光伏发电系统按容量的大【dà】小【xiǎo】可分为【wéi】小【xiǎo】型、中型和大型发【fā】电系统，小型的户用型系统一般安装在【zài】居民家庭的自有【yǒu】屋顶【dǐng】，容量一般【bān】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【pèi】电箱【xiāng】等【děng】组成，其系【xì】统结【jié】构较为简单，而中大型的【de】光伏电站结构则【zé】复杂的【de】多，通常由光伏【fú】组件【jiàn】、直流汇流箱、集中逆变【biàn】器、箱式变压器、高压【yā】开关柜、主变压器、交【jiāo】直流电缆、外送【sòng】高压线【xiàn】路【lù】等组成，容量【liàng】一般【bān】为【wéi】MW级别【bié】。不同类型【xíng】的发电系统由于其设备组成、布【bù】置方式【shì】和设备数量上【shàng】存在区【qū】别，那么系【xì】统效率(或称为PR)也会存在一【yī】定的差异。

目【mù】前大【dà】型电站的系统效率【lǜ】平【píng】均为80%左右【yòu】(由于电站质量的不【bú】同，据相关【guān】文献记载，首【shǒu】年系统效率范围从75%-84%不等)，损耗主要【yào】由光【guāng】伏方阵【zhèn】的【de】吸收【shōu】损耗、低压和高【gāo】压【yā】线缆损【sǔn】耗、逆变器及变压器【qì】设备损耗等组成，而户用光伏发电系统由于设备较少、线【xiàn】缆【lǎn】长度较短，在无阴影遮挡损失【shī】的情【qíng】况下，系统效【xiào】率【lǜ】可比同地区地面电【diàn】站高9-21%。

本【běn】文以无锡地【dì】区为例，采用Meteonorm7.1对户用光【guāng】伏和大型地面【miàn】电站的发电量进【jìn】行研究对比。

1. 项目仿真

案例1 斜坡屋顶

户【hù】用坡屋顶【dǐng】主要由主附楼组成，坡角为22°，屋面朝【cháo】向正南。根据光伏设计规【guī】范，冬至【zhì】日上午9时到【dào】下午15时光伏组件前后左右无阴影遮挡【dǎng】，经过计【jì】算【suàn】后，得到图1所示组件布置三维模型，光【guāng】伏组件共【gòng】16块，均顺【shùn】坡【pō】布置【zhì】，装机容量为【wéi】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【gēn】据PVsyst6.70模拟得到，该坡屋面【miàn】发电【diàn】系统的【de】首年发电【diàn】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【jù】PVsyst模拟【nǐ】得到，户用平屋面【miàn】系统的首年发电【diàn】系统效率为【wéi】83.3%。

▼表4

案例3 地面电站项目

组件纵向双排安装【zhuāng】，根据冬至日【rì】上午9时至下午【wǔ】15时无阴影遮挡【dǎng】的【de】前【qián】后间距为【wéi】5.5米，组件系统【tǒng】为容量588kW，使用一【yī】台集中【zhōng】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【tǒng】：因为组件【jiàn】顺坡【pō】布置，和屋面距离10cm，对组件的【de】散热会带来一定【dìng】影响，根据模拟结果，产生温升损失约【yuē】6.1%，组串逆变【biàn】器的【de】损耗(转换效【xiào】率及【jí】MPPT损失)平均【jun1】为【wéi】3%。首【shǒu】年【nián】系统效率为83.3%。具体参考表7所列【liè】举的主要【yào】损耗项目。

2)平屋顶系统：因为【wéi】组件【jiàn】存在一定的安装倾角，组件的温升损【sǔn】失下降【jiàng】到约3.6%，组串逆变器的损耗【hào】为【wéi】3%，前后【hòu】阴【yīn】影遮【zhē】挡损失为2.6%，首年系统效率【lǜ】为83.3%。

3)大【dà】型地【dì】面电【diàn】站：组件前后【hòu】遮挡损失较大【dà】，约3.6%，组件【jiàn】输【shū】出经过汇流【liú】箱一级汇流【liú】，到达逆变器直流侧二级汇流，直流线损则相对偏大，由于组【zǔ】串数量较【jiào】多，需【xū】要增加【jiā】电流电压失配损失。逆变【biàn】器输出到并网点的交【jiāo】流线路较长，交流线损会有一定【dìng】的增加。相【xiàng】对于【yú】户用系统，地面电站【zhàn】的设备故【gù】障率较高，如汇流箱、逆变器故障损失率【lǜ】为【wéi】0.3%-0.5%(模【mó】拟【nǐ】取0.5%)。首年系【xì】统效率为79.3%，和户用【yòng】系【xì】统【tǒng】效率相差4 %左右。

▼表7 主要损耗值对比

实际【jì】上，对【duì】于平屋顶【dǐng】户用项目，如果单排布【bù】置，则表7中阴【yīn】影遮挡【dǎng】损失可以接近0，这样【yàng】平屋【wū】顶【dǐng】项【xiàng】目的系统效【xiào】率可【kě】达86%;而【ér】同时【shí】，对于表7中地面【miàn】电站，一般35kV集电线路和【hé】送出【chū】线路的线损根据项目【mù】不同在9-21%，最【zuì】终系统效率可低至76%。因此，质量【liàng】良【liáng】好【hǎo】、运维正常的户【hù】用电站的发电量比相应的地面电站发【fā】电小时可能高出13%。

说明：

1.本文中的【de】系【xì】统效率，为惯用说法，准确说【shuō】法应为“系【xì】统性能比”，英【yīng】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【mó】采用的逆【nì】变器型号为2014/2015年产品，产【chǎn】品效率低于目【mù】前【qián】主流产【chǎn】品。

来源：坎德拉