案例|户用光伏发电量比大型光伏电站发电量高多少？
光伏产业网讯
发布日期：2018-04-09
核心提示：
光伏发电系统按容量的大小可分为小型、中型和大型发电系统，小型的户用型系统一般安装在居民家庭的自有屋顶，容量一般为3kW-10kW不等，由光伏组件、组串式逆变器、交直流电缆和并网配电箱等组成。
光伏发电系统按容量的大小可分为小型、中型和大型发电系统，小型的户用型系统一般安装在居民家庭的自有屋顶，容量一般为3kW-10kW不等，由光伏组件、组串式逆变器、交直流电缆和并网配电箱等组成，其系统结构较为简单，而中大型的光伏电站结构则复杂的多，通常由光伏组件、直流汇流箱、集中逆变器、箱式变压器、高压开关柜、主变压器、交直流电缆、外送高压线路等组成，容量一般为MW级别。不同类型的发电系统由于其设备组成、布置方式和设备数量上存在区别，那么系统效率(或称为PR)也会存在一定的差异。
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目前大型电站的系统效率平均为80%左右(由于电站质量的不同，据相关文献记载，首年系统效率范围从75%-84%不等)，损耗主要由光伏方阵的吸收损耗、低压和高压线缆损耗、逆变器及变压器设备损耗等组成，而户用光伏发电系统由于设备较少、线缆长度较短，在无阴影遮挡损失的情况下，系统效率可比同地区地面电站高4-10%。
本文以无锡地区为例，采用Meteonorm7.1对户用光伏和大型地面电站的发电量进行研究对比。
1.项目仿真
案例1斜坡屋顶
户用坡屋顶主要由主附楼组成，坡角为22°，屋面朝向正南。根据光伏设计规范，冬至日上午9时到下午15时光伏组件前后左右无阴影遮挡，经过计算后，得到图1所示组件布置三维模型，光伏组件共16块，均顺坡布置，装机容量为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
根据PVsyst6.70模拟得到，该坡屋面发电系统的首年发电系统效率为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PVsyst模拟得到，户用平屋面系统的首年发电系统效率为83.3%。
▼表4
案例3地面电站项目
组件纵向双排安装，根据冬至日上午9时至下午15时无阴影遮挡的前后间距为5.5米，组件系统为容量588kW，使用一台集中式逆变器，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：因为组件顺坡布置，和屋面距离10cm，对组件的散热会带来一定影响，根据模拟结果，产生温升损失约6.1%，组串逆变器的损耗(转换效率及MPPT损失)平均为3%。首年系统效率为83.3%。具体参考表7所列举的主要损耗项目。
2)平屋顶系统：因为组件存在一定的安装倾角，组件的温升损失下降到约3.6%，组串逆变器的损耗为3%，前后阴影遮挡损失为2.6%，首年系统效率为83.3%。
3)大型地面电站：组件前后遮挡损失较大，约3.6%，组件输出经过汇流箱一级汇流，到达逆变器直流侧二级汇流，直流线损则相对偏大，由于组串数量较多，需要增加电流电压失配损失。逆变器输出到并网点的交流线路较长，交流线损会有一定的增加。相对于户用系统，地面电站的设备故障率较高，如汇流箱、逆变器故障损失率为0.3%-0.5%(模拟取0.5%)。首年系统效率为79.3%，和户用系统效率相差4%左右。
▼表7主要损耗值对比
实际上，对于平屋顶户用项目，如果单排布置，则表7中阴影遮挡损失可以接近0，这样平屋顶项目的系统效率可达86%;而同时，对于表7中地面电站，一般35kV集电线路和送出线路的线损根据项目不同在1-3%，最终系统效率可低至76%。因此，质量良好、运维正常的户用电站的发电量比相应的地面电站发电小时可能高出13%。
说明：
1.本文中的系统效率，为惯用说法，准确说法应为“系统性能比”，英文缩写PR;
2.不同地点、不同项目的系统效率有差异;
3.因本次建模采用的逆变器型号为2014/2015年产品，产品效率低于目前主流产品。
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