CN107786164A - 一种评估光伏电站组件衰减的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种评估光伏电站组件衰减的方法，包括：计算光伏电站的当前年度的发电效率和上一年度的发电效率；确定光伏组件标称的转换效率；获取当前年度采样周期内光伏电站的采样智能逆变器的输出电量总和与输入电量总和，将二者之比作为智能逆变器当前年的转换效率；获取上一年度采样周期内光伏电站的采样智能逆变器的输出电量总和与输入电量总和，将二者之比作为智能逆变器上一年度的转换效率；计算光伏组件的当前年度的实际转换效率和上一年度的实际转换效率；计算光伏组件的衰减率。应用本申请，能够计算实际环境下光伏组件的衰减。

Description

一种评估光伏电站组件衰减的方法

技术领域

本申请涉及光伏发电技术，特别涉及一种评估光伏电站组件衰减的方法。

背景技术

近年来，在新能源理念的大力倡导下，光伏发电逐渐在全世界范围得到广泛推广，在我国也得到了快速的发展。

光伏组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。光伏组件制作的厂家一般对其产品承诺25年的质保。光伏组件在接入电站后，随着光照时间的增长，组件输出功率会出现逐渐下降的现象，此种情况业界采用光伏组件的衰减来衡量。通常而言，光伏组件衰减第一年是5％，后面为每年不超过0.8％，25年下来不允许超过20％。光伏组件的衰减直接影响光伏电站的发电量，进而影响电站收益，因此，光伏组件的衰减是光伏电站急切需要实时了解的指标。

但是，目前业界对光伏组件衰减的评估只能够通过实验室测试的方法得到，没有一种能够在实际环境中实时获得光伏组件衰减情况的方法，因此导致电站无法实时了解组件状态，及时采取措施以提升发电效益。光伏电站急需一种方法能够实时获得组件的衰减状态。

发明内容

本申请提供一种评估光伏电站组件衰减的方法，能够在实际环境中评估光伏组件的衰减状态。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种评估光伏电站组件衰减的方法，包括：

计算光伏电站的当前年度的发电效率PR_{stc_n}和上一年度的发电效率PR_{stc_n-1}；

确定光伏组件标称的转换效率η_{conversion标}；

获取当前年度采样周期内光伏电站的采样智能逆变器的输出电量总和与输入电量总和，将二者之比作为智能逆变器当前年度的转换效率η_{inverter n}；获取上一年度采样周期内光伏电站的采样智能逆变器的输出电量总和与输入电量总和，将二者之比作为智能逆变器上一年度的转换效率η_{inverter n-1}；

计算光伏组件的当前年度的实际转换效率和上一年度的实际转换效率

计算光伏组件的衰减率

其中，n为年索引。

较佳地，计算任一年度发电效率的方式包括：

其中，C_i为温度修正系数C_i＝1+δ*(T_cell-25℃)

δ为光伏组件的功率温度系数,T_cell为实测评估周期内电池平均工作结温，E_{inverter_out}为所述采样智能逆变器的输出电量，P₀为所述光伏电站的额定功率，G为标准辐照强度1000W/m²，H为光伏方阵面的辐照量。

较佳地，对于不同厂家和/或不同类型的光伏组件分开进行所述衰减的计算。

较佳地，当前年度和上一年度的采样周期为：预设季度的预设天。

较佳地，所述采样智能逆变器为同子阵的若干台智能逆变器。

由上述技术方案可见，本申请中，依据逆变器输入输出电量和逆变器连接的光伏组件上的辐照量确定逆变器的转换效率，并根据逆变器的转换效率和光伏组件的标称转换效率，来确定出光伏组件的实际转换效率；再依据当前年度与上一年度光伏组件实际的转换效率计算光伏组件的当前衰减。

附图说明

图1为光伏电站的拓扑图；

图2为本申请中的评估衰减方法的具体流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请做进一步详细说明。

首先分析在实际环境下计算衰减的具体方法。

光伏组件的衰减率是指光伏组件运行一段时间后，在标准测试条件下(AM1.5、组件温度25℃，辐照度1000W/m²)最大输出功率与投产运行初始最大输出功率的比值。

其中，η_decay标为标准测试条件下光伏组件的衰减率。

P_max为光伏组件的最大输出功率，是在标准测试条件下测试得到的实际最大输出功率值。但是，上述衰减率是标准测量条件下的测试值，在实际环境中无法实际应用。

另外，光伏组件的转换效率是指在标准测试条件下(AM1.5、组件温度25℃，辐照度1000W/m2)光伏组件最大输出功率与照射在该组件上的太阳光功率的比值。

其中，η_{conversion标}为标准测试条件下，光伏组件的转换效率。

S为光伏组件的组件面积；

G为标准辐照强度1000W/m²。

在上述转换效率计算中，也应用到了最大输出功率P_max。因此，可以将公式(1)和(2)结合进行分析。

根据如上公式(1)和(2)，标准测试条件下，光伏组件的衰减率和光伏组件的转换效率存在如下关系(标准测试条件下，相同面积照射在该光伏组件上的太阳光功率不变)：光伏组件的衰减率是光伏组件初始转换效率和运行一段时间后的转换效率的差值与初始转换效率的比值。

由于在实际环境中，太阳光的辐照强度和环境温度等总是变化的，无法得到在标准条件下光伏组件的衰减率，而电站往往关心的也是光伏组件在真实使用环境中的转换效率和衰减率。在实际环境中，每一年气候呈周期性变化，因此每年抽取固定采样周期的固定逆变器进行衰减率的计算。具体地，本申请中定义光伏组件在实际使用环境中的第n年的衰减率为光伏组件上一年度(即，第n-1年)的实际转换效率与本年的实际转换效率之差与上一年度的实际转换效率的比值，即：

如上，本申请将利用上述方式计算衰减率。在上述方式中，光伏组件的实际衰减率是考虑到了光伏组件本身的衰减和由于环境因素导致的效率衰减的综合指标，能够为电站提升发电量，进而提升效益提供指导。

接下来，确定计算光伏组件的实际转换效率的方式。

根据光伏组件转换效率的定义，光伏组件在实际环境中的转换效率为逆变器的最大输入功率与光伏组件辐照量的比值：

G_i为光伏方阵面的辐照强度。

H为光伏方阵面的辐照量，E_{inverter_in}为逆变器的输入电量，依据图1所示的光伏电站拓朴图，由于光伏组件到逆变器间的线缆损耗可忽略，它在数值上近似等于光伏组件的输出电量。

在实际电站中，光伏组件数量众多，逐个录入光伏组件面积工作繁琐，不具备可操作性，为了减少电站工作人员繁重的工作负担，本申请提出了采用标准发电效率和组件标准转换效率计算光伏组件实际转换效率的方法。

目前光伏电站中，同一个子阵中组件一般为同一厂家的相同类型组件，但不同子阵间可能组件不同，因此不同厂家、不同类型的光伏组件最好分开计算。考虑到上述情况，优选地，可以每年抽取同季度几天，选取同子阵的若干台智能逆变器作为采样智能逆变器进行计算。当然，在进行采样时，优选地，确保光伏组件表面清洁、无限电、无设备故障。

光伏电站的标准发电效率即电站的实际发电量与理论发电量之比

其中，C_i为温度修正系数，C_i＝1+δ*(T_cell-25℃)；

δ为光伏组件的功率温度系数；

T_cell为实测评估周期内电池平均工作结温；

E_{inverter_out}为逆变器的输出电量；

P₀为光伏电站的额定功率，将上述公式(5)和公式(6)相比，得到：

因此，光伏组件实际的转换效率为光伏组件标称的转换效率和光伏电站标准发电效率的乘积与逆变器转换效率的比值。

综上，本申请提出了一种在实际环境中衡量光伏组件衰减的一种方法，通过实际电站中可获取的光伏组件标称的转换效率、光伏电站标准发电效率和逆变器的实际转换效率获得光伏组件的实际转换效率，通过对实际转换效率衰减的评估得到光伏组件第n年的衰减率。在上述分析中，公式(1)、(2)、(6)为现有行业公认的公式定义。

具体地，本申请给出的评估光伏组件实际衰减率的方法如图2所示。在该计算过程中，一年的时间并不一定是自然年，可以是当前计算时间起往前推算一年作为当前年度。该方法具体包括：

步骤201，计算光伏电站的当前年度的发电效率PR_{stc_n}和上一年度的发电效率PR_{stc_n-1}。

其中，计算发电效率的方式可以为：

步骤202，确定光伏组件标称的转换效率η_{conversion标}。

转换效率η_{conversion标}为标称值，直接获取即可。

步骤203，获取光伏电站采样智能逆变器的当前年度采样周期内输出电量总和与输入电量总和，将二者之比作为智能逆变器当前年度的转换效率η_{inverter n}；获取光伏电站采样智能逆变器上一年度的采样周期内输出电量总和与输入电量总和，将二者之比作为智能逆变器上一年度的转换效率η_{inverter n-1}。

步骤204，计算光伏组件的当前年度的实际转换效率和上一年度的实际转换效率。

步骤205，根据计算光伏组件的衰减率。

至此，本申请中的方法流程结束。通过上述方式，能够根据易获取的相应信息计算得到当前年度光伏组件的衰减率。当然，这里的当前年度可以是任意一年。通过上述方式，能够计算得到衰减率，并能够相应得到光伏组件衰减率曲线，分析光伏组件衰减对发电量的影响，能够为电站提升发电量，进而提升效益和制定策略提供指导。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种评估光伏电站组件衰减的方法，其特征在于，包括：

计算光伏电站的当前年度的发电效率PR_{stc_n}和上一年度的发电效率PR_{stc_n-1}；

确定光伏组件标称的转换效率η_{conversion标}；

获取当前年度采样周期内光伏电站的采样智能逆变器的输出电量总和与输入电量总和，将二者之比作为智能逆变器当前年度的转换效率η_{inverter n}；获取上一年度采样周期内光伏电站的采样智能逆变器的输出电量总和与输入电量总和，将二者之比作为智能逆变器上一年度的转换效率η_{inverter n-1}；

计算光伏组件的当前年度的实际转换效率和上一年度的实际转换效率

计算光伏组件的衰减率

其中，n为年度索引。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算任一年度发电效率的方式包括：

<mrow> <msub> <mi>PR</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>E</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mi>v</mi> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>t</mi> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <msub> <mi>C</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>P</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <mfrac> <mi>H</mi> <mi>G</mi> </mfrac> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>

其中，C_i为温度修正系数，C_i＝1+δ*(T_cell-25℃)，

δ为光伏组件的功率温度系数,T_cell为实测评估周期内电池平均工作结温，E_{inverter_out}为所述采样智能逆变器的输出电量，P₀为所述光伏电站的额定功率，G为标准辐照强度1000W/m²，H为光伏方阵面的辐照量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于不同厂家和/或不同类型的光伏组件分开进行所述衰减率的计算。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当前年度和上一年度的采样周期为：预设季度的预设天。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述采样智能逆变器为同子阵的若干台智能逆变器。