光伏電站PR測試及結果分析

曾嬋娟 林志鴻 胡振球

（廣東產品質量監(jiān)督檢驗研究院 廣東省佛山市 528300）

光伏電站能效比（PR），performance ratio，是指光伏等效利用小時數(shù)與峰值日照時數(shù)的比值，用百分比表示，是評估光伏電站質量的綜合性能指標。數(shù)學表達式：PR=Yf?Yi=(E?P0)?(Hi?Gstc)，PR還可以表示為光伏電站發(fā)電量與基于光伏方陣額定功率的支流發(fā)電量的比值：E?[P0(Hi?Gstc)]，因此性能比還可以定義為光伏電站綜合能量效率，即輸出能量與輸入能量的比值[1]。

PR作為衡量光伏電站性能的一項重要指標，幾乎成為了光伏電站驗收、評估等檢測中必不可少的測試項目。而實際檢測中，往往由于時間緊，經費有限等原因，導致測試得到的PR僅能反映某個季節(jié)的某幾天甚至某一天的值。本文采集了某個光伏電站連續(xù)10日的輻照度，發(fā)電量數(shù)據(jù)，通過計算，得到了同一季節(jié)條件不同輻照度條件下的PR，為EPC、電站業(yè)主以及相關部門更全面的評價光伏電站的性能提供了數(shù)據(jù)支持。

1 項目介紹

被測光伏電站位于廣東省某市，為地面并網系統(tǒng)，截至測試開始時，并網裝機容量為24779.52kWp，所使用的組件全部為同一型號的晶體硅光伏組件，采用鋼筋混凝土基礎，鋁型材支架安裝，組件安裝角度15°。

2 檢測設備

總輻射表、溫度傳感器。總輻射測量范圍：0～4000W/m2，靈敏度：（7～14）μV·/W·m2，響應時間：<5s，光譜范圍：（0.28～2.8）μm。溫度傳感器測試范圍：（-20.0～100.0）℃，精度：±1℃。檢測設備均在計量合格有效期內。

3 測試過程

3.1 設備安裝和采樣間隔設置

將總輻射表和溫度傳感器分別安裝在符合要求的光伏組件表面和背板，組件位置的選擇應按照GB/T 18210-2000方法A中的規(guī)定[3-5]，確保由于總輻射表和溫度傳感器的存在不致影響前面電池溫度的變化[2]。總輻射表應平行于光伏組件表面放置，并且周圍沒有任何遮擋或者障礙物，保證日出、日落方位無高度角超過5°的障礙物，并應避免出現(xiàn)陰影落在感應面上的現(xiàn)象，總輻射表周圍不應該存在淺色的建筑物或者其他易反射陽光的物體，也不應該存在人工輻射源，安裝時應將該表的插頭朝北放置，先調水平然后再固定。總輻射表和溫度采集器的采樣間隔均為10s，測試期間總輻射表與溫度采集器的系統(tǒng)時間設定應保持一致。

3.2 數(shù)據(jù)采集和記錄

輻照數(shù)據(jù)自動存儲到總輻射表設備種，待測量完畢后導入到電腦中，為防止數(shù)據(jù)丟失，測試前應檢查設備的存儲情況確保滿足測試期間的數(shù)據(jù)存儲要求。發(fā)電量的采集從關口表處記錄，記錄測試前一天晚上的關口表累計發(fā)電量和測試當天晚上的關口表累計發(fā)電量數(shù)據(jù)，兩者相減計算出當日的發(fā)電量。

3.3 測試數(shù)據(jù)和結果分析

測試時間為2021年3月31到202年4月11日。期間由于客觀原因導致4月7日～4月9日3天數(shù)據(jù)不完整，故剔除該三天的數(shù)據(jù)。即實際測試天數(shù)為10天。記錄每天的輻照情況和發(fā)電量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)整理情況如表1所示。

根據(jù)標準CNCA/CTS 0016-2015 中 PR的計算公式：

表1：采集數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表2：PR計算結果

其中E為并網計費點評估周期內的發(fā)電量，單位為：kWh；

P0為光伏電站額定功率，Hi為光伏方陣的輻射量，單位為kJ·m-2

Gstc：標準測試條件輻照度，1000W·m-2

計算測試期間光伏電站每天的PR，數(shù)據(jù)整理結果見表2。

鑒于測試集中在兩周時間內，光伏組件表面積塵率、陰影遮擋其他影響發(fā)電性能差異的因素忽略不計。從圖1可以看出，光伏電站的PR隨著輻照度的升高整體呈現(xiàn)下降的趨勢，光伏電站在低輻照度條件下更容易具有較高的PR。但僅看輻照度是不夠的，比較4月2日和4月11日兩天的測試數(shù)據(jù)，可看出盡管前者輻照較低但PR卻比后者高。主要原因是4月2日當?shù)貧夂颦h(huán)境溫度較11日平均高出約4℃，而太陽電池的功率系數(shù)為負值，即隨著電池溫度的升高輸出功率降低。圖1比較了這兩天同時段采集到的輻照和組件背板溫度的變化數(shù)據(jù)，可以看出，盡管輻照度較高，但由于環(huán)境溫度較高，導致4月2日下午3點以后組件背板溫度反而比4月11日同時段高。同樣的，由于4月10日是測試期內除3月31日以外溫度最低的一天，盡管輻照比4月1日、3日、6日都要高，但PR卻比這三天PR值更高。因此輻照相同、不考慮其他客觀因素的情況下，光伏電站的PR在冬季比夏季更高。但在實際運行過程中，氣候和環(huán)境條件對光伏組件的影響是多種多樣的，環(huán)境溫度、空氣質量、灰塵、陰影、風速風向都會影響到組件的功率輸出性能，從而影響到光伏電站的發(fā)電性能，導致光伏電站的PR不同[7-11]。

圖1：測試期間內輻射量與PR

圖2：4月2日和4月11日同時段輻照和背板溫度對比圖

4 結論

本文監(jiān)測了同一光伏電站同一季節(jié)連續(xù)10天的發(fā)電量和輻射量，分別計算了這10天光伏電站的PR，分析了不同輻照度條件下光伏電站的PR的變化趨勢，測試結果表明：光伏電站在低輻照度條件下更容易具有較高的PR，在相同輻照度條件下，環(huán)境溫度越低，光伏電站的PR越高。

由于不同氣候區(qū)或不同季節(jié)由于環(huán)境溫度不同而會影響到性能比，而溫度差異造成的PR不同并不屬于電站質量問題[1]。盡管如此，追求更高的PR依然是光伏電站相關方的一致目標。實際測試中，應盡量選擇在天氣較好的時候測試光伏電站PR，為獲得較高的PR而選在輻照度較低的陰天測試顯然是欠妥的。同時為了更客觀地反映光伏電站的發(fā)電性能，條件允許時盡可能延長光伏電站的測試時長，有必要時分別在不同季節(jié)對光伏電站的PR進行評估。