今年3月份，我们发布了《单晶PERC组件多发电实证案例》的文章，通过单月的发电量分析，就湿热海洋性气候环境与干热气候环境下PERC组件与多晶组件的发电能力进行对比，验证了290W的单晶PERC组件相对260W多晶的低辐照性能、工作温度等优势。本文对比了同样的单晶PERC290W组件与270W多晶组件的2017年1~4月的发电情况(组件均来自一线大厂)。
两套发电系统情况如下表，三亚湿热海洋气候实证电站 (以下简称三亚实证电站或基地)使用两台 3kW 逆变器，分别接入8块晶硅组件。2016 年 8月底已完成安装。 交、直流发电量都由表精确读取。比发电量(单位安装容量下的发电量)安装组件实测的总功率进行计算，而非按标称功率。至2017年初，两种组件都已实际运行4个月。
一、比发电量的对比
将实证电站2017年1-4月份每日发电量进行统计，对单晶PERC组件/多晶组件发电量进行对比，结果如图1所示，横坐标为运行的时间日期，纵轴为光伏系统每kW的日发电量。日直流比发电量主要分布于1~6 kWh/kW范围之内。单晶PERC组件1~4月间每月日均直流比发电量分别为：4.03 kWh/kW、4.45 kWh/kW、4.814 kWh/kW、4.61 kWh/kW，多晶组件1-4月间每月日均直流比发电量分别为：3.91 kWh/kW、4.31kWh/kW、4.64 kWh/kW、4.41 kWh/kW。1~4月份单晶PERC组件相对多晶每月日直流比发电量增值分别为：3.19%、3.42%、3.72%、4.35%。其中整4个月间单晶PERC组件每日平均直流比发电量为4.47kWh/kW，多晶为4.32kWh/kW， 单晶PERC组件日均直流比发电量相对多晶高出0.15 kWh/kW。单晶PERC组件相对多晶组件每日增发电比例范围为2%~6%，4个月周期内日平均增发电量为3.67%。
图1：2017年1~4月直流发电统计
图2对1~4月单晶PERC组件与多晶日交流比发电量进行统计(交流表记录值)，结果同样介于1~6 kWh/kW范围之内，其中单晶PERC组件交流日均比发电量为4.28 kWh/kW，多晶为4.11kWh/kW，单晶PERC组件日均交流比发电量相对多晶高出0.17 kWh/kW，整个周期单晶PERC组件相对多晶日均交流发电量在增发比例为4.13%，相对于直流比发电量增加值3.67%有所增加。原因主要是该系统DC/AC偏低，单晶PERC组件工作电压高，组串工作电压相对多晶更多时间处于逆变器MPPT范围内，因此逆变器转换效率更高。
图1：2017年1~4月交流发电统计
二、针对不同辐照范围的发电对比
图3：2017年3月不同辐照度下的发电情况
图4：2016年12月不同辐照度下的发电情况
图5：2017年3月不同辐照度的占比
我们对3月份不同辐照度下单晶PERC组件与多晶组件直流比发电量进行了统计。结果显示在任一辐照度范围内单晶PERC组件相对多晶均显示出高的发量，趋势与16年12月份相同-随辐照降低两种组件比发电量差值有增大的趋势，0~200 W/m2辐照时PERC组件比发电量比多晶组件高5.6%，不同的是3月份1000W/m2左右的辐照条件下PERC组件的发电优势仍非常明显，1000W/m2以上辐照时比发电量增加值为2.73%(16年12月为0.45%)，这应主要是3月份，组件的工作温度更高因此PERC组件功率温度系数的优势体现出来、两种组件的工作温度差也更高。对于这样的户外发电情况，只有0~200W/m2的发电基本反映实验室测试的组件低辐照性能，其他辐照段都无法排除温度的影响。另外，相对1月份，3月份的辐照量明显增加，尤其是800W/m2以上的辐照部分，占比也有16年12月的36%提高到45%。
三、对组件工作温度差的分析
图6：2017年1~4月组件不同月份的最高温度
在上一篇文章中，我们所统计的组件平均温度是对全天数据取平均的结果，因此难以反映组件主要发电状态下的实际工作温度以及两种组件的温度差，也与从业者的经验所不符。此次选择了组件的月最高温度进行对比，结果如图3。随平均环境温度由1月的23.8度提高到4月的26.8度，环境最高温度由30.0度提高到32.8度，多晶组件最高工作温度始终高于环境温度30摄氏度以上，4月份达64.41度。单晶PERC组件的工作温度则始终低于多晶组件，2、3月份的工作温度差达到4.3度以上，对4个月取平均，温差为3.67度。
对于最高温度差是否能代表工作状态下的平均温度差，我们选取了2月7日的发电情况与组件工作温度进行了分析。首先看2月7日的发电数据，如图5。每5分钟统计一次直流发电量，辐照量同样统计5分钟内的总辐照量。PERC组件对应的逆变器早晨7：30有发电数据，而多晶组件7：35有发电数据;停止发电的时间分别为18：30和18：20。根据统计到的数据，这部分对直流比发电量的贡献为4.3Wh/kW。
图7：单晶PERC与多晶日实时发电量统计
由图7可见，从早晨7:30分开始辐照量(5分钟内)由0.014MJ/m2逐步增加至12:50的0.309 MJ/m2，随后辐照度逐步由18:50降至0 MJ/m2.组件随辐照度增强组件发电量同步增强，单晶PERC系统发电量由开始的0.01 kWh 增加至12:50达到峰值(辐照度峰值)0.211 kWh，多晶系统发电量由开始时的的0.01 kWh 增加至12:10达到峰值0.181 kWh;13:00后随辐照度下降组件发电量逐步降低，至18:30分组件发电量降至0后逆变器关闭。一天之内组件约发电时间11小时，当天单晶PERC系统直流总发电量为14.58 kWh，多晶系统直流总发电量为13.12 kWh，单晶PERC相对多晶的直流比发电量差值为0.175kWh/kW，即175Wh/kW。
图8：单晶PERC与多晶日实时温度统计
图8为2月7日组件表面温度与环境温度的实时统计值，对比图7可知随光伏系统发电提高，单晶PERC组件与多晶组件的温差开始变大，早8：15以后、下午17：45以前，单晶PERC组件温度才高于环境温度。当日组件最高温度发生在12：20，单晶PERC组件50.68度，多晶组件53.89度，环境温度28.09度;两种组件温差3.21度。
对不同时间点的组件温度差用该时间点的组件发电量做加权平均(环境温度用PERC的发电量做加权平均)，所得到的平均温度为单晶PERC组件43.03度，多晶组件46.17度，环境温度27.00度;温差3.13度。可知多晶组件平均温度高于平均环境温度19.17度，而两种组件的平均温度差与最高温度差相当(3.13vs3.21度)，因此用月最高温度差代表组件工作状态下的平均温度差是可行的。
那么按两种组件平均温度差3.5度(43.0度、46.5度)，功率温度系数分别按-0.39%/oC和0.41%/oC，单晶PERC组件的实际功率应比多晶组件高1.97%。可估算1~4月单晶PERC组件与多晶组件直流比发电量150Wh/kW的差值中(单晶PERC4.47kWh/kW，多晶4.32kWh/kW)，约有85Wh/kW是温度相关的原因贡献的。
四、总结
本文给出了290W单晶PERC组件相对于270W多晶组件在中国电器院工业产品环境适应性国家重点实验室三亚湿热海洋气候实证基地更长时段(2017年1~4月)的发电对比情况，单晶PERC组件平均多发电3%以上。单晶PERC组件保持其低辐照发电优势并体现出比多晶组件工作温度低~3.5oC的优势。但1~4月比发电量优势的扩大(3.19%、3.42%、3.72%、4.35%)不足以通过以上两点优势来解释(4月两种组件的工作温度差高于2月和3月)，很有可能与单晶PERC组件(Hi-MO1)更低的衰减有关，我们将在电站运行1年期满后对组件功率进行测试以佐证这一判断。
作者单位：中国电器科学研究院有限公司工业产品环境适应性国家重点实验室;
FR：智汇光伏。
责任编辑：carol
