太阳能资源及发电量计算
分布式光伏开发培训班之4：资源及发电量计算
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太阳能资源及发电量计算
分布式光伏开发培训班之4：资源及发电量计算
本节课程由王淑娟老师主讲，共分两小节课。第一小节：《太阳能资源分析》，时长15分钟，王老师介绍了太阳能资源分析的相关标准、基本概念、名词术语、分析方法、数据来源、利用日照时数推算辐射量的方法等；第二小节：《光伏系统发电量计算》，时长20分钟，介绍了发电量计算原理、影响发电量的因素及快速估算的方法。本课程是光伏发电从业者必须掌握和了解的知识、技能。
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驻在国（地区）情况&img src=&/v2-c66df4b1facfe_b.jpg& data-rawwidth=&554& data-rawheight=&283& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&554& data-original=&/v2-c66df4b1facfe_r.jpg&&&h2&首先，要获得一个关键数据——水平面总辐射量，再进行光伏电站的年发电量的计算，大致过程如下。&/h2&&br&&p&&strong&1、发电量计算的过程&/strong&&/p&&img src=&/v2-910e1d92cb1d5f93aace_b.png& data-rawwidth=&652& data-rawheight=&324& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&652& data-original=&/v2-910e1d92cb1d5f93aace_r.png&&&br&&strong&2、发电量计算的公式&/strong&&br&&p&&strong&公式1：L = Q×S×η1×η（不常用）&/strong&&br&&/p&&p&L ——光伏电站年发电量；&br&&/p&&p&Q—— 倾斜面年总辐射量；&/p&&p&S —— 光伏组件的面积；
&/p&&p&η1—— 光伏组件的转化效率；&/p&&p&η—— 光伏电站系统总效率；&/p&&p&&strong&公式2：L = W×H×η（常用）&/strong&&/p&&p&W——光伏电站装机容量；&/p&&img src=&/v2-152b10f562b84fdcc117a7eb2ff0b343_b.png& data-rawwidth=&663& data-rawheight=&216& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&663& data-original=&/v2-152b10f562b84fdcc117a7eb2ff0b343_r.png&&&p&H——峰值小时数。 &/p&&p&因此，&strong&倾斜面上的辐射量&/strong&或&strong&峰值小时数&/strong&是计算发电量的关键！&/p&&p&&strong&3、倾斜面上年总辐射量的计算&/strong&&/p&&img src=&/v2-e9cd320eca134b13d178fe_b.png& data-rawwidth=&762& data-rawheight=&415& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&762& data-original=&/v2-e9cd320eca134b13d178fe_r.png&&&p&&br&&strong& 1）安装方式影响 &/strong&&/p&&img src=&/v2-897bf1c7f582dcf27ed9d014d27a52a5_b.png& data-rawwidth=&986& data-rawheight=&941& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&986& data-original=&/v2-897bf1c7f582dcf27ed9d014d27a52a5_r.png&&&br&&p&&strong&与最佳倾角的固定式安装相比，水平单轴跟踪的辐射量提升了17%~30%，双轴跟踪的辐射量提升了35%~43%。&/strong&&/p&&p&&strong&2）项目场址纬度影响&/strong&&/p&&p&&strong&项目场址经纬度地影响——以固定式为例&/strong&&/p&&p&&img src=&/v2-c97b2a6ae5ef9a8b951c7572_b.png& data-rawwidth=&805& data-rawheight=&184& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&805& data-original=&/v2-c97b2a6ae5ef9a8b951c7572_r.png&&则：&/p&&p&
纬度越低， K值越小；&/p&&p&
纬度越高， K值越大。&/p&&p&下面4张图，随着纬度由高到底，最佳倾角发电量相对于0°时提升的比例由18%降低到3%。&br&&/p&&img src=&/v2-5b9356afd093f4ac82b1d3a5ece664e7_b.png& data-rawwidth=&944& data-rawheight=&597& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&944& data-original=&/v2-5b9356afd093f4ac82b1d3a5ece664e7_r.png&&&p&
因此，相对于从气象局获得的水平面总辐射量，倾斜面上的总辐射量在纬度高的地区，提高幅度会更大一些。&/p&&p&即，相同的水平面总辐射量，纬度较高地区的发电量更大。&/p&&img src=&/v2-94f21f68de1884136dbaecb_b.png& data-rawwidth=&932& data-rawheight=&470& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&932& data-original=&/v2-94f21f68de1884136dbaecb_r.png&&&p&在高纬度地区（左图），不同的季节使用不同的安装倾角，可明显提高发电量；&br&&/p&&p&在低纬度地区（右图），不同的季节使用不同的安装倾角，发电量几乎不会发生变化；&/p&&p&因此，固定可调式支架在高纬度地区效果更明显，在低纬度地区性价比不高，不大适用。&/p&&p&&strong&3&/strong&&strong&）系统效率的影响因素&/strong&&/p&&img src=&/v2-a213f8dcc525afa6f1836_b.png& data-rawwidth=&970& data-rawheight=&604& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&970& data-original=&/v2-a213f8dcc525afa6f1836_r.png&&&p& 地面电站：&/p&&p&一般在75%~85%之间，一般取80%；&/p&&p&屋顶电站：&/p&&p&根据电压等级、业主维护水平等差异较大，&/p&&p&低压并网系统效率较大，一般能达到80%~85%；&/p&&p&高压并网线损较大，一般在75%~80%之间。 &/p&&br&&br&&p&&img src=&/v2-9e84ba3a0e9_b.png& data-rawwidth=&966& data-rawheight=&930& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&966& data-original=&/v2-9e84ba3a0e9_r.png&& 晶硅电池的温度相应系数一般是 -0.35～-0.45%/℃&/p&&p&非晶硅电池的温度响应系数优于晶硅电池，一般是 - 0.2%/℃左右&/p&&p&&strong& 4、发电量计算过程梳理&/strong&&/p&&p&&img src=&/v2-7ae5c684cd0933_b.png& data-rawwidth=&916& data-rawheight=&870& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&916& data-original=&/v2-7ae5c684cd0933_r.png&&&br&以北京市为例进行说明：&/p&&p&多年平均的&strong&年日照小时数&/strong&为2778.7h；(可从北京气象局获得)&/p&&p&多年平均的&strong&年总辐射量&/strong&为1400.6kWh/m&/p&&blockquote&2&/blockquote&；(可从北京气象局获得)&p&一个1MWp的、采用37°固定倾角的分布式光伏项目，&/p&&p&&strong&年峰值小时数&/strong&为1629h；(通过专业软件计算获得)&/p&&p&&strong&首年满发小时数&/strong&= 1629h × 80%（系统效率）= 1303.2 h&/p&&p&&strong&首年发电量&/strong& = 1000kW ×1303.3h =130.3万kWh&/p&&p&考虑到10年衰减10%，25年衰减20%，&strong&25&/strong&&strong&年平均的年发电量约为&/strong&&strong&115.7&/strong&&strong&万&/strong&&strong&kWh&/strong&。 &/p&
首先，要获得一个关键数据——水平面总辐射量，再进行光伏电站的年发电量的计算，大致过程如下。 1、发电量计算的过程 2、发电量计算的公式 公式1：L = Q×S×η1×η（不常用） L ——光伏电站年发电量； Q—— 倾斜面年总辐射量；S —— 光伏组件的面积；…
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光伏电站发电量计算及故障解析
一、太阳能资源分布的主要特点1.1一类地区全年日照时数为小时，辐射量在670～837x104kJ/cm2·a。相当于225～285kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地1.2二类地区全年日照时数为小时，辐射量在586～670x104kJ/cm2·a，相当于200～225kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。1.3三类地区全年日照时数为小时，辐射量在502～586x104kJ/cm2·a，相当于170～200kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。1.4四类地区全年日照时数为小时，辐射量在419～502x104kJ/cm2·a。相当于140～170kg标准煤燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。1.5五类地区全年日照时数约小时，辐射量在335～419x104kJ/cm2·a。相当于115～140kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州两省。二、光伏电站发电量计算方法2.1光伏发电站年平均发电量Ep计算如下：Ep=HA×PAZ×K式中：HA——水平面太阳能年总辐照量(kW·h/m2);Ep——上网发电量(kW·h);PAZ ——系统安装容量(kW);K ——为综合效率系数。综合效率系数K是考虑了各种因素影响后的修正系数，其中包括：1)光伏组件类型修正系数;2)光伏方阵的倾角、方位角修正系数;3)光伏发电系统可用率;4)光照利用率;5)逆变器效率;6)集电线路、升压变压器损耗;7)光伏组件表面污染修正系数;8)光伏组件转换效率修正系数。2.2组件面积——辐射量计算方法光伏发电站上网电量Ep计算如下：Ep=HA×S×K1×K2式中：HA——为倾斜面太阳能总辐照量(kW·h/m2);S——为组件面积总和(m2)K1 ——组件转换效率;K2 ——为系统综合效率。综合效率系数K2是考虑了各种因素影响后的修正系数，其中包括：1) 厂用电、线损等能量折减交直流配电房和输电线路损失约占总发电量的3%，相应折减修正系数取为97%。2) 逆变器折减逆变器效率为95%~98%。3) 工作温度损耗折减（一般而言，工作温度损耗平均值为在2.5%左右）2.3标准日照小时数——安装容量计算方法光伏发电站上网电量Ep计算如下：Ep=H×P×K1式中：P——为系统安装容量(kW);H——为当地标准日照小时数(h);K1 ——为系统综合效率(取值75%~85%)。这种计算方法也是第一种方法的变化公式，简单方便，可以计算每日平均发电量，非常实用。2.4经验系数法光伏发电站年均发电量Ep计算如下：Ep=P×K1式中：P——为系统安装容量(kW);K1 ——为经验系数(取值根据当地日照情况，一般取值0.9~1.8)。这种计算方法是根据当地光伏项目实际运营经验总结而来，是估算年均发电量最快捷的方法。2.5总结计算理论年发电量=年平均太阳辐射总量*电池总面积*光电转换效率实际年发电量=理论年发电量*实际发电效率三、影响光伏电站发电量的因素1）太阳辐射量2）太阳能电池组件的倾斜角度3）太阳能电池组件转化效率4）设备及元器件老化，随之发电量减少5）灰尘遮挡灰尘光伏电站的影响主要有：通过遮蔽达到组件的光线，从而影响发电量;影响散热，从而影响转换效率;具备酸碱性的灰尘长时间沉积在组件表面，侵蚀板面造成板面粗糙不平，有利于灰尘的进一步积聚，同时增加了阳光的漫反射。6）逆变器效率逆变器由于有电感、变压器和IGBT、MOSFET等功率器件，在运行时，会产生损耗。一般组串式逆变器效率为97-98%，集中式逆变器效率为98%，变压器效率为99%。7）阴影、积雪遮挡在分布式电站中，周围如果有高大建筑物，会对组件造成阴影，设计时应尽量避开。根据电路原理，组件串联时，电流是由最少的一块决定的，因此如果有一块有阴影，就会影响这一路组件的发电功率。当组件上有积雪时，也会影响发电，必须尽快扫除。8）线路、变压器损失系统的直流、交流回路的线损要控制在5%以内。9）温度影响温度上升1℃，晶体硅太阳电池：最大输出功率下降0.04%，开路电压下降0.04%(-2mv/℃)，短路电流上升0.04%。四、分布式光伏电站常见故障及分析4.1逆变器屏幕没有显示故障分析：没有直流输入，逆变器LCD是由直流供电的。可能原因：(1)组件电压不够。逆变器工作电压是100V到500V，低于100V时，逆变器不工作。组件电压和太阳能辐照度有关，(2)PV输入端子接反，PV端子有正负两极，要互相对应，不能和别的组串接反。(3)直流开关没有合上。(4)组件串联时，某一个接头没有接好。(5)有一组件短路，造成其它组串也不能工作解决办法：用万用表电压档测量逆变器直流输入电压。电压正常时，总电压是各组件电压之和。如果没有电压，依次检测直流开关，接线端子，电缆接头，组件等是否正常。如果有多路组件，要分开单独接入测试。如果逆变器是使用一段时间，没有发现原因，则是逆变器硬件电路发生故障。4.2逆变器不并网。故障分析：逆变器和电网没有连接。可能原因：(1)交流开关没有合上。(2)逆变器交流输出端子没有接上(3)接线时，把逆变器输出接线端子上排松动了。解决办法：用万用表电压档测量逆变器交流输出电压，在正常情况下，输出端子应该有220V或者380V电压，如果没有，依次检测接线端子是否有松动，交流开关是否闭合，漏电保护开关是否断开。4.3PV过压：故障分析：直流电压过高报警可能原因：组件串联数量过多，造成电压超过逆变器的电压。解决办法：因为组件的温度特性，温度越低，电压越高。单相组串式逆变器输入电压范围是100-500V，建议组串后电压在350-400V之间，三相组串式逆变器输入电压范围是250-800V，建议组串后电压在600-650V之间。在这个电压区间，逆变器效率较高，早晚辐照度低时也可发电，但又不至于电压超出逆变器电压上限，引起报警而停机。4.4漏电流故障：故障分析：漏电流太大。解决办法：取下PV阵列输入端，然后检查外围的AC电网。直流端和交流端全部断开，让逆变器停电30分钟以上，如果自己能恢复就继续使用，如果不能恢复，联系售后技术工程师。4.5电网错误：故障分析：电网电压和频率过低或者过高。解决办法：用万用表测量电网电压和频率，如果超出了，等待电网恢复正常。如果电网正常，则是逆变器检测电路板发电故障，请把直流端和交流端全部断开，让逆变器停电30分钟以上，如果自己能恢复就继续使用，如果不能恢复，联系厂家技术工程师。4.6逆变器硬件故障：分为可恢复故障和不可恢复故障故障分析：逆变器电路板，检测电路，功率回路，通讯回路等电路有故障解决办法：逆变器出现上述硬件故障，请把直流端和交流端全部断开，让逆变器停电30分钟以上，如果自己能恢复就继续使用，如果不能恢复，就联系厂家技术工程师。4.7系统输出功率偏小，达不到理想的输出功率可能原因：影响光伏系统输出功率因素很多，包括太阳辐射量，太阳电池组件的倾斜角度，灰尘和阴影阻挡，组件的温度特性，详见第一章。因系统配置安装不当造成系统功率偏小。常见解决办法有：(1)在安装前，检测每一块组件的功率是否足够。(2)根据第一章，调整组件的安装角度和朝向;(3)检查组件是否有阴影和灰尘。(4)检测组件串联后电压是否在电压范围内，电压过低系统效率会降低。(5)多路组串安装前，先检查各路组串的开路电压，相差不超过5V，如果发现电压不对，要检查线路和接头。(6)安装时，可以分批接入，每一组接入时，记录每一组的功率，组串之间功率相差不超过2%。(7)安装地方通风不畅通，逆变器热量没有及时散播出去，或者直接在阳光下曝露，造成逆变器温度过高。(8)逆变器有双路MPPT接入，每一路输入功率只有总功率的50%。原则上每一路设计安装功率应该相等，如果只接在一路MPPT端子上，输出功率会减半。(9)电缆接头接触不良，电缆过长，线径过细，有电压损耗，最后造成功率损耗。(10)并网交流开关容量过小，达不到逆变器输出要求。4.8交流侧过压电网阻抗过大，光伏发电用户侧消化不了，输送出去时又因阻抗过大，造成逆变器输出侧电压过高，引起逆变器保护关机，或者降额运行。常见解决办法有：(1)加大输出电缆，因为电缆越粗，阻抗越低。(2)逆变器靠近并网点，电缆越短，阻抗越低。 【1】资料共享 【2】互利双赢【3】定制合作 【4】静候盟约欢迎添加个人微信号：中国电力技术QQ群： 欢迎大家关注公众号：扫一扫即可
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