解析光伏电站的系统效率影响因素有哪些?

来源:智汇光伏发布时间:2016-11-28 09:02:23

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。当电站的地点和规模确定以后,前两个因素基本已经定了,要想提高发电量,只能从“系统效率”上下功夫了!

随着光伏电站整体设计、施工、运维技术水平的提高,光伏电站的效率也在不断提高。下表是国外机构的一个统计结果。

光伏

从这张表中可以看出,虽然不同国家的水平会有所差异,但随着技术的进步和经验的积累,在世界范围内,光伏电站的系统效率是不断提升的。我国的光伏电站基本都是2010s建成地,理论上,80%的系统效率应该是一个平均水平。

然而,大量的实际调研数据证明,我国建成的光伏电站的系统效率都处于一个非常低的水平。分布式电站由于之前大部分是以金太阳工程的形式建设的,装有防逆流装置,弃电情况较多,暂不讨论;据介绍,我国西部大型地面电站的平均系统效率仅能达到74%左右。

哪些因素影响了电站的系统效率,动了我们的发电量?我把这些因素分为三类:自然因素、设备因素、人为因素。

先看一下光伏电站的发电过程。

光伏

一、自然因素对系统效率的影响

1、温度折减

对系统效率影响最大的自然因素应该是温度。温度系数是光伏组件非常重要的一个参数。一般情况下,晶硅电池的温度系数一般是-0.35~-0.45%/℃,非晶硅电池的温度系数一般是-0.2%/℃左右。而光伏组件的温度并不等于环境温度。下图就是光伏组件输出功率随组件温度的变化情况。

光伏

在正午12点附近,图中光伏组件的温度达到60摄氏度左右,光伏组件的输出功率大约仅有85%左右。

除了光伏组件,当温度升高时,逆变器等电气设备的转化效率也会随温度的升高而降低。

温度造成的折减,可以根据光伏组件的温度系数和当地的气温进行估算。

2、不可利用太阳光

我们获得的总辐射量值,是各种辐射强度的直接辐射、散射辐射、反射辐射的总和,但并不是所有的辐射都能发电的。比如,逆变器需要再辐照度大于50W/m2时才能向电网供电,但辐照度在100W/m2以下时输出功率极低。

即使在阳光好的西部地区,这部分虽然算到总辐射量数据中、但无法利用的太阳能辐射,也能达到2~3%。


二、设备因素对系统效率的影响

设备因素应该是影响光伏系统效率的最主要原因。

1、光伏组件的匹配度

标称偏差也是光伏组件一个重要参数,一般±3%内是可以接受的。这说明,虽然组件的标称参数是一样的,但实际上输出特性曲线是有差异的,这就造成多个组件串联时因电流不一致产生的效率降低。目前,像天合、英利等组件厂家,一般采用正偏差来降低由于功率的不匹配性带来的损失。

2、逆变器、箱变的效率

虽然逆变器技术规格书中的欧洲效率是考虑了不同负载率后的加权转换效率,但实际使用中,很少有逆变器能达到现在普遍使用的98.5%。逆变器在DC变AC的过程中,加权效率能达到97.5%应该就不错了。

不同逆变器的MPPT跟踪效果也是不一样的。当最大功率点电压随着辐照度变化时,逆变器需要不断改变电压值以找到最大功率点电压,由于跟踪的滞后性也会造成能量损失。另外,一个500kW的逆变器,要跟踪大约100路组串的MPPT,组串之间的差异会影响跟踪的精度。目前,有的逆变器厂家采用多路MPPT的方式,来减少此项损失。

在最大直流输入电压范围内,尽量的多串联组件提高电压、降低电流,可以提高逆变器的转化效率,同时降低线损。

多组数据表明,采用不同品牌、标称转化效率相同的逆变器,其发电量能相差5~10%!

箱变将在将升压的过程中,必然会有能量损失,这项根据箱变的参数来确定,一般1.5%左右。

3、直流线损、交流线损

一个1MW单元的面积大约3.5~4公顷。要将这么大面积光伏组件发出的电送到一处地方,就需要很长的直流线路。减少线损的办法有两个:选用好的电缆,提高电压。一般情况下,直流线损可以按2~3%来估算。

交流线路短,线损相对较少,一般可以按1%来进行估算。

4、设备故障

设备故障和检修时造成系统效率低的一个重要原因。下图统计了光伏电站故障原因,其中一半都是来自于设备。

光伏

三、人为因素对系统效率的影响

1、设计不当

设计不当造成发电量损失最严重的一项就是“间距设计不当”。由于目前光伏电站大都采用竖向布置,下沿的少量遮挡往往会造成整个组串输出功率极具下降。据统计,在一些前后间距偏小的电站,前后遮挡造成的发电量损失甚至能达到3%。另外,山地电站除了考虑前后遮挡以外,还要考量东西方向高差所带来的遮挡。在坡度比较大,而东西间距较小的电站,此项折减可达到2%。

除了间距以外,我还经常看到在光伏电站场区内,设计有较高的建(构)筑物,对周围的光伏阵列造成遮挡。

2、清洁不及时

在西北地区,一次沙尘暴可能会造成发电量直接降低5%以上;在东部,严重的雾霾天气时光伏电站几乎没有出力。下图是清洗前后光伏电站的出力对比。

光伏

可以看出,辐照度越大、阳光的穿透力越强,灰尘造成的损失越少。

除了灰尘,积雪如果不及时清除,也会对发电量造成较大的损失。

除了上述原因以外,光伏组件的衰减过快也是造成发电量达不到预期的重要原因。一般厂家承诺头两年衰减不超过2%,10年不超过10%,25年不超过20%。10年和20年的情况我不清楚,据了解,头两年衰减在2%的光伏组件比较少。




四、总结

总结一下,光伏电站系统效率损失的原因可以归纳成以下几条:

自然原因:温度折减、不可利用太阳光;

设备原因:光伏组件的匹配度、光伏组件衰减速度超出预期、逆变器和箱变的效率、直流线损、交流线损、设备故障

人为原因:设计不当、清洁不及时。

光伏

索比光伏网 https://news.solarbe.com/201611/28/104897.html

责任编辑:maning
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
龙源振华冯小星解析海上光伏施工痛点,如何提高海上光伏施工质量与效率?来源:索比光伏网 发布时间:2025-12-05 17:24:19

在2025年第三届海上光伏大会上,龙源振华副总工程师兼技术研究院院长冯小星,结合多年实践经验,分享了海上光伏行业的施工挑战与破局思考。冯小星以即墨光伏项目为例,具象化呈现了施工难题。针对这些痛点,冯小星提出三大破局方向。冯小星强调,海上光伏行业的健康发展离不开全产业链的协同发力。他呼吁行业伙伴共同钻研、深化合作,以技术创新破解施工痛点,推动海上光伏产业迈向高质量发展新阶段。

无机钙钛矿太阳能电池以950小时运行达到迄今为止的最高效率来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-05 14:38:39

无机钙钛矿太阳能电池实现了超过21%的创纪录效率。团队成功解决了长期存在的难题,发明了一种在完全无机钙钛矿太阳能电池上制造耐用保护层的方法。解决退化问题限制钙钛矿太阳能电池采用的主要障碍是快速降解,暴露于湿度、温度或压力等波动的大气条件下,会导致钙钛矿材料在效率和材料性能上迅速下降。

高度透明的钙钛矿太阳能电池效率为18.22%来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-05 14:31:49

印度的一个研究团队研究了基于室温工艺制备的非晶铟锌高导电透明电极在钙钛矿太阳能电池中的应用,这些器件可用于叠层和建筑集成光伏应用。其中包括在钙钛矿太阳能电池的后部透明电极中使用a-IZO。事实上,原型机的效率超过了基于c-ITO器件的15.84%功率转换效率。

弗劳恩霍夫ISE基于行业标准底TOPCon电池实现与钙钛矿叠层30.6%的效率来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-05 14:17:45

弗劳恩霍夫ISE的研究人员开发了一种采用TOPCon底电池、标准纹理前表面的钙钛矿-硅串联太阳能电池。他们的结果表明,TOPCon底部电池在分流电阻率方面可与串联器件中的异质结电池相当,支持可扩展且具成本效益的工业生产。“证明TOPCon2电池设计及其精益工艺流与钙钛矿/硅叠层集成兼容,标志着实现工业叠层太阳能电池生产的成本效益高峰。”弗劳恩霍夫ISE的其他研究人员最近首次将所谓的掩膜板前金属化方法应用于叠层太阳能电池的开发。

高效率且稳定的柔性钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池来源:半导体学报 发布时间:2025-12-02 09:50:38

钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池兼具高效率与低成本的优势,具有巨大的发展潜力。近期,《自然》杂志同时发表的两项柔性钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池的研究,报道了该方向效率及稳定性的重大进展。图1.使用双缓冲层氧化锡的柔性钙钛矿/硅叠层太阳能电池,性能分析及各项参数对比。最终研制出的柔性钙钛矿-晶硅叠层电池效率高达33.6%,开路电压达到2.015V。

AEM:盐酸肼衍生物平衡锡基钙钛矿溶液中的前驱体配位、效率突破20%来源:知光谷 发布时间:2025-12-01 16:00:02

实验结果表明,引入BHC后,锡铅钙钛矿太阳能电池的稳定性和能量转换效率均得到提升。提升锡铅钙钛矿太阳能电池性能:实验证明BHC处理后的器件具有更高的结晶度、载流子寿命及能量转换效率,并显著改善器件稳定性。

陈雨&彭强EES:介电分子桥实现效率26.60%、高反向击穿电压且稳定的倒置钙钛矿太阳能电池来源:知光谷 发布时间:2025-12-01 15:55:01

本文成都理工大学陈雨和四川大学彭强等人提出了一种介电分子桥策略,采用双氯膦调控钙钛矿结晶、抑制离子迁移、调节界面能带排列并钝化非辐射复合。最优器件实现了26.60%的光电转换效率,最大瞬态反向击穿电压达-6.6V。介电性能显著增强:F-CPP处理使钙钛矿介电常数提升约两倍,器件瞬态反向击穿电压高达-6.6V,反向稳定性大幅提升。高效率与高稳定性兼具:器件效率达26.60%,并在多种应力测试下表现出优异的长期稳定性。

京东方A:钙钛矿光伏组件效率已达业界一流水平来源:中国能源网 发布时间:2025-12-01 11:21:49

11月28日,京东方A对外披露了其在钙钛矿领域的最新进展,其在接受投资者调研时表示,已实现从手套箱到实验线再到中试线三大平台全工艺流程拉齐,各平台在光电转换效率方面均已达到行业一流水平。据京东方A透露,公司采用刚性、柔性、叠层组件技术路线并行开发,三大研发平台效率不断突破。今年5月,京东方A实验线产品通过德国莱茵认证,标志着公司在钙钛矿光伏组件的可靠性达到行业头部水平。

四川:规模较小的地面光伏电站项目归于集中式光伏电站管理来源:四川省发展和改革委员会 发布时间:2025-11-27 11:30:59

11月26日,四川发展改革委员会新能源和可再生能源处答复咨询者关于“规模较小的地面光伏电站项目备案管理程序”相关问题。答复:国家能源局《分布式光伏发电开发建设管理办法问答》第18问明确,小型地面电站光伏发电项目归于集中式光伏电站管理,并按照各省能源主管部门对于集中式光伏电站的有关管理要求执行。

胡敏&鲁建峰AFM:全气相沉积FACs-钙钛矿太阳能模组实现>19%的功率转换效率来源:知光谷 发布时间:2025-11-26 11:55:56

本文武汉纺织大学胡敏和武汉理工大学鲁建峰等人提出了一种全气相沉积技术,用于制备活性面积为10.0cm、功率转换效率超过19%的PSMs。此外,这些全气相沉积模组在连续运行1000小时后仍保持85%的初始效率。研究亮点:首创全气相沉积钙钛矿模组工艺:实现了活性面积为10.0cm的钙钛矿太阳能模组,效率突破19%,展示了全气相沉积技术在大面积、高效率模组制备中的可行性与优势。

李忠安&李楠AM:f-PSCs 效率25.11%!极性醚链段调控自组装单分子层实现高效且机械稳健的柔性钙钛矿太阳能电池来源:知光谷 发布时间:2025-11-26 11:48:28

柔性钙钛矿太阳能电池是下一代便携式、可穿戴及建筑一体化光伏器件的理想候选者。这一双重功能促使EtOPACz在柔性基底上组装形成致密、均匀的分子层,从而增强界面附着力、改善钙钛矿薄膜质量并促进空穴提取。因此,采用EtOPACzSAM的f-PSCs实现了25.11%的卓越能量转换效率,为目前报道的f-PSCs中最高值之一。这些结果表明,极性醚链段工程为同时优化高性能f-PSCs的界面接触、电荷传输和机械耐久性提供了一条强有力的策略。