太阳能光伏发电系统 系统的发电效率怎么计算
光伏电站系统发电总效率=所有系统产品的效率的乘积,一般光伏项目的发电效率在70~80%左右。
影响其发电效率的主要因素包括:
1)光伏温度因子: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,晶体硅光伏电池效率呈现降低的趋势。本项目所在地区多年极端最高气温为52.9°C,极端最高气温40.2°C,极端最低气温-12.1°C。全年平均气温15.9°C,计算得到当地的温度折减为2.5%。
2)组件匹配损失:组件串联因为电流不一致产生的效率降低,根据电池板出厂的标称偏差值,对于精心设计、精心施工的系统,约有3%的损失。为保证电池发电效率,将定期、及时对组件进行清洗,但组件上的灰尘或积雪造成的污染仍会对发电量造成影响,此项造成的年系统效率折减取3.2%。当辐照度过低时,会产生不可利用的低、弱太阳辐射损失。
3)直流线路损失:光伏组件产生电量输送至汇流箱、直流配电柜、逆变器时,存在直流电路的线损,按3%记取
4)电气设备造成的效率损失:逆变器转换过程中也存在电量损失,此项折减取2.5%。箱式变压器的升压过程中,也会存在能量损失。
5)光伏电站内线损等能量损失:电能由逆变器输出至箱变,再送至开关站,交流线路会存在线损。
6)系统的可利用率:虽然光伏组件的故障率极低,但定期检修及电网故障仍会造成损,按2%记取。
考虑以上各种因素,通过计算分析光伏电站系统发电总效率:
η=97.5%×96.8%×94.5%×97.2%×97%×97.5%×97.3%×=79.7%
不同的可再生能源的利用率有不同的计算方法,如生物质能发电(秸秆发电),它的原料是秸秆,其利用率就是秸秆电厂最终获得的电力输出和所需要的总的秸秆本身的热量之比,一般的秸秆电厂的发电效率为30%,秸秆电厂的可再生能源的利用率就是秸秆电厂的效率.
对于光伏发电而言,我们提出了几个可再生能源利用率的概念,一是它的能量回收期,即太阳能光伏产品的生产是要消耗能量的,但是在产品形成发电系统是它可以将太阳能转换成电能,目前一般的晶硅电池的能量回收期视使用地区不同有不同,在江苏地区,回收期约为2~3年.二是光伏发电系统的发电效率,这是对光伏电站而言的,它的定义是系统发出的电量和光伏组件提供的额定功率下发出的电量之比,一般目前的光伏电站的效率可以达到70~80%左右,如果考虑到太阳能提供的功率,则这个效率只有约0.12左右.
对于太阳能热利用而言,具体到太阳能热水器,其对太阳能的利用率可以达到50~60%左右,这是因为太阳能热利用的技术解决要成熟得多;
根据最新的《光伏发电站设计规范 GB50797-2012》第6.6条:发电量计算中规定:
1、光伏发电站发电量预测应根据站址所在地的太阳能资源情况,并考虑光伏发电站系统设计、光伏方阵布置和环境条件等各种因素后计算确定。
2 、光伏发电站年平均发电量Ep计算如下:
Ep=HA×PAZ×K
式中:
HA——为水平面太阳能年总辐照量(kW·h/m2);
Ep——为上网发电量(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。
这种计算方法是最全面一种,但是对于综合效率系数的把握,对非资深光伏从业人员来讲,是一个考验,总的来讲,K2的取值在75%-85%之间,视情况而定。
光伏热电联供系统具有以下优点:1.既能高效发电,又能供暖供热水,节省安装面积缩短投资回收期。2.不使用玻璃真空管,超长寿命,使用年限20年以上。3.与常规光伏组件兼容,使用可拆卸结构,维修更加方便。4.充分利用太阳能资源,低碳环保无污染。
光伏热电联供系统为工业,商业,家庭等提供高效清洁的电力,减少电费支出,尤其是夏季高温用电高峰期节省大量资源。被利用的太阳能余热也能为家庭、工厂宿舍、酒店宾馆、养老院、医院等机构提供高达55℃的生活热水或者暖气,保障生活品质,响应清洁供暖政策。
综合来说,光伏热电联供系统是建筑节能的具象化,是对太阳能资源的更高效利用,运行成本相对电采暖等模式是比较低廉的,投资三年左右回本。在未来,该项技术也能与海水淡化、养殖、工业基础加热有效结合,推进太阳能生产和应用的协调发展。
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,其中包括光伏组件类型修正系数,光伏方阵的倾角、方位角修正系数,光伏发电系统可用率,光照利用率,逆变器效率,集电线路、升压变压器损耗,光伏组件表面污染修正系数,光伏组件转换效率修正系数。
光伏电站注意事项
长时间运行的光伏发电系统,面板积尘对其影响不可小觑。面板表面的灰尘具有反射、散射和吸收太阳辐射的作用,可降低太阳的透过率,造成面板接收到的太阳辐射减少,输出功率也随之减小,其作用与灰尘累积厚度成正比。
同时,光伏面板的其他部位也会受到湿润灰尘的腐蚀,比如结合处、支架等部分,其材料多是各类金属,发生腐蚀后易导致破损、安全性减弱等问题,可能因强风、地震等自然因素遭到破坏而减少光伏面板服役的寿命。