光伏系统损耗

Prev Next

机器翻译,未经校对人员审核,可能存在错误。

在本文件中

您将学习如何阅读光伏系统损耗页面(年度和月度标签页):能量转换及相关损耗表,逐阶段跟踪光损、转换损耗、电力损耗和不可用损耗(包括能量损耗、部分损耗、相对与之前、相对投入比和累计性能比列),损耗图(累计损耗可视化)、容量因数计算,以及月度标签页的能量损失分析图和季节性/年际变异图,以及每种损耗类型(遮阳、污渍、角度、光谱、转换、削波、电缆、变压器、辅助、不可用)的计算方法,以及单面与双面系统的性能比差异。

访问光伏系统损耗

光 伏系统损耗 页面可在Solargis评估左侧导航面板的 分析 部分找到。要打开该页面,展开 分析,并选择 光伏系统损耗。

页面分为两个标签页—— 年度 和 每月 ——允许你在年度总结和按月的亏损分解之间切换。

年度损失

年度标签页提供了光伏系统性能及其低效问题的易读总结。它是系统性能调查和优化的良好起点,让您一目了然地识别出最大的低效根源。

年度视野包含两个部分:

  • 能源转换及相关损失表——所有损失的详细数值分解。

  • 亏损图——累计亏损的可视化总结。

下表展示了从最初的太阳能资源到最终输入电网的过程,逐步减少入射太阳能。损耗分为三类:输入损耗和光损耗、转换损耗和电损耗。

表中的每一行代表能量转换链中的一步。每一步的列如下:

  1. 能量输出 / PVOUT 特定单位 [kWh/m² 或 kWh/kWp]: 该阶段的能量输出由 Solargis Evaluate 光伏模拟器计算。

  2. 能量损失 [kWh/m² 或 kWh/kWp]: 前一步的能量输出减去该步骤的能量输出。

  3. 能量损失部分[%]: 这一步的能量输出与前一步的能量输出的比例。

  4. 相对于前一步的能量损失[%]: 这一步的能量损失占上一步能量输出的比例。

  5. 相对于输入的能量损失[%]: 从截面第一步到当前步骤的总能量损失,表示为截面第一步能量输出的百分比。

  6. 性能比累计 [%]: 跟踪每个损耗步骤后的整体系统效率。对于光学损耗,是该步骤的能量输出与该节第一步的比例。对于电损,它是该步骤中PVOUT特定能量占总GTI参考值的比例。最终值表示作为可用电力提供的初始太阳能部分。

注意:表中显示的所有数值均为四舍五入,因此求和可能不完全相同。这是预期中的,因为求和在内部计算时更准确。

表格分为三部分。由于每个部分使用不同的参考,能量 损失相对于输入 列的基线在每个部分都不同:

  • 输入损耗和光学损耗: 参考数据为前后两侧的全局倾斜辐照(GTI)。显示模块两侧初始辐照值及因阴影、污渍、角度和光谱效应的逐步减差。

  • 转换与电气损耗: 参考为模块中辐照转换为直流电的情况。列出逆变器、电缆、变压器和辅助系统的损耗。

  • 不可用损失: 参考为前一步——本节无共享共同输入值。包括内部不可用、外部不可用和雪损。

注:光学和电损耗在模拟中计算。不可用损耗则在模拟后计算。这也是基线在不同区段间存在差异的原因。

在电气损耗部分的性能比计算中,Solargis Evaluate 使用包括后部效率降额的总 GTI 作为参考值。计算公式如下:

其中:

  • 是模块前端的GTI,带有地平线遮蔽。

  • 是模块后部的GTI,带有地平线遮蔽。

  • 是系统设计中使用的光伏模块特有的双面系数。该系数表示模块后侧将入射太阳辐射转化为电流的效率,相较于前端相同效率。该系数通常为0.8(80%)。

该输入GTI反映了现实环境,地平线遮阳太阳辐射代表理想系统输入,同时考虑了光伏模块后部效率下降。

注:在某些例子中,前端的全局倾斜辐照和GTI有效值可能看起来相等。这只是巧合,其他值之间也可能自然发生。

表格底部显示了 容量因数 。计算为总系统性能(考虑技术可用性和降雪损失)与理论最大年发电量的比值。该理论最大值假设每个安装的千瓦发全年24小时连续产生1千瓦。因此,容量因数通过将系统总性能除以8,760千瓦时/千瓦时得到。

损失图

表格下方的 损耗图 展示了系统累计能量损失的可视化总结——包括太阳能和电力损失。它展示了每个阶段在哪里以及损失了多少能量。

计算依据能量 损失相对于损 耗表前一列(第4列)的数值。对于双面系统,光学损耗(灰色显示)是相对于前后侧GTI之和计算的,不考虑双面因子。

注意:损耗图中的着色损耗(近)在双面系统中可能显得较高。这是由于光伏模块前后两侧光学损耗加和所致——后侧近遮蔽损耗可能轻易达到后部GTI的50%。损耗图应始终与能量转换及相关损耗表一并阅读。

注意:显示的每一个额外损耗是从之前累计损耗值计算的,而非初始总功率值。随着损耗累积,后续损耗会从剩余功率输出中扣除,之前所有损耗已计入。

月度亏损

月度标签页提供了与年度视图中相同损失的逐月分解。全年环境条件的季节性变化——主要是太阳路径和环境温度的变化——影响光伏电厂的性能。月度分析有助于分析季节性模式,支持识别性能不佳的根本原因,并有助于优化系统设计。

月度损失计算遵循上述年度损失相同的规则。

月度浏览包含三个部分:

  • 能量损失分解图表。

  • 月度光伏损失的季节性和年际变异性图。

  • 月度能源转换及相关损失表。

能量损失的分解

能量损失分解图展示了每个月各个损失值及其总累积的百分比贡献。

你可以通过点击图表图例中的名称来切换每个亏损的 可见 性。将鼠标悬停在某个数值上,会在图表上高亮显示其每月的实际值以及全年总额。

重要提示:能量损失分解图表显示了绝对损失值(非累计)。

本表详细列出了光伏系统内的月度能量损失,采用与年度损失表相同的结构。它从最初的太阳能输入开始,追踪全年各月各阶段的减量情况。

表格行涵盖以下损失组:

  • 能量输入: 显示全球水平辐照和前后倾斜辐照(前后)的月值。

  • 光学损耗: 列出模块两侧因遮蔽、污渍、角度和光谱效应的月度百分比损耗。

  • 转换损耗: 每月显示模块中 太阳能辐射转换为直流电 时的百分比损耗。

  • 电气损耗: 分解来自逆变器、直流/交流转换、电缆、变压器和辅助系统的月度损耗。

  • 不可用损失: 显示每月的内部、外部及与降雪相关的停机损失。

显示选项

表格右上角的 下拉菜单 允许你选择损失的显示方式。这三个选项对应年度损失表中的以下列:

  • 无阴影的GTI损耗百分比: 用于比较不同损耗的大小。对应“能量损失相对于输入”列。

  • 与前一步的损失百分比差异: 一种标准的光伏系统损耗呈现方式;允许简单地将总损耗计算为各转换步骤中损失的总和。对应于“相对于前一的能量损失”栏。

  • 与前一步相比,以千瓦时/平方米或千瓦时/千瓦时为单位的损失:有助于理解每个转换步骤的总能量损失。

季节性与年际变异性

月度光伏损失的季节性与年际变异性图显示了所有模拟年度的累计月度损失。它允许评估季节性和年际损失变异性,支持在不同年条件下对光伏电厂的实际性能预期。

 

损失的计算方式

以下章节描述了每种损耗类型所代表的含义及其计算方式。以下描述总结了表格中出现的每种损耗类型。关于产生这些数值的完整模拟过程——从太阳资源输入到光学和电气仿真再到后处理——请参见 S2光伏模拟链。

光学损耗

光学损耗会影响太阳辐射,在其转化为电之前。它们是按模块侧面(前后)量化的。

  • 遮蔽损耗(地平线): 由于地平线的遮蔽,减少了到达模块的太阳辐射。

  • 遮蔽损失(近似): 由于附近物体或结构的部分或完全遮蔽阻挡太阳辐射到达模块所致。

  • 污损: 由太阳能电池板表面积聚的灰尘和污垢引起。

  • 角损耗: 由于阳光照射模块表面的角度——随着入射角从垂直方向增加,反射的太阳辐射比例增加。

  • 光谱校正: 反射光线穿过大气时太阳光谱的变化。该值可为正或负,取决于现场太阳辐射的光谱成分。

GTI有效 辐射值是指在对前后两侧施加所有光学损耗后,得出的有效全球倾斜辐照值。

转换损失

  • 模块中照射转换为直流电:发生在光伏电池内阳光转换为电能的过程中。更多细节见S2电气仿真概述。

电损耗

电损耗会降低转换后的直流或交流能量输出。

  • 逆变器削波损耗: 当发电超过逆变器容量或运行在最小容量下时,发生在逆变器限制(削波)输出时。

  • 电网功率限制损耗: 当电网限制可输入功率,限制系统输出时,就会发生损耗。

  • 直流损耗(电缆,合路盒): 由于逆变器转换前直流电缆和合路盒中的电阻而产生。

  • 逆变器(直流/交流转换)损耗:由于逆变器内部直流转交流电时效率低下所致。

  • 辅助损耗: 由系统内辅助设备自损。

  • 交流电缆损耗(LV): 由于低压交流电缆中电流从逆变器流出时产生的电阻。

  • 变压器损耗(LV/MV): 由低压到中压转换引起。

额外的交流和变压器损耗:

  • 交流电缆损耗(MV):发生在中压电缆中,用于长距离传输。

  • 变压器损耗(MV/HV):如果使用电力变压器,则由中压转换到高压时产生的损耗。

  • 交流电缆损耗(HV):发生在连接电力变压器与电网的高压电缆中。

无法使用损失

不可用损失是指系统因运行问题而无法产生能源的时期。

  • 内部不可用损失: 由维护活动或内部组件故障引起。

  • 外部不可用损失: 由外部因素引起,如电网停电或监管停摆。

  • 积雪损失: 由于积雪覆盖模块,阻碍了能量生产。

性能比

累计性能比代表初始太阳能中作为可用电力的部分。单面和双面系统计算方式不同。

对于单面系统:

对于双面系统:

双面性因子取自 光伏组件目录中的双面光伏模块规范。