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案例|户用光伏发电量比大型光伏电站发电量高多少?


作者:www.tyn100.com 来源:www.tyn100.com 日期:2018/4/9 16:31:52 点击率:

光伏发电系统按容量的大小可分为小型、中型和大型发电系统,小型的户用型系统一般安装在居民家庭的自有屋顶,容量一般为3kW-10kW不等,由光伏组件、组串式逆变器、交直流电缆和并网配电箱等组成,其系统结构较为简单,而中大型的光伏电站结构则复杂的多,通常由光伏组件、直流汇流箱、集中逆变器、箱式变压器、高压开关柜、主变压器、交直流电缆、外送高压线路等组成,容量一般为MW级别。不同类型的发电系统由于其设备组成、布置方式和设备数量上存在区别,那么系统效率(或称为PR)也会存在一定的差异。

目前大型电站的系统效率平均为80%左右(由于电站质量的不同,据相关文献记载,首年系统效率范围从75%-84%不等),损耗主要由光伏方阵的吸收损耗、低压和高压线缆损耗、逆变器及变压器设备损耗等组成,而户用光伏发电系统由于设备较少、线缆长度较短,在无阴影遮挡损失的情况下,系统效率可比同地区地面电站高4-10%。

本文以无锡地区为例,采用Meteonorm7.1对户用光伏和大型地面电站的发电量进行研究对比。

1. 项目仿真

案例1 斜坡屋顶

户用坡屋顶主要由主附楼组成,坡角为22°,屋面朝向正南。根据光伏设计规范,冬至日上午9时到下午15时光伏组件前后左右无阴影遮挡,经过计算后,得到图1所示组件布置三维模型,光伏组件共16块,均顺坡布置,装机容量为4.24kW。

▲图1 斜屋顶南坡面组件布置三维示意图

组件、逆变器、交直流电缆长度和截面积等信息参考表1。

▼表1 户用项目信息

根据PVsyst6.70模拟得到,该坡屋面发电系统的首年发电系统效率为83.3%。

▼表2

案例2 户用平屋顶

平屋顶四周均无阴影遮挡,组件横向安装,其安装倾角为22度。

▼表3 户用项目信息

▲图2 平屋顶组件布置示意图

根据PVsyst模拟得到,户用平屋面系统的首年发电系统效率为83.3%。

▼表4

案例3 地面电站项目

组件纵向双排安装,根据冬至日上午9时至下午15时无阴影遮挡的前后间距为5.5米,组件系统为容量588kW,使用一台集中式逆变器,共7个汇流箱。

▼表5 地面电站项目信息

▼表6

2. 简要分析

1)斜坡面系统:因为组件顺坡布置,和屋面距离10cm,对组件的散热会带来一定影响,根据模拟结果,产生温升损失约6.1%,组串逆变器的损耗(转换效率及MPPT损失)平均为3%。首年系统效率为83.3%。具体参考表7所列举的主要损耗项目。

2)平屋顶系统:因为组件存在一定的安装倾角,组件的温升损失下降到约3.6%,组串逆变器的损耗为3%,前后阴影遮挡损失为2.6%,首年系统效率为83.3%。

3)大型地面电站:组件前后遮挡损失较大,约3.6%,组件输出经过汇流箱一级汇流,到达逆变器直流侧二级汇流,直流线损则相对偏大,由于组串数量较多,需要增加电流电压失配损失。逆变器输出到并网点的交流线路较长,交流线损会有一定的增加。相对于户用系统,地面电站的设备故障率较高,如汇流箱、逆变器故障损失率为0.3%-0.5%(模拟取0.5%)。首年系统效率为79.3%,和户用系统效率相差4 %左右。

▼表7 主要损耗值对比

实际上,对于平屋顶户用项目,如果单排布置,则表7中阴影遮挡损失可以接近0,这样平屋顶项目的系统效率可达86%;而同时,对于表7中地面电站,一般35kV集电线路和送出线路的线损根据项目不同在1-3%,最终系统效率可低至76%。因此,质量良好、运维正常的户用电站的发电量比相应的地面电站发电小时可能高出13%。

说明:

1.本文中的系统效率,为惯用说法,准确说法应为“系统性能比”,英文缩写PR;

2.不同地点、不同项目的系统效率有差异;

3.因本次建模采用的逆变器型号为2014/2015年产品,产品效率低于目前主流产品。


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