CN101441239B - 一种并网型光伏电站发电性能的验证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种并网型光伏电站发电性能的验证方法，首先间隔采集太阳能光伏组件受光面的太阳辐照度G、和光伏组件内部光伏电池的温度T，结合光伏电站组件总功率PAS、太阳能光伏组件的功率辐照度系数C1和功率温度系数C2、以及直流补正系数kd、逆变器效率ηINV、太阳能光伏组件的衰减系数C3，按照公式P＝PAS×[1+(G-1)×C1]×[1+(T-25)×C2]×kd×ηINV×C3计算出瞬时发电功率P，并分别与数据采集间隔的时间相乘并求和，得出一段时间的理论测算发电量，再与实际发电量数据进行对比，从而验证确定并网型光伏电站的发电性能是否符合合同、设计或规定的要求。上述方法可广泛用于并网型光伏电站工程的建设质量验证和运行管理。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏发电领域，尤其是并网型太阳能光伏电站发电性能的验证方法。
背景技术
随着能源资源供应日趋紧张、环境恶化日益加剧，国家推行节能减排的力度不断加大，并网型太阳能光伏电站在国内得到了初步应用。
并网型光伏电站通过若干片太阳能光伏组件将太阳辐照能转化为直流电，经并网逆变器转化成交流电后并入电网。并网型光伏电站的发电性能，是光伏电站的主要技术参数，目前只能以所采用的单片太阳能光伏组件在标准测试条件(标准测试条件包括：太阳辐照度1000W/m2、太阳能光伏组件内部光伏电池温度25℃、大气质量AM1.5)下峰值功率的总和来表示。由于标准测试条件只能在实验室内通过严格控制才能形成，不可能将光伏电站整体放入实验室的标准测试条件下验证其发电性能，而且实际应用中太阳辐照度、太阳能光伏组件内部光伏电池温度等环境参数不断变化，使得并网型光伏电站每一时点的发电功率都在变化，因而仅采用太阳能光伏组件在标准测试条件下峰值功率的总和表示光伏电站发电性能的方法，存在较大不足，不能有效表示并网型光伏电站在不断变化的环境条件下的发电性能，不能有效验证确定实际发电性能是否符合合同、设计或规定的要求，因而使项目验收缺乏发电性能方面的定量依据，不利于保证并网型光伏电站工程的建设质量，不利于及时发现电站运行的异常情况，不利于并网型光伏电站的应用推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对目前无法有效表示并网型光伏电站在不断变化的环境条件下的发电性能、无法有效验证确定实际发电性能是否符合合同、设计或规定的要求的问题，提供一种新的验证方法，通过测算不同环境条件下的发电量，并与实际发电量进行对比，以确定光伏电站实际发电性能是否符合合同、设计或规定的要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：所述的一种并网型光伏电站发电性能的验证方法，其特点是：按一定频率采集太阳能光伏组件受光面的太阳辐照度G、太阳能光伏组件内部光伏电池的温度T，结合光伏电站组件总功率PAS、太阳能光伏组件的功率辐照度系数C1和功率温度系数C2、以及直流补正系数kd、逆变器效率ηINV、太阳能光伏组件的衰减系数C3，按照公式P＝PAS×[1+(G-1)×C1]×[1+(T-25)×C2]×kd×ηINV×C3计算出瞬时发电功率P，并分别与数据采集间隔的时间相乘并求和，得出一段时间的理论测算发电量，再将该理论测算发电量与从并网逆变器采集的实际发电量数据进行对比，从而验证确定并网型光伏电站的发电性能是否达到合同、设计或规定的要求。
上述公式中各个符号所代表的含义如下：
P——瞬时发电功率测算值，即采用最大功率点跟踪技术(MPPT)的并网型光伏电站某一时点向电网输出功率的测算值，单位kW；
PAS——太阳能光伏组件总功率，即太阳能光伏组件在标准测试条件(太阳辐照度为1000W/m2，太阳能光伏组件内部光伏电池温度为25℃，AM1.5)下峰值功率的总和，单位kWp。确定方法为：所采用的光伏组件在标准测试条件下每片峰值功率乘以总片数；
G——某一时点光伏组件受光面所接受的太阳辐照度，随着天气情况而变化，单位为kW/m2；
C1——功率辐照度系数，即太阳能光伏组件峰值功率随着太阳辐照度的变化而变化的百分比，根据太阳能光伏组件性能不同而不同，单位为％/kW·m-2；其可由太阳能光伏组件生产商提供，也可通过试验确定。试验方法为：从同类型的太阳能光伏组件中抽取一片或多片样品，在试验室中用符合国家标准的A级太阳光模拟器，调节太阳能光伏组件内部光伏电池温度至25℃并使大气质量达到AM1.5，使模拟太阳光辐照度从200W/m2逐渐变化至1200W/m2，并测试模拟太阳光不同辐照度下光伏组件的峰值输出功率，画出峰值输出功率随着模拟太阳辐照度变化而变化的曲线，在最高辐照度与最低辐照度最中间的一点上，取峰值输出功率的斜率，即功率辐照度系数C1；
T——某一时点光伏组件内部光伏电池的温度，受环境温度和自身发电而发热的影响而变化，单位为℃；
C2——功率温度系数，即太阳能光伏组件峰值功率随着光伏组件内部光伏电池温度的变化而变化的百分比，根据太阳能光伏组件性能不同而不同，单位为％/℃；功率温度系数可由太阳能光伏组件生产商提供，也可通过试验确定。试验方法为：从同类型的太阳能光伏组件中抽取一片或多片样品，在试验室中用符合国家标准的A级太阳光模拟器，调节模拟太阳光辐照度为1000W/m2并使大气质量达到AM1.5，使光伏组件内部光伏电池的温度从不低于40℃逐渐变化至不高于10℃，测试不同温度下的峰值输出功率，画出峰值输出功率随着温度变化而变化的曲线，在最高温度与最低温度最中间的一点上，取峰值输出功率的斜率，即功率温度系数C2；
kd——直流补正系数，含有太阳能光伏组件表面的沾污、防逆流元件以及输电线路损耗的补正；一般可取近似值0.8左右，也可通过试验确定。试验方法为：并网型光伏电站由若干电气单元组成，每个电气单元由若干太阳能光伏组件组成；在并网型光伏电站正常工作的情况下，选择某一电气单元并测量其直流配电输出端的输出功率；再选择另一电气单元中的某片太阳能光伏组件，清洁其表面，并在进行前述测量的同时测量该片太阳能光伏组件的输出功率，将前者除以后者与一个电气单元所包括的太阳能光伏组件的片数之积，即为直流补正系数；
ηINV——逆变器效率，是逆变器将光伏组件产生的直流电转换为交流电的效率，由逆变器生厂商提供；
C3——太阳能光伏组件的衰减系数，即太阳能光伏组件随着使用时间的推移而衰减后，在标准测试状态下峰值功率与出厂时峰值功率的比例，由太阳能光伏组件生产商提供。
上述的太阳辐照度G由辐照度传感器按间隔时间不低于5分钟1次的频率采集，并且辐照度传感器安装在太阳能光伏组件受光面的同一平面上。
上述的光伏组件内部光伏电池温度T由温度传感器按间隔时间不低于5分钟1次的频率采集，并且温度传感器封装于太阳能光伏组件内。温度传感器可以紧贴在光伏组件内部光伏电池的背部。
本发明的有益效果是：使用上述方法能有效计算出一段时间内在实际环境条件下光伏电站的理论发电量，并与实际发电量进行对比。可以在项目竣工验收时验证确定电站的实际发电性能是否达到合同、设计或规定的要求，有利于保证并网型光伏电站工程的建设质量；也可以发现电站在运行过程中存在的问题，以便及时诊断原因和维修维护，有利于并网型光伏电站的运行管理。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1：建设太阳能光伏组件总功率PAS为28kWp的并网型光伏电站，采用单晶硅175Wp太阳能光伏组件。
1、测量确定功率辐照度系数C1、功率温度系数C2、直流补正系数kd和太阳能光伏组件的衰减系数C3：
从同类型的太阳能光伏组件中抽取一片或多片样品，在试验室中用符合国家标准的A级太阳光模拟器，调节太阳能光伏组件内部光伏电池温度至25℃并使大气质量达到AM1.5，使模拟太阳光辐照度从200W/m2逐渐变化至1200W/m2，并测试模拟太阳光不同辐照度下光伏组件的峰值输出功率，画出峰值输出功率随着模拟太阳辐照度变化而变化的曲线，在最高辐照度与最低辐照度最中间的一点上，取峰值输出功率的斜率，即功率辐照度系数C1为105.26％/kW·m-2。
从同类型的太阳能光伏组件中抽取一片或多片样品，在试验室中用符合国家标准的A级太阳光模拟器，调节模拟太阳光辐照度为1000W/m2并使大气质量达到AM1.5，使光伏组件内部光伏电池的温度从不低于40℃逐渐变化至不高于10℃，测试不同温度下的峰值输出功率，画出峰值输出功率随着温度变化而变化的曲线，在最高温度与最低温度最中间一点上，取峰值输出功率的斜率，即功率温度系数C2为-0.45％/℃。
直流补正系数，在并网电站正常工作的情况下，选择某一电气单元并测量其直流配电柜上的输出功率，选择另一电气单元的某片太阳能光伏组件，清洁其表面，并在进行前述测量的同时，测量该片太阳能光伏组件的输出功率，将前者除以后者与一个电气单元所包括的太阳能光伏组件的片数之积，即为直流补正系数kd为0.82。
太阳能光伏组件的衰减系数，即光伏组件随着使用时间的增长而衰减的程度，太阳能光伏组件生产商提供参数为：光伏组件出厂第1年为0.95，第2年至第5年为0.93，第6至第10年为0.9，第11至第15年为0.85，第16至第25年为0.80。按第1年0.95计算。
2、将采集太阳辐照度G的传感器安装于太阳能光伏组件受光面的同一倾斜平面上，将采集光伏组件内部光伏电池温度T的传感器封装于太阳能光伏组件内并紧贴在光伏组件内部光伏电池的背部。
3、确定太阳能光伏组件总功率PAS，将所采用的太阳能光伏组件在标准测试条件下每片峰值功率乘以总片数，即175×160＝28kWp。
4、确定逆变器效率ηINV，是逆变器将光伏组件产生的直流电转换为交流电的效率，逆变器生厂商提供ηINV为0.95。
5、安装监控软件以及数据采集装置并计算，将各传感器、并网逆变器与监控机相连，并使用数据采集软件每3分钟采集一次太阳辐照度G、光伏组件内部光伏电池温度T和实际发电量数据，并按公式P＝28×[1+(G-1)×105.26％]×[1+(T-25)×-0.45]×0.82×0.95×0.95，将各个时点的瞬时发电功率P与间隔时间3分钟的积相累加，可得累计测算发电量。太阳辐照度G、组件内部光伏电池单元温度T、理论累计发电量和实际累计发电量均在显示器上显示，以便于观察。
6、经过连续7天的数据收集，理论累计发电量为560.8kWh，实际发电量为585.2kWh。将两者进行对比，实际发电量是理论发电量的104.35％，可以确定该并网型光伏电站的发电性能符合设计要求。
Claims (7)
1.一种并网型光伏电站发电性能的验证方法，其特征在于：首先按一定频率采集光伏组件受光面所接受的太阳辐照度G、光伏组件内部光伏电池的温度T，结合光伏电站组件总功率PAS、太阳能光伏组件的功率辐照度系数C1和功率温度系数C2、以及直流补正系数kd、逆变器效率ηINV、太阳能光伏组件的衰减系数C3，按照公式P＝PAS×[1+(G-1)×C1]×[1+(T-25)×C2]×kd×ηINV×C3计算出瞬时发电功率测算值P，并分别与数据采集间隔的时间相乘并求和，得出一段时间的理论测算发电量，再将该理论测算发电量与从并网逆变器采集的实际发电量数据进行对比，从而验证确定并网型光伏电站的发电性能是否符合合同、设计或规定的要求；
上述公式中各个符号所代表的含义如下：
P——瞬时发电功率测算值，即采用最大功率点跟踪技术的并网型光伏电站某一时点向电网输出功率的测算值，单位kW；
PAS——光伏电站组件总功率，即太阳能光伏组件在标准测试条件即在太阳辐照度为1000W/m2、太阳能光伏组件内部光伏电池温度为25℃、大气质量达到AM为1.5条件下峰值功率的总和，单位kWp，确定方法为：所采用的光伏组件在标准测试条件下每片峰值功率乘以总片数；
G——光伏组件受光面所接受的太阳辐照度，随着天气情况而变化，单位为kW/m2；
C1——功率辐照度系数，即太阳能光伏组件峰值功率随着太阳辐照度的变化而变化的百分比，根据太阳能光伏组件性能不同而不同，单位为％/kW·m-2；功率辐照度系数通过试验确定；
T——光伏组件内部光伏电池的温度，受环境温度和自身发电而发热的影响而变化，单位为℃；
C2——功率温度系数，即太阳能光伏组件峰值功率随着太阳能光伏组件内部光伏电池温度的变化而变化的百分比，根据太阳能光伏组件性能不同而不同，单位为％/℃；功率温度系数通过试验确定；
kd——直流补正系数，含有太阳能光伏组件表面的沾污、防逆流元件以及输电线路损耗的补正；直流补正系数通过试验确定；
ηINV——逆变器效率，是逆变器将光伏组件产生的直流电转换为交流电的效率，由逆变器生厂商提供；
C3——太阳能光伏组件的衰减系数，即太阳能光伏组件随着使用时间的推移而衰减后，在标准测试状态下峰值功率与出厂时峰值功率的比例，由太阳能光伏组件生产商提供。
2.根据权利要求1所述的一种并网型光伏电站发电性能的验证方法，其特征在于：所述功率辐照度系数C1，通过以下试验方法确定其值：从同类型的太阳能光伏组件中抽取一片或多片样品，在试验室中用符合国家标准的A级太阳光模拟器，调节太阳能光伏组件内部光伏电池温度至25℃并使大气质量达到AM1.5，使模拟太阳光辐照度从200W/m2逐渐变化至1200W/m2，并测试模拟太阳光不同辐照度下光伏组件的峰值输出功率，画出峰值输出功率随着模拟太阳辐照度变化而变化的曲线，在最高辐照度与最低辐照度最中间的一点上，取峰值输出功率的斜率，即功率辐照度系数C1。
3.根据权利要求1所述的一种并网型光伏电站发电性能的验证方法，其特征在于：所述功率温度系数C2，通过以下试验方法确定其值：从同类型的太阳 能光伏组件中抽取一片或多片样品，在试验室中用符合国家标准的A级太阳光模拟器，调节模拟太阳光辐照度为1000W/m2并使大气质量达到AM1.5，使光伏组件内部光伏电池的温度从不低于40℃逐渐变化至不高于10℃，测试不同温度下的峰值输出功率，画出峰值输出功率随着温度变化而变化的曲线，在最高温度与最低温度最中间的一点上，取峰值输出功率的斜率，即功率温度系数C2。
4.根据权利要求1所述的一种并网型光伏电站发电性能的验证方法，其特征在于：所述直流补正系数kd，通过以下试验方法确定其值：在并网型光伏电站正常工作的情况下，并网型光伏电站由若干个电气单元组成，每个电气单元又由多片光伏组件连接而成，选择其中某一电气单元并测量其直流配电输出端的输出功率P1；再选择另一电气单元中的某片光伏组件，清洁其表面，在进行测量所述输出功率P1的同时测量该片光伏组件的输出功率P2；先将P1除以P2，然后用P1除以P2所得的商再除以每个电气单元所包括光伏组件的片数所得到的数值，即为直流补正系数kd。
5.根据权利要求1所述的一种并网型光伏电站发电性能的验证方法，其特征在于：太阳辐照度G由辐照度传感器按不低于5分钟1次的频率采集数据，并且辐照度传感器安装在太阳能光伏组件受光面的同一倾斜平面上。
6.根据权利要求1所述的一种并网型光伏电站发电性能的验证方法，其特征在于：光伏组件内部光伏电池温度T由温度传感器按不低于5分钟1次的频率采集数据，并且温度传感器封装于太阳能光伏组件内。
7.根据权利要求6所述的一种并网型光伏电站发电性能的验证方法，其特征在于：温度传感器紧贴在光伏组件内部光伏电池的背部。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110525 Termination date: 20131209 |