度控制箱,可以對組件溫度進行精確的控制,和以前環境箱加熱后自然降溫的測試方法相比,溫度系數測量結果有明顯改善。另外,實驗室配置高精度的光譜響應測試和自主開發的IAM不同入射角度測量系統,可以全方位的提供PAN File所需參數。在進行雙面組件測量時,也完全滿足 IEC 60904-1-2對設備和方法的測試要求。早在2017年,TüV南德就給中來雙面組件提供了PAN File的全套測試,并協助中來進行了PVSyst的數據庫列名。近幾年,TüV南德的實驗室也持續給各家制造商提供相關服務,像隆基,阿特斯。


關于TüV南德智慧能源


TüV南德深耕中國光伏及智慧能源十年多,具有豐富的檢測認證經驗,能夠從原材料到系統終端的全產業鏈,提供一站式、多市場的技術解決方案。TüV南德積極參與光伏及智慧能源領域標準的研究和制定,為廣大企業提供檢測認證技術服務,并在上海、南京、揚州、常州、無錫、深圳,北京,天津,海南等地擁有多家(含合作)測試中心以及近百位技術專家,是全球領先的光伏和智慧能源產品認證與測試服務解決方案供應商。

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