工商业光伏如何提高系统效率

 随着光伏装机容量的不断扩大，光伏补贴越来越多，政府的负担越来越重，光伏补贴逐年下降，甚至没有补贴平价上网成为一种趋势，2018年5月31号，能源局出台823新政策，分布式光伏暂时仅安排10GW的指标，光伏度电补贴也由0.37元下降到0.32元，这就意会2018年下半年工商业没有度电补贴了，而2019年有没有补贴还不知道。所以工商业光伏要精打细算，优化设计，尽可能提高系统效率多发电，以提升投资收益率。

1、系统效率的定义

系统效率来源是英文Performance Ratio（简称“PR”），IEC61724(1)给出的定义如下：
PRT：在T时间段内光伏电站的平均系统效率；

ET：在T时间段内光伏电站输入电网的电量；

Pe：光伏电站组件装机的标称容量；

hT：是T时间段内方阵面上的峰值日照时数；

以我们最容易理解的年均PR来说，如果方阵面上接收到的年总辐射量是1600kWh/m2，那就是说方阵面上的峰值日照时数是1600h；如果计量电度表记录的年发电量是1300kWh；那么年PR就是：

2、影响系统效率的因素

影响发电量的关键因素是系统效率，系统效率主要考虑的因素有：组件上灰尘、阴影遮挡引起的效率降低，组件温度引起的功率降低，直流电缆引起的阻抗匹配损失，组件串联电压和逆变器电压不匹配产生的效率降低，逆变器的MPPT追踪损失，逆变器本身的功率损耗，交流线缆功率损耗、变压器功率损耗等等多个因素，据统计，目前我国地面光伏电站整体的系统效率为80%左右，工商业光伏系统效率为82%左右，户用光伏系统效率为85%左右，各环节的系统效率损失如表所示：
3、提高系统效率的措施

工商业光伏一般是低压400V并网，没有升压变压器的损耗，但工商业屋顶情况比地面复杂，一般不能按最佳倾斜角度和最佳方位角度进行安装，存在阴影遮掩，屋面可能还有别的设备造成阴影，工厂电网环境较差，电压波动大，对发电量有一定的影响。

如上表所示，为了提高发电量，必须尽量减少各种损耗，对于工商业屋顶而言，倾斜角度、方位角度；组件灰尘、阴影、温度，逆变器本身的损耗、MPPT跟踪效率1、2、6、7等因素，受外界影响大，改变比较困难，只能尽力而为。但是，直流电缆损失、直流电缆阻抗匹配、组件和逆变器电压匹配、交流损失（电缆、配电柜）3、4、5、8、10等因素，则是可控制的。

1）尽量减少直流电缆的长度，从组件到逆变器，要用到直流电缆，这个电缆的长度对系统发电量的影响非常大，一方面是直流电缆本身的损耗，另一方面是是阻抗匹配，逆变器MPPT方法有很多种，但万变不离其宗，就是调整MPPT端的等效负载阻抗等于组件端的等效输出阻抗，而组件端的输出电阻包括组件的内阻和电缆的内阻。电缆越长，内阻越大，可能影响效率超过3%。

上图是目前工商业光伏常见的组件，逆变器，并网点排布图，组件布满屋面，为了管理方便，逆变器通常都是安装在一起，因此直流电缆长度不一样，最短的可能只有10多米，最长的可能是100多米，因此造成直流损耗比较大。并网点一般在地下配电房，超过400kW还要加升压变压器，而逆变器安装在屋顶，一般也有几十米的距离，由于是总功率汇合在一起，电流比较大，因此损耗也比较大。如果工商业光伏不需要国家补贴，逆变器的安装地点和并网点都可以优化一下，如下图所示：

2）逆变器分散安装，尽量靠近组件，直流电缆控制在20米以内，直流电缆损失可以降低到0.5%，每一个MPPT的直流电缆尽量一致，直流电缆MPP阻抗匹配降低到1%。采用多个并网点，一台逆变器一个并网点，并网柜直接接入生产企业的低压交流母排，交流损失（电缆、配电柜）也控制在0.5%以内。

3）组件串联后的工作电压尽量靠近逆变器的额定电压，根据地理条件选用合适的MPPT，小型工商业项目，建议选择两路MPPT多个组串的逆变器，可以兼顾组串失配和高效率，设计更灵活；大型工商业项目，地形复杂带来组件失配问题，不得不选择多路MPPT，那么每路MPPT 2个组串输入的逆变器会是较好的选择，无熔丝易损件、故障定位准确度高，维护更简单。

4）在水泥屋面，可以考虑用双面组件，再将屋面改造成反光材料，发电量能提高10%以上，另外要多留组件清洗通道，经常清洗，能显著提高发电量。


经过上述改动，交直流电缆的费用可以节省近50%，系统效率由原来的81%，上升到86.5%，系统效率提高5.5%，如果是一个500kW的电站，在一个年总辐射量1300kWh/m2地区，按原来的方案每年可以发500*1300*81%=52.65万度电，改正后可以发500*1300*86.5%=56.225万度电，每年可以多发3.575万度电，按平均电价0.9元每度计算，每年可增加3.2175万元收入。