光伏发电系统的总体效率的影响因素
要稳定运营百万瓦(
MW)级光伏发电业务并提高盈利能力,发电运营商必须具备电
气设备知识,构建并运营适合的光伏发电系统。日本最大的
MW 级光伏逆变器(PCS)厂商
东芝三菱电机产业系统(
TMEIC)的技术人员、同时也是
“百万光伏商务网”顾问的伊丹卓
夫,将通过本连载解答光伏电站的一些基本技术问题。
与光伏发电系统的总体效率相关的有两个要素,一个是太阳能电池板本身的转换(发
电)效率,另一个是如何使太阳能电池板所发电力损失最小地并入系统电网。后者取决于太
阳能电池板的发电量与在系统电网接入点位置输出的电量之差。这一电量差被称为
“中间损
失
”。一般来说,太阳能电池板的转换效率容易成为关注的焦点,但即便转换效率低一些,
但增加电池板的面积及数量,就能获得相同的发电量。所以对于
MW 级光伏电站的系统设
计来说,如何降低
“中间损失”非常重要。
关于太阳能电池板的转换效率,需要留意的一点是,电池板上的电池单元(发电元
件)的温度会会左右发电效率。尤其是使用结晶硅类单元的电池板,温度上升会导致转换效
率明显下降。太阳能电池板的转换效率通常是在电池单元温度为
25
℃时测量的数值,但电
池单元的温度达到
25
℃时,周围的气温往往会比之低 20℃~30℃,在日本,除非在冬季,
否则很难达到产品目录上标明的转换效率。
关于
“中间损失”,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)发布的《大规模光伏发
电系统导入指南及辅助工具》(以下简称《指南》)介绍称,这种损失高达约
20%。造成损失
的原因有好几个,首先是布线造成的损失。布线越长损失越大。
《指南》称,
PCS 之前的直流
电布线部分会损失
10%,PCS 将直流电转换为交流电时会损失 4.3%,从 PCS 到系统电网
的交流电布线部分会损失
1.6%。再加上远程管理系统及监控电源等站内负荷(2.0%)、为
PCS 机箱散热的功耗(1.1%)及 PCS 的待机功耗(1.6%),中间损失约为 20%。顺便一提,
TMEIC 生产的 PCS 的效率为 97%,采用这种 PCS 时,转换损失只有 3%。
提高
MW 级光伏电站系统总体效率的方法主要有以下三个:(1)缩短布线、(2)提
高太阳能电池板及
PCS 等发电设备的效率、(3)提高接入电网时使用的升压变压器的效率。
缩短布线方面,太阳能电池板与
PCS 的配置十分重要,因为这会影响到太阳能电池板
到
PCS 以及 PCS 到电网接入点的布线的长度。大多数光伏电站都会在铺设的太阳能电池板
的正中间配置
PCS,然后从此处开始沿直线将电线铺设到电网接入点,其原因就是这种方
式的总布线长度最短。
提高升压变压器的效率方面,由于这种设备是日本《节能法》中
“领跑者制度”的对象,
各公司展开了技术开发竞争,如果光伏电站选择高效率的产品,损失就会相应减少。