光伏系统损耗

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本文档解释了如何在Solargis Evaluate中查找和阅读光伏系统损耗部分,以及该部分中每个损耗值的计算方法。

访问光伏系统损耗

光伏系统损耗页面可在Solargis Evalute左侧导航面板的分析部分找到。要打开它,展开分析,选择光伏系统损耗

页面分为两个标签页—— 年度每月 ——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的简明总结。它是系统性能调查和优化的良好起点,让你一目了然地识别出最大低效的根源。

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。

能量转换及相关损失表

下表展示了从最初的太阳能资源到最终输送到电网的过程,逐步减少了进射太阳能。损耗分为三类:输入损耗和光学损耗、转换损耗和电损耗。

表格中的每一行代表能量转换链中的一步。每步包含以下列:

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

  2. 能量损失 [kWh/m² 或 kWh/kWp]: 前一步的能量输出减去这一步的能量输出。

  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. 相对于之前[%]的能量损失: 这一步的能量损失与前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的总能量损失,表示为截面第一步能量输出的百分比。

  6. 绩效比累计 [%]: 跟踪每次损耗步骤后的整体系统效率。对于光学损耗,它是该步骤的能量输出与截面第一步的比例。对于电损,它是PVOUT在这一步中占总GTI参考值的比例。最终价值代表初始太阳能中作为可用电力提供的部分。

注意:表格中显示的所有数值均为四舍五入,因此求和可能无法精确相等。这是意料之中的,因为内部计算的总和精度更高。

表格分为三个部分。由于每个节使用不同的参考点,能量 损失相对于输入 列的基线在每个节段中不同:

  • 输入损耗和光学损耗: 参考值为前侧和后侧分别进行的全球倾斜辐照(GTI)。显示模块两侧初始辐照值及阴影、污染、角度和光谱效应的逐步减弱。

  • 转换与电气损失: 参考是指模块中辐照转换为直流电。列出逆变器、电缆、变压器和辅助系统的损耗。

  • 不可用损失: 参考是前一步——该部分没有共享的共同输入值。包括内部不可用、外部不可用和降雪损失。

:光学和电损耗在仿真中计算。不可用损失是在模拟后计算的。这就是为什么不同部分的基线不同。

在电损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。其计算公式为:

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PV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,相较于前端的效率。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。

注意:在某些例子中,前侧的全局倾斜照射和GTI有效辐射可能看起来相同。这只是巧合,其他数值之间也可能自然发生。

表格底部显示 了容量因子 。计算方法是将系统整体性能(考虑技术可用性和降雪损失)与理论最大年产量的比值。该理论最大值假设每个安装的千瓦功率全年24小时连续产生1千瓦电力。因此,容量因数通过将系统总性能除以8,760 kWh/kWp得到。

损失图

表格下方的 损耗图 直观地总结了系统累计能量损失——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 损失相对于损失 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的总和计算的,不考虑双面因子。

注意:在双面系统中,损耗图中的阴影损失(近似)可能显得较高。这是由于光伏模块前后两侧的光学损耗加和所致——后侧靠近遮阳的损耗很容易达到后部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均基于之前的累计损耗值计算,而非初始总功率值。随着损耗的累积,在之前所有损耗已计入后,每个后续损耗都会从剩余功率输出中扣除。

月度亏损

月度标签页提供了按年度显示的相同亏损的月度细分。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。月度分解有助于分析季节性模式,支持识别表现不佳的根本原因,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。

能量损失分解图表

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笔亏损的 可见 性。鼠标悬停在某个数值上会在图表上突出显示该值,显示其每月的实际价值以及全年总值。

重要提示:能量损失分解图表显示了绝对损失值(非累计)。

季节性与年际变异图

月度PV损失的季节性和年际变异图显示了所有模拟年度的累计月度损失。它能够评估损失的季节性和年际变异性,支持在不同年条件下为光伏电厂建立现实的性能预期。

 

月度能源转换及相关损失表

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

表格行涵盖以下损失组:

  • 能量输入: 显示全球水平照射和前后两侧的月度水平照射和前后倾斜照射值。

  • 光学损耗: 列出模块两侧因阴影、污渍、角度效应和光谱效应的月度百分比损失。

  • 转换损失: 显示每月模块中 将太阳辐射转换为直流电 时的百分比损失。

  • 电气损耗: 分解了逆变器、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 可以让你选择如何显示损失。这三个选项对应年度亏损表中的以下列:

  • 无阴影时GTI的损失百分比: 用来比较不同损失的大小。对应于“能量损失相对于输入”这一栏。

  • 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;允许将总损简单地计算为各个转换步骤中的损失总和。对应于“相对于前者的能量损失”这一栏。

  • 与前一步相比,以千瓦时/平方米或千瓦时/千瓦峰值为单位的损失: 有助于理解每个转换步骤中损失的总能量。

损失的计算方式

以下章节将介绍每种损失类型所代表的含义及其计算方式。

光学损耗

光学损耗影响太阳辐射,在其转化为电能之前。它们按模块侧面(前后)进行量化。

  • 阴影损失(地平线): 由于地平线的遮蔽,减少了到达模块的太阳辐射。

  • 阴影损失(近似): 由于附近物体或结构遮蔽太阳辐射,导致部分或完全遮蔽,导致太阳辐射无法到达模块。

  • 土壤损失: 这是由于太阳能电池板表面积聚的灰尘和污垢造成的。

  • 角损失: 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。

  • 频谱校正: 反射光线穿过大气时太阳光谱的变化。该值可根据现场太阳辐射的光谱成分为正或负。

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:在光伏电池内将阳光转化为电能时产生。更多细节见Argus电气仿真概述。

电损耗

电损耗会降低转换后直流或交流电的输出。

  • 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以下时,发生在逆变器限制(削波)输出时。

  • 电网功率限制损耗: 当电网限制可输入的功率,限制系统输出时,就会发生这种情况。

  • 直流损耗(电缆,合路盒): 由于直流电缆和合路盒在逆变器转换前的电阻产生。

  • 逆变器(直流/交流转换)损耗: 这是逆变器内部直流转交流转换过程中效率低下的结果。

  • 辅助损失: 来自系统内辅助设备的自用。

  • 交流电缆损耗(LV): 由于低压交流电缆中逆变器流出电流时产生的电阻。

  • 变压器损耗(LV/MV): 由低压到中压的转换引起。

额外的交流和变压器损耗:

  • 交流电缆损耗(MV):在长距离传输中发生在中压电缆中。

  • 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: 由维护活动或内部部件故障引起。

  • 外部不可用损失: 由外部因素如电网停电或监管停摆引起。

  • 降雪损失: 原因是积雪覆盖模块,阻碍了能量的产生。

性能比

累计性能比代表初始太阳能中可用电力的部分。单面系统和双面系统的计算方式不同。

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。