摘要：近年来国家对发展电力新能源、环境保护提出了更高的要求。太阳能资源作为清洁资源，取之不尽用之不竭。通过光伏发电，可以将太阳能转化为电能，我国从2011年开始大规模推进光伏电站的建设和太阳能资源的利用，光伏产业正是在这个重要历史时期逐步成长为重要的新兴产业之一。文章首先概述了太阳能光伏电站系统效率的概念和计算公式，接着指出影响太阳能光伏电站系统效率的主要因素，最后提出了提升太阳能光伏电站系统效率的相关措施。
关键词：太阳能光伏电站；效率；影响因素
光伏产业是一个持续朝阳的新兴产业，财政补贴支持政策、全额收购和上网电价优惠政策、分布式光伏发电支持政策的出台和逐步完善正在为光伏发电的大力推广提供政策平台和技术支撑。于是在每年特定的时间节点之前会出现一波“抢装潮”，赶工期、抢进度现象，致使光伏电站建设质量参差不齐，有些电站出现不规范的施工、不合理的设计、设备故障发生率高等问题，有些项目还存在长时间运维缺失的问题，这些都直接导致电站的发电量远远低于预期，甚至存在严重安全隐患，所以并网光伏电站的发电性能测试受到业内的广泛关注。
一、太阳能光伏电站系统效率概述
光伏电站系统效率（PerformanceRatio，简称“PR”），是光伏电站质量评估中最重要的指标。IEC61724（1）给出的光伏电站系统效率计算公式如下：
其中：PT：在T时间段内光伏电站的平均系统效率；ET：在T时间段内光伏电站输入电网的电量；Pe：光伏电站组件装机的标称容量；hT：是T时间段内方阵面上的峰值日照时数。
二、太阳能光伏电站系统效率的主要影响因素
光伏并网电站的系统效率是表征光伏电站运行性能的最终指标，在电站容量和光辐照量一致的情况下，系统效率越高代表发电量越大，因此分析影响光伏并网电站的系统效率的各个因素及改善系统发电效率是光伏电站设计及运维的重点。
（一）自然因素对系统效率的影响
1.温度的影响
自然因素中温度对系统效率影响最大，光伏组件的温度并非环境温度，温度系数是光伏组件中非常重要的一个参数。一般情况下，晶硅电池的温度系数一般是－0.35%～－0.45%/℃，非晶硅电池的温度系数一般是－0.2%/℃左右。而光伏组件的温度并不等于环境温度。据相关分析可知，在中午12点左右，光伏组件的温度在60℃附近，此时光伏组件的输出功率约85%上下。而且当温度升高时，逆变器等设备的转化效率也会随温度的升高而降低。因此温度造成的功率损失，可以根据光伏组件的温度系数和当地的气温进行估算。
2.其他散射、反射太阳光的影响
电站采集到的总辐射量值，由各种辐射强度的直接辐射、散射辐射、反射辐射的构成，但不是所有的辐射都能利用。例如：当辐照度大于50W/m2时，逆变器才能并网，实际运行中发现辐照度在100W/m2以下时，逆变器输出功率非常低，即便在西北地区，无法利用的太阳能辐射值，也能占到2%～3%。
（二）关键产品和设备因素对系统效率的影响
1.光伏组件的匹配度的影响
设备厂家光伏组件铭牌上注明的标称偏差，以前一般±3%，现在基本为正偏差0%～+3%（或0W－+5W）。电站组件铭牌的标称参数虽然标定一样，但通过检测或实际运行中就可以发现实际上输出（曲线）特性存在差异，因此多个组件串联时会产生失配损失而导致效率降低。目前，组件厂家，一般会采用正偏差来降低失配损失。
2.逆变器、箱变的效率的影响
随机抽检4台某品牌逆变器，利用功率分析仪检测逆变器交直流侧功率，计算出各个时刻的实时效率，根据全天不同负载点时逆变器的实时效率值，计算逆变器的加权效率，进行连续7天的测试。当最大功率点电压随着辐照度变化时，逆变器不断改变电压值以找到最大功率点电压，因此跟踪的滞后性也会造成效率损失。光伏组串之间的差异会影响MPPT跟踪的精度，部分逆变器会采用多路MPPT的方式减少损失。箱变升压的过程中，也会存在效率损失，需要结合箱变的参数计算，一般经验值为1.5%左右，目前普通变压器的效率一般为96%，电站规模越大，其效率影响越大。
3.直流损耗（ηDC）的影响
一般平地电站1MW单元占地面积约3.5～4公顷，如果将光伏组件发出的电送到变电所，需要线路很长，减少线损的方法：选用优质电缆，提高电压。一般经验值为，直流线损按2%～3%来估算。交流线路短，线损相对较少，一般可以按1%来进行估算。可知仅仅从组串到汇流箱如此短的距离，就会让发电量平均损失0.443%。
4.交流损耗（ηAC）的影响
全站逆变器输出的总电量（Qout）到电站关口表上网总电量（QG）之间的损耗，ηAC=1－QG/Qout。会让发电量平均损失3.39%。
5.设备故障的影响
设备故障和检修时造成系统效率低的一个重要原因。据相关统计显示，一半的故障都是来自于设备自身的问题。
（三）人为因素对系统效率的影响
1.阴影遮挡的影响
“间距设计不当”是造成发电量损失最严重的一项。目前光伏电站基本采用竖向布置，下边框的少量遮挡会造成整个组串输出功率严重下降。在一些电站前后间距偏小导致的遮挡损失的发电量几乎达到3%。尤其山地电站不但要考虑前后遮挡，还要考量东西方向高差造成的遮挡。在东西间距较小、坡度比较大的电站，此项遮挡损失可达到2%。其次在光伏电站场区内，设计有较高的建（构）筑物、杆塔等对光伏阵列造成遮挡。
2.灰尘遮挡造成功率损耗（ηs）影响
在西北地区，沙尘暴可能会造成发电量损失5%以上；而东部，雾霾严重时光伏电站几乎不发电。对电站光伏组件进行清洗前后I－V测试，分析两种运行状态下灰尘/污渍造成的损失率。当组件清洁清扫不及时，可见灰尘遮挡对电站发电量损失影响比较大，因此包括积雪都应及时清除，确保不影响整个电站系统效率，而且在辐照度充足时，阳光的穿透力越强，灰尘造成的损失越少。
三、太阳能光伏电站系统效率提升措施
（一）加强太阳能电池组件清洗
受灰尘、积雪等影响太阳能电池组件的发电效率衰减约5.5%，对光伏电站的发电量影响很大。因此应定期评估太阳能电池组件的污染程度，当组串效率低于新安装组串效率3%以上时立即安排清洗电池组件。
（二）组件安装优化和定期运行分析
电站组串安装时，采用组件分选设计，对组件按实测参数进行电流、电压的按档分选，并按此分选设计进行组件组串设计、安装，太阳能电池组件串联时选择工作电流相同的组件，组串并联时要求电压相同，降低组串功率损失。电站运行后，定期对组串运行状态进行检查分析，及时更换发生缺陷太阳能电池组件，使组串运行达到最佳状态。
（三）线缆优化
光伏电站线缆用量较多，例如某电站汇流箱等设备连接电缆长度约为60km，35kV电缆长度约为8km，产生较大的线缆损耗。对站内连接电缆进行优化，可以节省电缆，提高电站的发电效率。
（四）发电方阵运行定期分析
应定期对发电方阵发电量进行分析比较，对发电量偏少的方阵开展重点检查，及时整改，提高发电效率。
总之，造成光伏电站系统效率损失的主要因素可以归纳成以下几点：（1）自然原因导致：温度折减、不可利用太阳光；设备原因；（2）光伏组件的匹配度、光伏组件衰减速度超出预期、逆变器和箱变的效率、直流线损、交流线损、设备故障；（3）人为因素导致：设计不当、清洁清扫不到位等。因此应做好各个组件的清洗工作，优化组件安装，优化线缆，定期对发电方阵进行分析等工作，确保提升太阳能光伏电站系统的运行效率。
参考文献：
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论文作者:陈志华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/6
标签：电站论文; 光伏论文; 效率论文; 组件论文; 发电量论文; 系统论文; 逆变器论文; 《电力设备》2018年第28期论文;