目前大型電站的系統(tǒng)效率平均為80%左右(由于電站質(zhì)量的不同,據(jù)相關文獻記載,首年系統(tǒng)效率范圍從75%-84%不等),損耗主要由光伏方陣的吸收損耗、低壓和高壓線纜損耗、逆變器及變壓器設備損耗等組成,而戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)由于設備較少、線纜長度較短,在無陰影遮擋損失的情況下,系統(tǒng)效率可比同地區(qū)地面電站高4-10%。
本文以無錫地區(qū)為例,采用Meteonorm7.1對戶用光伏和大型地面電站的發(fā)電量進行研究對比。
1.項目仿真
案例1斜坡屋頂
戶用坡屋頂主要由主附樓組成,坡角為22°,屋面朝向正南。根據(jù)光伏設計規(guī)范,冬至日上午9時到下午15時光伏組件前后左右無陰影遮擋,經(jīng)過計算后,得到圖1所示組件布置三維模型,光伏組件共16塊,均順坡布置,裝機容量為4.24kW。
▲圖1斜屋頂南坡面組件布置三維示意圖
組件、逆變器、交直流電纜長度和截面積等信息參考表1。
▼表1戶用項目信息
根據(jù)PVsyst6.70模擬得到,該坡屋面發(fā)電系統(tǒng)的首年發(fā)電系統(tǒng)效率為83.3%。
▼表2
案例2戶用平屋頂
平屋頂四周均無陰影遮擋,組件橫向安裝,其安裝傾角為22度。
▼表3戶用項目信息
▲圖2平屋頂組件布置示意圖
根據(jù)PVsyst模擬得到,戶用平屋面系統(tǒng)的首年發(fā)電系統(tǒng)效率為83.3%。
▼表4
案例3地面電站項目
組件縱向雙排安裝,根據(jù)冬至日上午9時至下午15時無陰影遮擋的前后間距為5.5米,組件系統(tǒng)為容量588kW,使用一臺集中式逆變器,共7個匯流箱。
▼表5地面電站項目信息
▼表6
2.簡要分析
1)斜坡面系統(tǒng):因為組件順坡布置,和屋面距離10cm,對組件的散熱會帶來一定影響,根據(jù)模擬結果,產(chǎn)生溫升損失約6.1%,組串逆變器的損耗(轉(zhuǎn)換效率及MPPT損失)平均為3%。首年系統(tǒng)效率為83.3%。具體參考表7所列舉的主要損耗項目。
2)平屋頂系統(tǒng):因為組件存在一定的安裝傾角,組件的溫升損失下降到約3.6%,組串逆變器的損耗為3%,前后陰影遮擋損失為2.6%,首年系統(tǒng)效率為83.3%。
3)大型地面電站:組件前后遮擋損失較大,約3.6%,組件輸出經(jīng)過匯流箱一級匯流,到達逆變器直流側(cè)二級匯流,直流線損則相對偏大,由于組串數(shù)量較多,需要增加電流電壓失配損失。逆變器輸出到并網(wǎng)點的交流線路較長,交流線損會有一定的增加。相對于戶用系統(tǒng),地面電站的設備故障率較高,如匯流箱、逆變器故障損失率為0.3%-0.5%(模擬取0.5%)。首年系統(tǒng)效率為79.3%,和戶用系統(tǒng)效率相差4%左右。
▼表7主要損耗值對比
實際上,對于平屋頂戶用項目,如果單排布置,則表7中陰影遮擋損失可以接近0,這樣平屋頂項目的系統(tǒng)效率可達86%;而同時,對于表7中地面電站,一般35kV集電線路和送出線路的線損根據(jù)項目不同在1-3%,最終系統(tǒng)效率可低至76%。因此,質(zhì)量良好、運維正常的戶用電站的發(fā)電量比相應的地面電站發(fā)電小時可能高出13%。
說明:
1.本文中的系統(tǒng)效率,為慣用說法,準確說法應為“系統(tǒng)性能比”,英文縮寫PR;
2.不同地點、不同項目的系統(tǒng)效率有差異;
3.因本次建模采用的逆變器型號為2014/2015年產(chǎn)品,產(chǎn)品效率低于目前主流產(chǎn)品。
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