光伏电站发电量估算方法
光伏电站发电量估算方法
阳光工匠光伏网讯：导语：光伏电站究竟能发多少电？这是大家都关心的问题，从我入进到现在不断有人向我问这个问题。我自己也一直在思考这个问题，为了回答这个问题，我阅读了大量的文献资料，而且也分析了三个电站的发电数据，终于对这个问题有了肤浅的认识。光伏电站的发电量就个别电站来说是没有规律的，质量不一样，环境不一样，发电量也不同，但对于某个地区的大量电站来说，发电量是有一定规律的。为了更准确地估算发电量，估算前一定要对光伏发电系统要有深入的了解，对各种可能影响发电量的因素要充分分析。以下是我个人的经验，希望大家一起来讨论。
太阳能光伏并网发电系统主要由太阳电池组件、逆变器和配电设备组成。太阳电池组件能吸收太阳能输出直流电，逆变器使直流电转换成能供用电器使用的交流电。由于没有储能装置，光伏发电系统发的电只能通过电网流向负载，即光伏发电系统发电与负载用电是同时进行的。
在项目进行可行性研究的阶段，一个很重要的环节就是进行发电量估算，估算的结果影响到项目的经济效益，所以我们要尽可能准确地进行估算。但光伏发电系统的发电量一方面受环境因素的影响，另一方面也受人为因素的影响，而且每年的发电量还有不小的差距。为此要想准确估算，避免造成投资损失，最好的办法是能找到当地电站实际运行的数据，如果没有数据，那就只好根据当地的环境条件进行比较粗糙的估算。下面我们一起来讨论一下如何根据环境条件来进行发电量估算。
为便于讨论我在此举个实际的例子，比如我们计划在广东省中山市火炬开发区的某个大楼上建设光伏电站，光伏电站的光伏组件总容量是80kWp，组件使用多晶硅组件，支架为固定式支架，组件的倾角为20度，组件的方位角为南偏东18度。现在对这个电站进行发电量估算。我们在估算前先获取当地的历史气象数据（获取数据的方法有很多，这里不详细介绍），经查资料，得到中山市1998年到2007年的平均峰值日照时数如下表所示。
表1 中山市1998年—2007年月平均峰值日照时数 (单位：h/d)
注：峰值日照定义: 100毫瓦/cm2=0.1瓦/cm2,这个参数的定义，大家可以百度一下，你就知道了。
如上表可知，中山市的峰值日照时数是4.3小时，如果光的能量完全转化为电能，那么80kWp的光伏组件可以发电347.2KWh，而太阳能发电系统不可能把光能完全转化为电能，因为光伏电站受灰尘遮挡、电池片的温度、电缆损耗、逆变器转换效、安装倾角、设备故障等因素的影响，有发电量的损失，所以我们要对损失的比较进行估算。影响的因素很多，我们只要对影响比较大的几个因素进行分析即可。
影响比较大的因素有：电池片的温度、灰尘遮挡、逆变器转换效率、电缆损耗。根据个人的经验，在广东地区，电站工作时电池片的温度在55摄氏度左右，晶体硅电池片的功率随温度的升高而减小，温度每升高1摄氏度，系统损失0.45%的发电量，可得温度造成的损失达到14%。灰尘遮挡的问题更复杂一些，因为有些电站是有清扫的，有些是没有的，而且不同的地方灰尘的多少还不一样。根据本人的经验，灰尘遮挡造成的功率损失约为6%。现在的屋顶电站多采用组串式逆变器，转换效率约为94%左右，电缆的损耗算为3%，那么两者加起来损失就达到了9%。从以上分析，光伏电站总的功率损失率为29%，即系统的效率估算为71%。
那么可以算出本电站每天的平均发电量约为246.5KWh，首年的平均发电量约为89976.8 KWh。如果要计算往后20的年发电量，那么现在多数人是按光伏电站年衰减率0.8%来算的，个人查阅了国外电站的资料，国外的电站一般是按1%以上来估算的，可能实际国内电站的衰减率还不止这个数，因为衰减率跟电站使用的设备质量和运维的质量有很大关系。在可研阶段年衰减率要保守估算比较合适，国内的电站年衰减率可以按1%来算。
对于其他因素，比如阵列的方位角和倾角、阴影遮挡等因素造成的发电量损失，因为暂时国内还没有可以参考的数据可以估算，所以大家可以根据自己的经验来估。
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发电量为王！决定光伏电站发电量的因素有哪些？
2017年，户用光伏迎来了前所未有的发展。据浙江省发改委透露的数据统计，截至目前，浙江省家庭屋顶光伏并网户数已达107991户，突破10万户大关，装机规模达656兆瓦。这只是一个省而已，而户用光伏已经在全国卷起一股势不可挡的风潮。相信在不久的将来，户用光伏电站会像电视、冰箱一样成为家家户户都必备的“电器”。从无人知晓到走近家家户户，光伏发电作为一种清洁电力逐渐为人所知。由于光伏电站可获得长期稳定的发电收益，不少人已经将光伏电站看成一个理财产品，甚至有老百姓开始依靠家里的光伏电站“养老”。
对于光伏电站来说，每多发一度电就多一度电的收益。所以决定一个光伏电站收益的便是发电量了。简而言之，就是“发电量为王”。按理来说相同规模的光伏电站发电量应该差不多，但事实并非如此。我们常常发现相同规模的两个光伏电站其发电量却有很大的差距，如果你家的光伏电站每天比别人家的光伏电站少发10度电，那20多年下来你家的光伏电站产生的收益可能就与别人家有5-6万元的差距。为何两个相同规模的光伏电站发电量会有所不同？在发电量为王的时代，决定光伏电站发电量的因素是什么？
一、环境因素
光伏电站是靠太阳光的辐射来发电的，所谓太阳辐射即太阳以电磁波的形式向外传递的能量，太阳辐射强度越大，光伏电站的发电量就越高。
资料显示，我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量相当于2.4×104亿吨标准煤的储量，全国2/3以上地区年日照时数大于2000小时，太阳能资源丰富。根据太阳辐射量的不同，国家气象局将我国地区分为I 、II、 III类资源区。其中I 、II类资源区年日照时数不低于2200小时，是我国太阳能资源较丰富的地区。
毫无疑问，太阳辐射强度的更高的地区其光伏电站的发电量会更高。所以如果两个相同规模的光伏电站分属不同地区，发电量肯定会有所差距，这是难以改变的环境因素。
除了太阳能资源的差别之外，各个地区的湿度、温度等都会影响光伏电站的发电量。近日，杜克大学基于NASAGISS的全球气候模型数据研究发现，空气污染中的颗粒物会降低光伏发电效率，幅度甚至可以达到17%以上。所谓空气污染中的颗粒物，用通俗一点的话来说，就是雾霾。根据研究，雾霾的存在不但会阻碍太阳辐射光线，而且还会对太阳能光线进行吸收和散射，这会使得光伏组件接收辐射强度大大降低，从而带来发电损失。
根据测算，在雾霾城市，光伏电站的发电量明显偏低。而且在雾霾严重的时候，光伏电站甚至无法发电！
二、质量因素
环境因素是难以通过人力来进行改变的，一个III类资源区的光伏电站比I类资源区的电站发电量少是情有可原的。但是从硅料到组件，再从组件到电站，除了环境因素，决定光伏电站发电量的最大因素就是质量问题了。
1、光伏组件质量
作为光伏电站的核心部件，光伏组件的质量对电站的发电量起着决定性的作用。光伏组件的质量问题最终都要与使用寿命及效率挂钩。首先，光伏组件的光电转换效率代表着组件的发电能力，所以组件的效率越高，电站的发电量就会越高。除了效率之外，光伏组件的质量更多的体现在抗衰减、抗老化等各方面。劣质的光伏组件容易出现隐裂、背板老化等问题，一旦出现这种问题，光伏组件的效率就会大幅下降，从而导致电站的发电量低下。
光伏组件从刚生产出来到实际运用会有明显的功率下降的现象，这是由于电池片的光致衰减所致。光伏组件一般会经历两个阶段的衰减，一个是初始光致衰减，一个是老化衰减。初始光致衰减即组件功率在刚开始使用时发生大幅度下降，随后趋于稳定的现象。组件的初始光致衰减过程难以避免，目前只能通过工艺改进减弱这一效应。老化衰减便是指光伏组件在长期使用过程中出现的功率衰减，这一衰减过程的速度一般非常缓慢，主要原因在于电池片光电转换效率的缓慢衰减，但也与封装材料的质量有很大关系，如背板发生老化、黄变等问题，都会导致组件的输出功率大幅受损。
所以综合而言，组件的质量第一看效率，第二看衰减。那效率多少才算合格？衰减多少才算正常呢？根据国家能源局、工信部以及国家认监委在今年发布的《关于提高主要光伏产品技术指标并加强监管工作的通知》，自日起，多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率市场准入门槛分别提高至16%和16.8%。要求多晶组件一年内衰减率不高于2.5%，后续年内衰减率不高于0.7%；单晶组件一年内衰减率不高于3%，后续年内衰减率不高于0.7%。
而这只是准入门槛而已，如何才算是优秀？由于领跑者计划的特殊性，领跑者项目各方面都需要在行业中起到“领跑”的作用，对于组件的要求也不例外。所以如果用于非领跑者项目的光伏组件能够接近或者达到领跑者项目的相关标准，那该光伏组件应该算是业内比较优质的组件了。根据国家能源局发布的《关于推进光伏发电“领跑者”计划实施和2017年领跑基地建设有关要求的通知》，应用领跑者基地采用的多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率应分别达到17%和17.8%以上，技术领跑基地采用的多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率应分别达到18%和18.9%以上。衰减率指标要求与上述相同。
2、光伏逆变器质量
如果将每一块光伏组件比作小兵，那统筹所有光伏组件发电的光伏逆变器就是将军。作为整个光伏电站的“大脑”，传统的光伏逆变器功能是将光伏组件所发出的直流电转变成可接入负载或者电网的交流电，并具备最大功率追踪MPPT、孤岛效应的检测及控制等关键功能。但是随着技术的发展，光伏逆变器的功能越来越趋于多样化，如今的光伏逆变器增加了低（零）电压穿越、SVG无功补偿、防PID、逆变器储能等功能。并且在保证光伏系统的安全性方面，逆变器还集成了漏电流保护、直流分量保护、绝缘阻抗检测保护、防雷保护等多项功能。现在的光伏逆变器已经成为了智能光伏系统解决方案的关键器件，结合智能光伏逆变器与大数据等手段，现在的智能光伏系统解决方案不但能够对光伏电站的实时发电状态进行监控，而且还能对电站可能出现的问题及时预警，并通过数据分析、智能调配等技术提高光伏电站的发电量。另外，目前光伏逆变器与储能技术的结合也是一大热点，光伏逆变器与储能技术的结合可以在波谷时吸收电能，波峰时释放电能，起到削峰填谷的作用。
所以光伏逆变器的质量对于光伏电站发电量的影响不言而喻，相同条件的两个光伏电站，会因为使用了不同的逆变器而在发电量上有所差距。目前国内的光伏逆变器产业发展已十分成熟，市场上的光伏逆变器也开始向智能化、功能多样化发展。在各项功能及效率等参数方面，各类型的逆变器各有优势，关键在于能否根据光伏电站的特点进行对接，并完美契合光伏系统。
对于逆变器的选择来说，第一要看安全性，第二要看稳定性。就安全性来说，对于光伏电站的漏电保护、防雷保护等方面的性能要好；从稳定性上来说，逆变器不但要保证光伏电站向外的稳定输出，而且在光伏电站长达25年的寿命之上，对于光伏逆变器的功能持久性以及稳定性有更高的要求。
其余如支架、汇流箱、配电柜、电缆等配件也都是光伏电站中必不可缺的组成部分，支架的质量如果不好，电站容易在恶劣的天气中（大风、暴雨等）受到损害。汇流箱、配电柜、电缆等配件的质量如果不好，电站就容易出现各种小问题。目前来看，质量问题是光伏电站发电量低下的主要原因之一，全国各地区的户用光伏市场刚刚兴起，市场标准与监管严重缺失，导致劣质产品流入市场，使得电站的发电量不尽如人意。对此，各地方政府应该加强监管力度，完善标准与规范，让老百姓能够装上质量有保障的光伏电站。
三、人为因素
除了以上因素之外，光伏电站从开始建设到后期运维，其最终的发电量都会受到人为因素的影响。比如对于非屋顶光伏电站来说，首先要注意的就是光伏电站的选址问题，选址如果不好，对电站的安全性、后期的运维等都会造成困扰。选址完成之后，光伏电站的设计、采购和施工建设等因素将直接影响光伏电站的整体质量。比如需要确定组件的最佳安装角度，以获得最大的太阳辐射；比如需要根据实际情况完善组件的串并联设计，以及避免前后组件的遮挡等。这些是电站在建设过程中需要注意的问题，如果是一个不够专业的团队，在电站安装过程中没有进行科学的配备和合理的设计，那光伏电站的各部件质量再好，也无法具备高发电量。
以上是建设过程中应注意的因素，而建设完成之后，光伏电站开始并网发电，那影响光伏电站发电量的将主要是后期运维。在电站25年的发电历程中，良好的运维管理是发电量的保障。如果没有良好的运维管理，那光伏电站的设备故障将难以及时发现并得到解决。目前的智能光伏系统都具备故障检测的功能，如果光伏电站发生异常，便及时预警，提醒运维人员解决问题，这样就能有效降低损失，提升电站发电量。
此外，灰尘等遮挡会影响组件的发电效率，降低系统的发电量。所以光伏电站需要进行不定期的清洗。而对于户用光伏来说，由于很多老百姓不懂光伏电站的运行原理，经常将光伏电板当做了一个晒东西的架子，被子、鞋子、甚至是萝卜干、辣椒等，都放到了光伏电池板上面。这些行为会对组件形成遮挡，阻碍组件散热，从而引起组件输出功率下降，甚至会使得组件出现热斑效应。而严重的热斑效应将会永久性破坏组件的性能，甚至烧毁组件。影响光伏组件发电量的主要因素
　　光伏组件在长期使用过程，受到外界环境的影响，很可能会存在一定的缺陷，从而造成功率衰减、发电量减少的问题。万景新能源结合实际应用，总结了影响光伏组件发电量的主要因素，希望能给对新能源光伏电站感兴趣的你提供帮助。
　　光伏组件的品质
　　目前市场上对光伏组件分为单晶硅和多晶硅两种，经过行业和实际收益验证，单晶硅的光伏组件在抗隐裂方面表现更为优异。优质的光伏组件几乎没有隐裂、黑心、氧化、虚焊，以及背板等材料缺陷，并且长期使用后的老化情况良好，不会因为组件在长期运行过程中功率受到影响，也不会造成光伏电站组件发电量低下。
　　万景新能源之前一篇文章中介绍了光伏组件的识别方法，大家可以跳转到&教你识别光伏电站材料的优劣&详细阅读。
　　PID效应
　　光伏组件在外界长期工作中，由于水汽透过背板渗透至组件内部，造成EVA水解，醋酸离子使玻璃中析出金属离子，致使组件内部电路和边框之间存在高偏置电压而出现电性能衰减、发电量急剧下降。
　　光伏组件的安装方式
　　相同的地理位置上，由于光伏电站组件安装倾角的不同，对太阳光的吸收累积量不同，辐射量的累积差异造成发电量差异。比如很多用户觉得除了正南之外，系统都不发电。实际上，处于较低纬度的地区，即使方阵朝北，全年的最佳发电量损失也不会低于25%。朝东，朝西约为最佳发电方向的93%。家庭光伏系统和大型地面电站设计理念不同，家庭的屋顶是最珍贵的资源，尽可能的多安装，才能综合收益最大，但是要注意好组串的匹配。
　　关于光伏组件的安装方式，大家也可以点击阅读&新能源光伏电站的支架安装有哪些方式&。
　　天气因素
　　天气原因也是影响光伏电站组件发电效能的因素之一。阴雨天气以及云层较厚时，太阳光辐照强度减小，电池板吸收的太阳光较少，发电量降低，低辐照下单晶弱光响应优于多晶。在光伏组件的转换效率一定的情况下，光伏系统的发电量是由太阳的辐射强度决定的。
　　阴影遮挡
　　光伏电站组件在工作过程中由于阴影的部分遮挡以及灰尘的沉降程度不一、鸟粪的污染会造成&热斑效应&，被遮挡部分组件将不提供功率贡献并在组件内部成为耗能负载，同时造成组件局部温度升高，过热区域可引起EVA加快老化变黄，使该区域透光率下降，从而使热斑进一步恶化，导致太阳能电池组件的失效加剧。
　　温度系数
　　晶硅电池的温度系数一般为-0.4%～-0.45%/℃，并且单晶温度系数小于多晶。外界环境温度的变化及光伏电站组件在工作过程中产生的热量致使组件温度升高，也会造成组件的发电功率下降。
　　清洁保养
　　光伏电站组件长期处于户外条件下，灰尘等杂物会降落覆盖在玻璃上，长期大量的灰尘或沙尘沉降，削弱了太阳光的穿透。在组件表面灰尘较严重时，对比清洗前与清洗后的发电量差异为5.7%，如长期不进行清理，在组件表面形成区域污垢发电量影响差异可达10%以上。
　　关于光伏电站的清洁保养，万景新能源曾汇总过&关于新能源光伏电站的养护&，大家可以详细了解。
　　除以上因素可影响光伏电站的发电效率及发电量外，电气系统端及其它因素也会造成组件在工作过程中的功率衰减、发电量降低。后续万景新能源将通过工艺、技术、材料等更多的方面来解答影响光伏电站组件发电的因素。
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光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的...
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