光伏發(fā)電系統(tǒng)按容量的大小可分為小型、中型和大型發(fā)電系統(tǒng)，小型的戶用型系統(tǒng)一般安裝在居民家庭的自有屋頂，容量一般為3kW-10kW不等，由光伏組件、組串式逆變器、交直流電纜和并網(wǎng)配電箱等組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，而中大型的光伏電站結(jié)構(gòu)則復(fù)雜的多，通常由光伏組件、直流匯流箱、集中逆變器、箱式變壓器、高壓開關(guān)柜、主變壓器、交直流電纜、外送高壓線路等組成，容量一般為MW級(jí)別。不同類型的發(fā)電系統(tǒng)由于其設(shè)備組成、布置方式和設(shè)備數(shù)量上存在區(qū)別，那么系統(tǒng)效率(或稱為PR)也會(huì)存在一定的差異。
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(guān)文獻(xiàn)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(shè)備損耗等組成，而戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)由于設(shè)備較少、線纜長(zhǎng)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(duì)戶用光伏和大型地面電站的發(fā)電量進(jìn)行研究對(duì)比。
1. 項(xiàng)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(shè)計(jì)規(guī)范，冬至日上午9時(shí)到下午15時(shí)光伏組件前后左右無陰影遮擋，經(jīng)過計(jì)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(jī)容量為4.24kW。
組件、逆變器、交直流電纜長(zhǎng)度和截面積等信息參考表1。
▼表1 戶用項(xiàng)目信息
▼表2
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(xiàng)目信息
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
組件縱向雙排安裝，根據(jù)冬至日上午9時(shí)至下午15時(shí)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(tái)集中式逆變器，共7個(gè)匯流箱。
▼表5 地面電站項(xiàng)目信息
1)斜坡面系統(tǒng)：因?yàn)榻M件順坡布置，和屋面距離10cm，對(duì)組件的散熱會(huì)帶來一定影響，根據(jù)模擬結(jié)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(xiàng)目。
2)平屋頂系統(tǒng)：因?yàn)榻M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(jí)匯流，到達(dá)逆變器直流側(cè)二級(jí)匯流，直流線損則相對(duì)偏大，由于組串?dāng)?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(diǎn)的交流線路較長(zhǎng)，交流線損會(huì)有一定的增加。相對(duì)于戶用系統(tǒng)，地面電站的設(shè)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(duì)比
說明：
1.本文中的系統(tǒng)效率，為慣用說法，準(zhǔn)確說法應(yīng)為“系統(tǒng)性能比”，英文縮寫PR;
2.不同地點(diǎn)、不同項(xiàng)目的系統(tǒng)效率有差異;
3.因本次建模采用的逆變器型號(hào)為2014/2015年產(chǎn)品，產(chǎn)品效率低于目前主流產(chǎn)品。
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(guān)文獻(xiàn)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(shè)備損耗等組成，而戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)由于設(shè)備較少、線纜長(zhǎng)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(duì)戶用光伏和大型地面電站的發(fā)電量進(jìn)行研究對(duì)比。
1. 項(xiàng)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(shè)計(jì)規(guī)范，冬至日上午9時(shí)到下午15時(shí)光伏組件前后左右無陰影遮擋，經(jīng)過計(jì)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(jī)容量為4.24kW。
組件、逆變器、交直流電纜長(zhǎng)度和截面積等信息參考表1。
▼表1 戶用項(xiàng)目信息
▼表2
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(xiàng)目信息
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
組件縱向雙排安裝，根據(jù)冬至日上午9時(shí)至下午15時(shí)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(tái)集中式逆變器，共7個(gè)匯流箱。
▼表5 地面電站項(xiàng)目信息
1)斜坡面系統(tǒng)：因?yàn)榻M件順坡布置，和屋面距離10cm，對(duì)組件的散熱會(huì)帶來一定影響，根據(jù)模擬結(jié)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(xiàng)目。
2)平屋頂系統(tǒng)：因?yàn)榻M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(jí)匯流，到達(dá)逆變器直流側(cè)二級(jí)匯流，直流線損則相對(duì)偏大，由于組串?dāng)?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(diǎn)的交流線路較長(zhǎng)，交流線損會(huì)有一定的增加。相對(duì)于戶用系統(tǒng)，地面電站的設(shè)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(duì)比
說明：
1.本文中的系統(tǒng)效率，為慣用說法，準(zhǔn)確說法應(yīng)為“系統(tǒng)性能比”，英文縮寫PR;
2.不同地點(diǎn)、不同項(xiàng)目的系統(tǒng)效率有差異;
3.因本次建模采用的逆變器型號(hào)為2014/2015年產(chǎn)品，產(chǎn)品效率低于目前主流產(chǎn)品。
