
關于國內PV系統產能的評估和測算方法,我其實也僅僅是初步了解。不過近幾個月內看到因為不正確的測算結果導致誤解的例子不勝枚舉,所以想大概的介紹下澳洲的測算方法給國內的同業伙伴以作參考,同時希望對于在開發此類計算程序的工程師也有所幫助。最重要的,是希望能夠給用戶在購買前提供一個靠譜的切實的數據,已經安裝后自我對照的一個依據。同時營造一個誠信的經營環境。
首先,目前國內人工測算年產量的方法,絕大多數都是錯的。最主要的原因有兩個,5.7kW的系統真正能輸出多少kW的電功呢?一年到底應該乘以多少天呢?在給出合理的算法之前,我想先介紹下澳洲的系統是怎么測試的。
澳洲的光伏系統工程師大部分是盡量避免手算年發電量的,通常都會選擇用軟件模擬計算出結果,就包括審查項目的CEC(澳洲清潔能源協會),也是不接受手算的年產量結果的,其原因就是變量太多。
那么哪些數據適合手算呢?Instantaneous Array Performance (即時系統電功)和Daily Energy Yield (日發電量)。即時系統電功算的是系統效率乘以系統額定功率,而日發電量是用系統額定功率乘以系統效率乘以PSH(峰值日照小時數)。這些主要的是測試系統是否健康,是否存在嚴重的遮擋或者壞板,以及逆變器的故障或者追蹤效率的下降,規定是半年檢測一次。
那么為什么年產電量可以乘以365天呢,而不是288天或者300天或者150天?原因很簡單,因為日發電小時數是一個年平均值。熱帶,亞熱帶;地中海,內陸,這些地帶的降雨量,降雨頻率,持續時間都是完全不同的。這些不存在共通性所以絕對不可以簡單的用365天乘以一個零點幾的系數來計算。但是澳大利亞的銷售人員和合同安裝工人的確常常被問及年發電量的問題.于是,CEC制定了一套日均單位面積照射表,其數據就是根據往年個月的光照強度采樣相加后,除以365天之后的平均值(kWh/m^2),所以已經把天氣因素考慮了進去。這個數據和PSH是一個性質,算法不同但是結果一樣。所以系統在考慮效率之后,乘以這個小時數,再乘以365天,是相對較準確的年產電量。(貼士:月單位面積光照量的數據可以在NASA或者Meteonom上獲得,應該已經覆蓋了國內大部分城市)。
系統效率是另外一個決定產出值準確性的重要參數。事實上,這里存在一個大眾盲區,就是對于電功(Power kW)和電能(Energy kWh),系統效率百分比是截然不同的,差別就在于小時數的引入。所有的小時數,都是在基于1000W/m^2的標準光照強度前提下換算來的,所以這就默認了發電量是在STC的情況下計算的(standard testing condition).電功的計算是不需要考慮小時數,所以即時的光照強度則成為了對于系統效率影響的最大變量,而它的影響范圍,可以從0至100%,是線性比例影響,同時也是所有系統參數里面最具影響力的一個,所以如果要準確測量即時的系統電功效率,必須要額外的測量即時的太陽光照強度,目前澳洲通用的是美國Solmetric公司生產的PV Analyzer。對于系統電能發電效率,需要考慮銘牌誤差,朝向和傾角損失,系統維護及電站斷電損耗,系統老化及變臟損耗,溫度損耗,DC電阻損耗,系統錯配損耗,逆變器追蹤及轉化效率,AC電阻損耗等等,可以說每個系統都會有各自的特點以及不一樣的損耗百分比。但是對于粗略估算的需求,美國和澳洲采用的通用常數是0.77作為估算參考,我相信國內也依然適用。其中,溫度損耗必須單獨提一下。所謂的5.7kW系統,是在1.5個空氣質量,1000W/m^2的光照強度以及25攝氏度的電池溫度情況下的發電功。25度的電池溫度大約可以理解為0度的環境溫度,而房頂的溫度曾經烤化過我的板鞋鞋底,所以溫度對系統的影響可見一斑。當然這個是可以精確計算的根據組件制造商提供的參數表。所以5.7kW的PV系統在一年內小時平均發電量應該是在4.4kWh左右,加減5%,夏季多些,冬季少些。
所以,綜上所述,根本沒有恒定的常數來準確計算PV系統的年產電量。依然首推用軟件模擬計算,對于精度要求不高的估算,我建議的算法是假定正南朝向,30度的傾角的前提下,PV系統額定功率5.7kW乘以0.77乘以查得的峰值小時數3.88hr乘以365天=6200kWh左右,加減5%。但是,PV組件的質量,安裝朝向和傾角,逆變器的質量,以及周邊環境的陰影遮擋也都對這個結果有著大幅度的影響。同時,我希望可以給程序編寫團隊建議,一個好的估算軟件,一定要有豐富的數據庫作為支持,同時應該引入損耗參數來進行系統效率的計算。假以時日,我們自己也會有一套中文操作系統富含中國大小城市全面的系統設計評估軟件,相信那也是同行共同期待的結果。 (作者:Rodd 澳大利亞PV工程師)
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