光伏发电节能降耗范文篇1

关键词：光伏电站发电量影响因素

中图分类号：TU271.1文献标识码：A

引言

提高光伏并网电站的发电量，不仅可以提高光伏系统的经济效益，更有利于清洁能源事业的持续发展，优化我国能源结构，促进节能减排。因此必须提高光伏发电量，提高投资的收益率，才能保证光伏产业的持续健康发展，以适应中国强劲的经济增长和节能减排需要。

一、太阳能发电的应用 

目前光伏发电主要分为离网光伏发电和并网光伏发电。离网光伏发电系统由于电能需要蓄电池储存，一般蓄电池的正常使用寿命只有5年左右，且蓄电池价格又比较高，所以离网光伏发电系统整体造价和维护成本比较高，不宜将电站做得太大。 

光伏并网发电系统，可分为集中式光伏电站并网和屋顶光伏系统并网两种，前者一般为兆瓦级以上，地面电站居多，后者则为几千瓦到百千瓦之间。并网式光伏发电是指通过并网逆变器，将光伏组件的直流电进行转换成交流电力，并入常规电网，与常规电网实现电能的双向传输。当用户欠电时，可从电网中得到补充；当光伏发电过剩时，可将多余电力馈入电网，解决了独立光伏发电不连续、不稳定的问题。 

二、太阳能发电的现状 

2009年以前，由于发电成本过高，普遍民众承受能力有限，光伏电站建设没有在我国大规模铺开，只是有少数示范项目在运行。2009年以来，光伏产业受到财政部光电建筑补贴政策和金太阳示范工程等的刺激，加上国外光伏市场竞争加剧，企业存在开拓国内市场的迫切需要，光伏电站建设开始在我国一些地区陆续开展起来。光伏发电已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发展最快、最大的产业，我国已经是全球最大的光伏产业国家之一。2012年中国光伏装机4.5GW，增速达到66%，累计装机量近8GW，预计2013年新增装机10GW。 

目前，光伏电价相对于火电等常规能源已开始具备竞争力。国家发改委《关于完善光伏发电价格政策通知》的意见稿，对下一步光伏发电上网电价提出了新的实施方案，根据各地太阳能资源状况和工程建设条件，将全国分为四类太阳能资源区，制定了相应的标杆上网电价。光伏电站标杆上网电价高出当地燃煤机组标杆上网电价(含脱硫、脱硝电价)的部分，仍然通过可再生能源发展基金进行补贴。 

新的意见稿对分布式发电和大型地面电站发电进行了区分。此中，大型地面电站根据各地光照条件的不同，分成四类资源区，施行0.75-1元/度四个区间上网电价；分布式发电电价补贴为0.35元/度。 

制定光伏上网电价，既是国家发展改革委价格司一贯的主张，也是业界的呼声，符合可再生能源法的要求，也是一个趋势。作为光伏发电企业，必须通过光伏发电量来保证自己的经营收入，电价是发电企业保证经营收入的基本条件。通过电价机制进行市场调节，符合发电企业经营的基本规律。 

三、光伏发电量影响因素

光伏电站进行发电量测算时，除考虑当地光辐照度、日照时间、环境温度等因素外，还要考虑光照入射角对不同种类电池转换效率的影响、电池板不匹配损耗、组件连接损耗、电池衰减损耗、组件遮挡损耗、温度影响、电气设备损耗、设备故障维护损耗等。

1、光照入射角对不同种类电池转换效率的影响

光照入射角包括方位角和倾角，参阅有关文献，多个光照倾角下各类电池组件实际转换效率对比试验，得出结论为：倾角对晶硅电池和非晶硅电池转换效率影响趋势一致，但受倾角影响的转换效率变化幅度晶硅电池弱于非晶硅电池。

2、电池板不匹配损耗

该类损耗影响发电量约1.3%。并网光伏电站的电池方阵进行电池组件串、并联时，理想状态是将工作电流基本相同的串联在一起，再将组件串中工作电压基本相同的并联在一起。但在实际安装时很难做到，而且每一组件，其最佳工作电压和电流不一定完全相同，造成整个方阵的总功率小于各个组件的功率之和。

3、组件选型、安装 

3.1组件温度因子 

光伏组件温度因子通常为0.45%/度，光伏电池的效率会随着其工作时的温度变化而变化。当它们的温度升高时，不同类型的大多数光电池效率呈现出降低趋势。设计组件安装节点时需注意组件的安装部位通风散热条件是否良好。 

3.2阴影遮挡 

组件对阴影遮挡非常敏感，当光伏组件上有灰尘或积水造成的污染，根据统计，经常受雨水冲洗的光伏组件其影响平均在2-4%之间，无雨水冲洗较脏的光伏组件其影响平均在8-10%之间。考虑到建设光伏电站的清洗系统不具备条件或成本高，光伏电站设计时需考虑根据当地的主导风向、雨水情况，设计合理的组件安装倾角，使组件尽可能保持清洁。 

现在我国绝大部分大型光伏电站都分布在西北地区，而西北地区又是我国沙尘暴比较严重的地区，灰尘对电站发电量的影响直接决定了投资人的投资回报率，所以建议光伏电站的管理人员能提高对降尘损失率的重视程度，做好定期的清洗工作；及时处理阵列间杂草，防止杂草阴影落到组件表面上等。 

3.3组件的差异性 

组件存在凡是串连就会由于组件的电流差异造成电流损失，凡是并连就会由于组件的电压差异造成电压损失的问题。组合损失可以达到8%以上，对发电量影响非常大。 

为了减少组合损失，应该在电站安装前严格挑选电流一致的组件串联。组件的衰减特性尽可能一致。根据国家标准GB/T--9535规定，太阳电池组件的最大输出功率在规定条件下试验后检测，其衰减不得超过8%；必要时加装防反隔离二极管。

3.4组件的PID效应 

光伏组件的电位诱发衰减效应（PID，PotentialInducedDegradation）引发光伏电站在工作三、四年后发生发电量大幅衰减。PID的真正原因到目前为止没有明确的定论，但各个光伏电池组件厂和研究机构的数据表明，PID与电池、玻璃、胶膜、温度、湿度和电压有关。因此建议采购组件时明确要求把抗PID写入合同，并随机抽检。 

4、电池衰减损耗

该类损耗影响发电量每年减少约1%。多晶硅光伏组件的老化衰减，主要是由于电池的缓慢衰减以及封装材料的性能退化所造成，导致组件主材性能退化的主要原因是紫外线的照射。

5、遮挡损耗

该类损耗影响发电量约5%。实际运行中，当电池方阵表面沉积灰尘或积雪时没有及时清洗，或有树叶、鸟粪等遮挡物长期存在电池组件上，不仅会影响系统发电量，而且遮挡物形成局部阴影，使组件局部长期发热，甚至引起热斑效应，产生的温度超过一定极限将会烧爆玻璃。

6、温度影响

该类损耗影响发电量约4.5%。太阳能电池组件的额定功率是在标准测试条件下测定的，如果运行时，电池的温度高于25℃，输出功率将会减少。因为电池组件的光电转换效率随温度的增加而下降，太阳能电池温度每升高1℃，功率减少0.35%。

7、电气设备损耗

该损耗包括逆变器损耗、变压器损耗、直流和交流电缆损耗，影响发电量分别约为3%、2.5%、2%。

8、系统故障及维护损耗

该类损耗影响发电量约0.5%。实际运行中，发生电池组件破损、汇流箱内公母头烧损等故障后进行维护处理会影响发电量。

结束语

总而言之，在并网光伏电站的建造过程中，要重视每个细节、具体步骤，使得光伏方阵面上尽量接收到最多的太阳辐射量，同时在每个环节减少能量损失，人为控制改善光伏电站的系统运行环境，促使光伏电站发挥最大的经济和社会效益。 

参考文献

[1]杨金焕.并网光伏电站发电量的估算[A].第11届中国光伏大会暨展览会会议论文集[C],2010,1347－1351.

光伏发电节能降耗范文篇2

【关键词】光伏发电；效率；逆变器；损耗

0引言

如今人们对能源需求越来越高，对生活质量的要求也越来越高。然而大量的能源消耗不仅造成了资源枯竭，更污染了环境，使得人们的这些要求成为了一对矛盾。光伏发电作为新能源发电的重要组成部分，无疑是解决这一矛盾的有效途径。当今各国已加大了研究和投资力度，大力发展这一产业[1]。虽然太阳能无处不在、用之不竭，但将其作为主要的电力来源还有很多技术挑战。其中最大的瓶颈就是其效率问题[2]。如何最大限度的利用太阳能，提高效率成为问题的关键所在。然而在研究如何提高效率之前，应先分析每一环节的效率和能量损失的机制，这样才能从每一部分入手，综合全面的理解效率问题，为提高效率打下基础。

1光伏电站的效率分析

光伏电站由这几部分组成：光伏阵列――汇流箱――逆变器――升压变压器。每一个环节都有能量损失，因此最终的效率将是经过4处损耗后的效率。

太阳能电池利用的是P-N结的光生伏打效应将太阳能转化为电能。当由于入射了太阳光子使得P-N产生正向电压时，内电场就会使P层的空穴移动到N层。在穿过P-N层的过程中，P型材料中的空穴漂移电流就变成了N型材料中的电子电流；而N型材料中的电子漂移电流变成了P型材料中的空穴电流。空穴和电子电流的总和就是总电流密度。而当空穴接近P-N结时，其与电子复合，抵消了一部分电量，降低了总的电流密度，这也是导致其效率降低的因素之一。太阳能电池中材料体的电阻和界面处载流子的电阻还有材料之间的接触电阻可等效为串联内阻。串联内阻对太阳能电池最大功率点的位置有着较大影响，且太阳能电池效率随串联内阻呈指数减少的趋势[3]。此外，电池片的遮光面积、光伏阵列表面沉积的灰尘、原材料本身的缺陷等，都能导致其光电转换效率降低。再考虑了以上因素后，光伏阵列的效率约为84%。

汇流箱的作用是将一定数量、规格相同的太阳能电池所发出的电能汇聚起来，再通过后续配套的设配与光伏发电系统连接，实现并网。汇流箱的运行需要电源，其有两种供电方式：外部供电和自供电。其中，自供电是汇流箱内部直接取用直流电，并通过电源开关转换为所需的工作电压（通常为24V）。因其电量小，所造成的损耗非常小，可以忽略不计。

衡量逆变器效率有两个常用的指标：最大转换效率和欧洲效率。最大转换效率是指逆变器所能达到的最高效率。欧洲效率指按照在不同功率点效率根据加权公式计算出的效率。对逆变器的设计而言，欧洲效率的最大化更为重要。因为逆变器受天气变化和其他因素的影响，不可能时时运行在最大效率点。而欧洲效率考虑了光强的变化，能更加准确的衡量逆变器的性能。它是由不同负载情况下的效率，按照加权累加得到的。其中50%负载率时的效率占了其最大组成部分。为了提高欧洲效率，仅仅降低额定负载时的功率损耗是不够的，必须要同时提高不同负载率是的效率。由于大多数逆变器使用的开关器件是IGBT，它的导通压降是非线性的，其不会随电流的增加而显著增大。这样可以保证逆变器在最大负载率的情况下，仍然保持较低的损耗和较高的效率。但是欧洲效率中占比重最大负载率的却是负载较轻时的效率。而轻载时，IGBT的导通压降并无明显降低，这相当于降低了欧洲效率。而MOSFET的导通压降呈线性，负载越轻，损耗越小。并且它还具有很好的高频工作能力。因此MOSFET被越来越多的应用到新型逆变器的设计当中。

逆变器作为光伏发电中的核心环节，其效率起着举足轻重的作用。逆变器的损耗由3部分组成：功率器件的导通损耗、功率开关器件的开关损耗和输出滤波电感损耗。导通损耗是指当开关器件上流过电流时，在其内阻上会产生一定的导通压降，这一导通压降和其流过的电流的乘积就产生了功率损耗。在一个基波周期内，将所有开关器件的功率损耗累加，再除以工频周期，就是导通损耗功率。所以在计算导通损耗时，需要知道功率器件上的导通压降、导通时间和电流。

开关损耗是指在IGBT开通关断和反并联二极管关断的过程中，因电压电流不能突变，需要一定时间，这就产生了交叠面积，从而形成了开关损耗。其大小可由下式求得：

P■=■・f■・■E■i■n+E■i■n+E■（i■n）

其中，V■为逆变器实际输入的直流电压，V■*为数据手册给出的开关损耗测试参考直流电压。

输出滤波电感损耗可分为两部分：磁芯损耗和绕线损耗。磁芯损耗可根据厂商提供的磁芯损耗曲线查到。绕线损耗可由下式求得：

P■=I■■・r■・■

其中，I■为负载电流iA的有效值，r■为铜线电阻率，N■为并绕股数。

逆变器的这三类损耗中，开关损耗占主要部分，频率越高，其所占的比例越大。在频率为5kHz时，开关损耗占总损耗的40%。而在频率为20kHz时，开关损耗可达总损耗的78%。导通损耗不随频率的改变而变化，占总损耗的12%。滤波电感损耗随频率的增高而降低，所占总损耗的比重较小。因此，要提高逆变器的工作效率，关键在于减小功率器件中的开关损耗。

变压器损耗主要为两部分：空载损耗和负载损耗。空载损耗也称铁耗，由磁滞损耗和涡流损耗构成，它的大小是固定的，不随负载而变化[4]。负载损耗也称铜耗，是由变压器的电阻产生的，其大小与电流的平方成正比。当变压器的铜损等于铁损时，其效率最高[5]。这是的负载率称为最佳负载率。计算式为：

？茁■=■

其中，K为变压器的无功损耗对网络造成的有功损耗系数，一般取0.02-0.1；P0为空载损耗，Pk为铜耗。

经以上分析并计算，可得整个光伏电站的总体效率约为：

？浊=？浊1×？浊2×？浊3×？浊4=84%×100%×98.7%×99.3%=82.3%

2结束语

影响光伏电站效率的因素非常多，且各因素是不断变化的。其效率受天气、环境、所选设备型号、负载情况、控制策略等因素影响，因此效率无法固定在某一个值上。以上分析只是选取了某些条件，并且忽略的诸多因素得出的结果，其具体效率应当结合工程实际来计算，过程也会复杂的多。但是其分析过程和损耗产生的机理，对于研究如果提高光伏电站的效率仍具有借鉴意义。

【参考文献】

[1]赵争鸣，雷一，贺凡波，鲁宗相，田琦.大容量并网光伏电站技术综述[J].电力系统自动化，2011，35（12）：101.

[2]陈祥.基于机理模型的并网光伏电站实时效率分析[J].太阳能，2012，12（3）：43-47.

[3]魏晋云.太阳电池效率与串联电阻的近似指数关系[J].太阳能学报，2004，25（3）：356-358.